Steeds vaker wordt elektronica geïntegreerd met plastic om een naadloze eenheid met het product te vormen, van auto-onderdelen tot consumentenelektronica en medische apparaten. Dit resulteert in lichtere, esthetisch aantrekkelijkere en kostenefficiëntere producten. Maar deze integratie bemoeilijkt het recyclen en repareren. TNO bij Holst Centre ontwikkelde een nieuwe demontagemethode waarmee elektronica aan het einde van de levensduur van het product losgemaakt kan worden van de drager, waardoor recycling en reparatie mogelijk wordt. Deze innovatie draagt bij aan toekomstige efficiëntie en kostenbesparing in het bedrijfsleven, terwijl het de CO2-uitstoot en het elektronisch afval vermindert. De eerste onderzoeksresultaten zijn recent gepubliceerd in het Journal of Cleaner Production.

Geprinte elektronica

Bedrijven maken steeds meer gebruik van geprinte vormen van elektronica, omdat deze naadloos te integreren zijn in bijna elk product. Mechanische knoppen en schakelaars zijn niet nodig; deze worden geprint. Hierdoor weegt het elektronische deel minder en heeft het product een mooier design. Daarnaast is het makkelijker en sneller te produceren. Er zijn veel toepassingen denkbaar, bijvoorbeeld in draagbare medische sensoren, autodashboards, bedieningspanelen van vliegtuigen of industriële machines, maar ook in wasmachines en koffiezetapparaten. Geschat wordt dat de markt van deze technologie tussen 2022 -2032 stijgt van ongeveer 175 miljoen naar meer dan 3 miljard dollar.

Recyclen en repareren

Bij deze technologie zijn ter bescherming van het elektrische circuit de elektronische componenten en geprinte metalen versmolten met plastics. Hierdoor is reparatie en recycling zo goed als onmogelijk. Momenteel rest voor dit soort elektronica bij het einde van de levensduur de shredder en de verbrandingsoven, wat leidt tot CO2-uitstoot en onnodig verlies van de verbrande grondstoffen. Slechts een vijfde van al het elektronische afval wereldwijd wordt momenteel netjes gerecycled. De voorspelling is dat er in 2030 al 74,7 miljoen ton aan elektronisch afval is en in 2050 110 miljoen ton.

Op water gebaseerde laag

Om deze geprinte vorm van elektronica te ontmantelen heeft TNO een speciale laag ontwikkeld op waterbasis. Deze werd tussen het circuit met componenten en de buitenste plastic laag van het elektronische testapparaat aangebracht. Uit tests bleek de laag sterk genoeg om 1000 uur lang een luchtvochtigheid tot 85% en een temperatuur van 85 graden Celsius te doorstaan. Tegelijkertijd is de nieuwe laag flexibel genoeg om het plastic te verwijderen zonder het elektronische circuit te beschadigen. Als producten tijdens de testen defect bleken, werden ze uit elkaar gehaald en gerepareerd. Daarna werd het apparaat opnieuw bedekt met plastic en werkte de elektronica weer zoals het hoort.

Beter voor economie en milieu

Met deze methode kan geprinte elektronica gerepareerd en volledig gerecycled worden, wat eerder niet mogelijk was vanwege de verankering van elektronica in het plastic. Het geeft bedrijven de mogelijkheid fouten in het ontwerp te herstellen tijdens de productie, wat leidt tot kostenbesparingen en efficiënter gebruik van materialen. Daarnaast zal de recycling verbeteren, de hoeveelheid afval verminderen en maakt het duurzamere productiemethoden mogelijk. Hierdoor kunnen bedrijven nieuwe producten op de markt brengen die al voldoen aan toekomstige regels van de Europese Commissie voor duurzaam ontwerp (Ecodesign for Sustainable Products Regulation).