“ขยะอิเล็กทรอนิกส์” (E-waste) กลายเป็นปัญหาสิ่งแวดล้อมที่แก้ไขได้ยาก เนื่องจากการรีไซเคิลแผงวงจรไฟฟ้ามีกระบวนการที่ยุ่งยากและมีค่าใช้จ่ายสูง ส่งผลให้ขยะเหล่านี้มักถูกนำไปฝังกลบและอาจปลดปล่อยสารเคมีอันตรายเข้าสู่ดินและสภาพแวดล้อมโดยรอบ เพื่อแก้ปัญหานี้ นักวิทยาศาสตร์จึงคิดค้นวิธีผลิตแผงวงจรไฟฟ้าที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ด้วยวัสดุที่หลากหลาย รวมไปถึงสิ่งที่ไม่มีใครคาดคิดอย่าง “ช็อกโกแลต”
ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยกลาสโกว์ พัฒนาวิธีการใหม่ในการสร้างแผงวงจรไฟฟ้าที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม โดยสามารถใช้วัสดุพื้นฐานที่หลากหลายตั้งแต่กระดาษ พลาสติกชีวภาพ รวมถึงช็อกโกแลต ด้วยการเปลี่ยนจากการใช้ทองแดงแบบเดิม มาเป็นการพิมพ์วงจรอิเล็กทรอนิกส์ด้วยสังกะสี ลงบนพื้นผิวที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ซึ่งสังกะสีทำหน้าที่เป็นทางเดินโลหะนำไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพเทียบเคียงได้กับแผงวงจรแบบดั้งเดิม
แผงวงจรชนิดใหม่นี้ สามารถในการย่อยสลายที่ยอดเยี่ยม โดยวัสดุถึง 99% สามารถกำจัดได้อย่างปลอดภัยผ่านการหมักในดินทั่วไป หรือแม้แต่การนำไปละลายในสารเคมีที่หาได้ง่ายในครัวเรือนอย่างน้ำส้มสายชู
เครดิตภาพ: University of Glasgow
ทีมวิจัยใช้กระบวนการที่เรียกว่า “กระบวนการผลิตแบบเพิ่มเนื้อที่เน้นการเติบโตและการถ่ายโอน” (growth and transfer additive manufacturing process) ซึ่งเป็นการชุบสังกะสีนำไฟฟ้าลงบนตัวพาชั่วคราวก่อนจะถ่ายโอนไปยังฐานรองที่ย่อยสลายได้
แม้การใช้ช็อกโกแลตจะเป็นเพียงการสาธิต เพื่อให้เห็นถึงความยืดหยุ่นของเทคโนโลยี แต่ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่า วงจรเหล่านี้ทำงานได้จริงในอุปกรณ์หลากหลายประเภท เช่น เครื่องนับจำนวนแบบ LED เซนเซอร์ตรวจจับการสัมผัส และเซนเซอร์วัดอุณหภูมิ
นอกจากประสิทธิภาพในการทำงานแล้ว แผงวงจรเหล่านี้ยังสามารถรักษาประสิทธิภาพการทำงานได้ยาวนานกว่าหนึ่งปี เมื่อเก็บไว้ในสภาวะบรรยากาศปรกติ ซึ่งพิสูจน์ได้ว่าความยั่งยืนไม่ต้องแลกมาด้วยความทนทาน
จากการประเมินวงจรชีวิต (Life Cycle Assessment) พบว่าแผงวงจรที่ย่อยสลายได้นี้สามารถช่วยลดโอกาสในการเกิดภาวะโลกร้อนได้ถึง 79% และลดการใช้ทรัพยากรธรรมชาติลงได้ถึง 90% เมื่อเทียบกับการผลิตแผงวงจรแบบเดิม และแทบจะไม่ก่อให้เกิดขยะซึ่งเป็นปัญหาใหญ่ ข้อมูลจากโครงการสิ่งแวดล้อมแห่งสหประชาชาติระบุว่าในปี 2024 เพียงปีเดียว มีปริมาณขยะอิเล็กทรอนิกส์ถูกทิ้งมากถึง 62 ล้านตันทั่วโลก
แผ่นวงจรไฟฟ้าจากวัสดุที่ย่อยสลายได้ อาทิ ช็อกโกแลต พลาสติกชีวภาพ และกระดาษ
เครดิตภาพ: University of Glasgow
ศ.เจฟฟ์ เคตเทิล จากวิทยาลัยวิศวกรรมเจมส์ วัตต์ มหาวิทยาลัยกลาสโกว์ ผู้ดูแลงานวิจัยนี้กล่าวว่า จุดเด่นสำคัญคือ การที่เทคโนโลยีนี้สามารถใช้วัสดุฐานรองชนิดใดก็ได้ ตั้งแต่กระดาษและพลาสติกชีวภาพสำหรับการใช้งานจริง ไปจนถึงช็อกโกแลตสำหรับการสาธิตที่น่าสนใจ แม้จะดูไม่ค่อยใช้งานได้จริงในระยะยาว
ขณะนี้ ทีมวิจัยกำลังหาทางวิธีปรับใช้เทคนิคนี้กับสาขาอื่น ๆ เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ขึ้นรูปได้หรือการตรวจจับทางชีวภาพ หากสำเร็จจะช่วยให้สร้างแผงวงจรคุณภาพสูงในราคาถูกและส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมต่ำ
ทางด้าน ดร.โจนาธอน ฮาร์เวลล์ ผู้นำการวิจัยและผู้เขียนคนแรกของบทความวิชาการที่ตีพิมพ์ในวารสาร Communications Materials กล่าวว่า งานนี้ถือเป็นก้าวสำคัญสู่อิเล็กทรอนิกส์แบบหมุนเวียน ที่อุปกรณ์จะถูกออกแบบตั้งแต่เริ่มต้นให้สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ รีไซเคิล หรือย่อยสลายได้อย่างปลอดภัย
ดร.ฮาร์เวลล์ เน้นย้ำว่าด้วยปริมาณขยะอิเล็กทรอนิกส์มหาศาลที่เกิดขึ้นในแต่ละปี งานวิจัยนี้อาจมีผลกระทบในวงกว้างต่อวงการสินค้าอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค อุปกรณ์ในเครือข่ายอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT) และเซนเซอร์แบบใช้แล้วทิ้งในอนาคต
โครงการวิจัยนี้ เป็นส่วนหนึ่งของศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และความรับผิดชอบแบบหมุนเวียน (REACT) ซึ่งนำโดยมหาวิทยาลัยกลาสโกว์ โดยได้รับการสนับสนุนงบประมาณกว่า 6 ล้านปอนด์จากหน่วยงานวิจัยและนวัตกรรมแห่งสหราชอาณาจักร (UKRI) เพื่อค้นหาวิธีการใหม่ ๆ ในการสร้างอุตสาหกรรมที่ยั่งยืน
งานวิจัยนี้ เป็นการเปิดประตูสู่ยุคใหม่ของเทคโนโลยีที่ไม่เพียงแต่ตอบโจทย์การใช้งาน แต่ยังคำนึงถึงปัญหาที่เกิดขึ้นหลังจากที่อุปกรณ์กลายเป็นขยะ เพื่อให้โลกของเราไม่ต้องแบกรับภาระจากเทคโนโลยีที่ก้าวหน้ามากเกินไป
ที่มา: Independent, Resource, Tech Xplore