Electrónica orgánica: enfoque de ciclo de vida sostenible

Una revolución tecnológica sostenible tiene como objetivo reducir la huella de carbono y la dependencia de materiales raros a través de soluciones avanzadas de fabricación y reciclaje.

La electrónica orgánica tiene el potencial de desempeñar un papel importante en los esfuerzos de descarbonización al tiempo que reduce la demanda de materias primas escasas y valiosas. Para lograr esto, es crucial avanzar en los procesos de fabricación y establecer soluciones técnicas para el reciclaje en etapas tempranas, incluida la fase de laboratorio.

Los científicos de materiales de la Friedrich-Alexander-Universität (FAU), en colaboración con investigadores del Reino Unido y los Estados Unidos, han impulsado la adopción de esta estrategia circular. En comparación con los materiales cristalinos, los componentes electrónicos orgánicos, como los módulos solares, ofrecen flexibilidad y diversas posibilidades de aplicación. Sus sustancias fotoactivas a base de carbono reducen la dependencia de materiales raros y costosos como el iridio, el platino y la plata. Están particularmente en auge en la tecnología OLED (Organic Light Emitting Diode), especialmente para pantallas de TV y computadoras.

Síntesis más eficiente y materiales más robustos

El desarrollo de la electrónica orgánica requiere el uso de nuevos materiales y procesos de fabricación eficientes para reducir energía y costes. Los investigadores han propuesto métodos ecológicos, como la deposición a base de agua y la impresión por inyección de tinta, para reemplazar la deposición al vacío de alta energía. El desafío es encontrar solventes no tóxicos y desarrollar materiales de impresión de inyección de tinta que puedan reemplazar potencialmente a los metales preciosos en las pantallas OLED. Mejorar la durabilidad del material es fundamental, ya que la encapsulación compleja protege las capas de carbono y reduce el peso. Se pueden lograr ahorros sustanciales de energía, peso y recursos a través de combinaciones sólidas de materiales.

Planificación del proceso de reciclaje en el laboratorio.

Para poder evaluar con precisión el impacto ambiental de la electrónica orgánica, se debe considerar todo el ciclo de vida del producto. Aunque los sistemas fotovoltaicos orgánicos tienen un rendimiento menor que los módulos de silicio, emiten un 30% menos de CO2 durante la producción. La máxima eficiencia no lo es todo; Menos pasos de fabricación y una menor huella ecológica pueden ser cruciales. La vida útil más corta de los módulos orgánicos se debe relativamente a las dificultades para reciclar los módulos basados ​​en silicio. La biocompatibilidad y la biodegradabilidad son cruciales para el diseño de productos y envases. Las consideraciones de reciclaje deben comenzar en el laboratorio, utilizando sustratos reciclables y diseños de múltiples capas para facilitar la separación y el reciclaje. La implementación de un enfoque de la cuna a la cuna es de crucial importancia para el establecimiento de la electrónica orgánica como parte de la transición energética.

Referencia: Iain McCulloch et al, Consideraciones de sostenibilidad para productos electrónicos orgánicos, materiales naturales (2023). DOI: 10.1038/s41563-023-01579-0