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La rivoluzione organica dielettrica

La produzione degli apparecchi elettronici ha un impatto considerevole sull'ambiente ma alcune soluzioni sono in arrivo.

di Amanda Saint
29 giugno 2020
6 min di lettura
di Amanda Saint
29 giugno 2020
6 min di lettura

Il settore dell’high-tech si sta ispirando alla natura per rendere più sostenibili i nostri gadget di uso quotidiano, ricorrendo ad alcuni materiali improbabili per ridurre il consumo di energia e l’impatto ambientale della produzione di laptop, cellulari e altri dispositivi elettronici di consumo.

Il costo ambientale dei nostri gadget

Gli smartphone hanno cambiato radicalmente il nostro modo di comunicare, lavorare e svagarci. Gli ultimi dati statistici rivelano che oltre tre miliardi di persone in tutto il mondo possiedono uno smartphone e, nei prossimi anni, se ne prevede la vendita di centinaia di milioni in più.

Non c’è dubbio che questi telefoni ci abbiano semplificato la vita, offrendoci la possibilità di viaggiare, mangiare, eseguire operazioni bancarie, chattare con gli amici, gestire il lavoro e svolgere numerose altre attività ovunque ci troviamo. Il problema è che comportano un’impronta ecologica piuttosto rilevante, che inizia con l’estrazione delle materie prime e termina con i rifiuti elettronici generati alla fine della loro vita utile.

Laptop, smartwatch, fotocamere digitali, smart TV, stampanti wireless, altoparlanti Bluetooth —tutti i gadget di cui ci circondiamo hanno lo stesso impatto. Ed è la ragione che spinge molti ricercatori a studiare possibili alternative a materiali come stronzio, ferro, alluminio, rame, oro e stagno, la cui estrazione produce rifiuti tossici ed è responsabile di grandi aree di deforestazione.

Quando poi il gadget non è più utile o smette di funzionare, il problema diventa lo smaltimento dei rifiuti elettrici ed elettronici, che presenta molti risvolti differenti. Uno di questi è il fatto che gran parte dei materiali preziosi che vengono estratti dal suolo vengono semplicemente gettati. Un rapporto delle Nazioni Unite calcola che il 7% dell’oro mondiale sia contenuto nei rifiuti elettrici ed elettronici. Vi è anche il fatto che ne produciamo enormi quantità — circa 50 milioni di tonnellate l’anno — e che alcuni elementi tossici, come arsenico, cadmio, cromo, mercurio e piombo, non vengono smaltiti correttamente, aggravando il problema dell’inquinamento di aria, acqua e suolo.


Un dipendente porta parti di computer e altri componenti elettronici di scarto con sé per il riciclaggio

Le alternative naturali

Si stanno studiando alternative naturali che possano sostituire i materiali dielettrici, usati come isolanti nell’elettronica di consumo in quanto cattivi conduttori di elettricità. I materiali dielettrici tradizionali comprendono plastica, vetro, ceramica e ossidi di vari metalli, come l’alluminio.

Per sostituirli, un forte candidato tra i dielettrici naturali è il gel di aloe vera. Alcuni scienziati della University Sains Malaysia hanno scoperto che questo gel può essere usato come strato dielettrico naturale in una versione organica dei transistor a effetto di campo (FET), ampiamente utilizzati in laptop, computer desktop, smartphone, tablet e TV ad alta risoluzione per creare i display a cristalli liquidi.

I FET sono attualmente prodotti con diossido di silicio ricavato dalla silice, il costituente principale della comune sabbia. La silice viene ottenuta riscaldando la sabbia e il carbonio a temperature di circa 2200 °C, un processo che richiede consistenti quantità di energia. Non solo: negli ultimi anni è stato lanciato un allarme sul progressivo esaurimento della sabbia, componente essenziale per molti settori anche al di fuori dell’elettronica di consumo.

La buona notizia, tuttavia, è che il gel di aloe vera è potenzialmente in grado di sostituire la silice e vanta un impatto ambientale nettamente più basso. La sua lavorazione può avvenire ad appena 40 °C, con una drastica riduzione della quantità di energia impiegata per la produzione. Allo stesso tempo, la coltivazione delle piante di aloe vera sarebbe notevolmente più economica, semplice e sostenibile delle attività minerarie richieste per estrarre la sabbia.

Anche la seta si prospetta come una valida alternativa per alcuni prodotti elettronici basati sul silicio, in particolare i transistor organici elettroluminescenti (OLET) e i transistor organici a effetto campo a film sottile (OFET). Gli OLET sono transistor elettroluminescenti oggi usati per la produzione di display digitali. I transistor a effetto campo vengono invece impiegati per creare circuiti analitici semplici, come quelli degli amplificatori, e costituiscono un elemento essenziale dei moderni dispositivi di memoria, circuiti integrati e microprocessori impiegati nei PC e nei laptop.

Il futuro dell’elettronica

L’uso di questi materiali organici nei gadget elettronici è ancora in una fase molto sperimentale. È improbabile che trovino impiego nei dispositivi di consumo in un prossimo futuro, ma le ricerche sul potenziale impiego del gel di aloe vera e della seta negli smartphone e nei laptop stanno facendo passi avanti.

L’esplorazione delle possibili alternative è in continua evoluzione —alcuni scienziati stanno persino valutando la possibilità di usare neuroni umani nei computer. Si tratta di computer particolari noti come “wetware”, un termine che in Techopedia viene definito come "un sistema hardware o software con un componente biologico, o un sistema biologico funzionante come software e hardware. Diversi tipi di wetware svolgono un ruolo importante in discipline STEM come la bioingegneria, l’intelligenza artificiale e la ricerca genetica”.

Con questa e altre ricerche in corso, il futuro dell’elettronica potrebbe prospettare molti cambiamenti — all’insegna della sostenibilità.

L'autore: Amanda Saint

Giornalista specializzata in storie su energie rinnovabili, cambiamenti climatici, smart cities, sostenibilità e urbanizzazione.