Elektronik & Kreislaufwirtschaft
Komponenten aus Äpfel, Kiwis und Trauben herstellen
Forscher der Freien Universität Bozen haben eine neue nachhaltige und ökologische Technologie getestet, für die aus Obstabfällen hergestelltes Papier als Substrat für flexible gedruckte elektronische Bauteile verwendet wird.
Der immer stärkere Einsatz elektronischer Geräte in einer digitalen Welt bringt neben einer Reihe von Vorteilen auch berechtigte ökologische und soziale Bedenken mit sich – ob hinsichtlich der Beschaffung von begrenzten Rohstoffen für ihre Produktion oder ihrer ordnungsgemäßen Entsorgung und Wiederverwertung. Die Notwendigkeit, nachhaltigere Alternativen für die Herstellung elektronischer Komponenten zu entwickeln und sie in einer Kreislaufperspektive wiederzuverwerten, wird auch vom Forschungsteam des Sensing Technologies Lab, des Labors für Nanotechnologie und Sensorik der Freien Universität Bozen im NOI Techpark in Bozen unter Leitung von Professor Paolo Lugli und Professorin Luisa Petti groß geschrieben. Gemeinsam mit internen und internationalen Partnern haben sie eine neue Technologie entwickelt, die Papier aus Obstabfällen zur Herstellung von gedruckten elektronischen Schaltkreisen verwendet.
Den Anstoß dazu gab ein interdisziplinäres internes Projekt der Forschungsgruppen von Professor Lugli und Professor Nitzan Cohen, Dekan der Fakultät für Design und Kunst, das schließlich durch weitere Forscher der Fakultät für Ingenieurwesen (Professor Niko Münzenrieder) und der Fakultät für Agrar-, Umwelt- und Lebensmittelwissenschaften (Professor Stefano Cesco, Professorin Tanja Mimmo und Andrea Polo) sowie der Universitäten Trient, Padua und Sussex erweitert wurde.
Innovation bei Produktion und Entsorgung
Für die Produktion der elektronischen Komponenten wird die Oberfläche eines Zellulosesubstrats, das aus den Reststoffen der Verarbeitung von Äpfeln, Kiwis und Trauben gewonnen wird, mittels Laserdruck karbonisiert. Die aus Obstabfällen hergestellten Papiersubstrate sind ein Ersatz für Zellstoff, der traditionell für die Herstellung von Substraten für solch flexible gedruckte Komponenten verwendet wird. Somit wird der Verbrauch einer natürlichen Ressource wie Holz verringert; gleichzeitig werden Lebensmittelabfälle sinnvoll verwertet.
Durch unterschiedliche Laserparameter konnten die Forschenden elektronische Bauteile wie Kondensatoren, Biosensoren und Elektroden für Lebensmitteltests (zum Beispiel zur Überprüfung des Reifegrads von Früchten) sowie zur Messung der Herzfrequenz und der Atmungstätigkeit entwickeln. Die auf Früchten basierende und völlig plastikfreie Zellulose hat sich auch als geeignet für den direkten Kontakt mit menschlicher Haut erwiesen. Somit eignen sich solch biokompatible Komponenten auch für den Einsatz in Wearables und anderen Systemen, in denen Sensoren in Kontakt mit der menschlichen Haut kommen.
Die Verwendung eines natürlichen Substrats eröffnet aber auch gleich zwei neue Strategien für das Recycling der Komponenten. So können sie sich entweder innerhalb von 40 Tagen bei Raumtemperatur in Zitronensäure auflösen, eine beliebte und kostengünstige natürliche Lösung ohne schädliche Rückstände.
Als Alternative können sie als Pflanzendünger oder Bodenverbesserungsmittel wieder in die Natur eingebracht werden. Dank dieser Eigenschaften reicht das Einsatzgebiet für diese kostengünstige elektronische Technologie von Bereichen wie der Lebensmittelbranche über die medizinische Diagnostik, die Präzisionslandwirtschaft bis hin zum Internet der Dinge - und das ohne oder sogar mit positiven Auswirkungen auf das Ökosystem.
Lesen Sie mehr zum Thema
Das könnte Sie auch interessieren
