PCB je nedílnou součástí každého elektronického produktu. S nárůstem používání elektronických zařízení ve všech aspektech našeho života a vzhledem k jejich zkrácení životnosti je jednou věcí nárůst množství e-odpadu. S rozvojem rozvíjejících se průmyslových odvětví, jako je internet věcí, a energickým rozvojem pokročilých asistenčních technologií pro řidiče v automobilovém sektoru se tento růst jen zrychlí.

Proč je odpad PCB skutečným problémem?

Přestože návrhy desek plošných spojů lze používat řadu let, faktem je, že tyto malé nástroje, kterým dominují desky plošných spojů, jsou obměňovány s alarmující frekvencí. Klíčovým problémem, který vyvstává, je proto problém rozkladu, který vede k mnoha ekologickým problémům. Zejména ve vyspělých zemích, protože velké množství vyřazených elektronických výrobků se vozí na skládky, uvolňují do životního prostředí toxické látky, jako jsou:

Rtuť – může způsobit poškození ledvin a mozku.

Kadmium, o kterém je známo, že způsobuje rakovinu.

Olovo, o kterém je známo, že způsobuje poškození mozku

Bromované zpomalovače hoření (BFR), o kterých je známo, že ovlivňují hormonální funkce žen.

Berylium, o kterém je známo, že způsobuje rakovinu

I když je deska recyklována a znovu použita namísto vyhození na skládku, proces recyklace je nebezpečný a může způsobit zdravotní rizika. Dalším problémem je, že jak se naše zařízení zmenšuje a lehčí, je obtížné je rozebrat a recyklovat recyklovatelné části. Před odebráním jakýchkoli recyklovatelných materiálů je třeba ručně odstranit všechna použitá lepidla a lepidla. Proto je proces velmi pracný. Obvykle to znamená přepravu desek plošných spojů do méně rozvinutých zemí s nižšími náklady na pracovní sílu. Odpovědí na tyto otázky (elektronická zařízení se hromadí na skládkách nebo se recyklují) je zjevně biologicky rozložitelné PCB, které může výrazně snížit e-odpad.

Nahrazení současných toxických materiálů přechodnými kovy (jako je wolfram nebo zinek) je v tomto směru velkým krokem. Tým vědců z Frederick Seitz Materials Research Laboratory na University of Illinois v Urbana-Champaign se rozhodl vytvořit plně funkční PCB, které se rozkládá působením vody. Deska plošných spojů je vyrobena z následujících materiálů:

Komerční běžně dostupné komponenty

Hořčíková pasta

Wolframová pasta

Substrát sodná sůl karboxymethylcelulózy (Na-CMC).

Polyethylenoxidová (PEO) spojovací vrstva

Ve skutečnosti byly plně biologicky rozložitelné PCB vyvinuty pomocí biokompozitů vyrobených z přírodních celulózových vláken extrahovaných z banánových stonků a pšeničného lepku. Biokompozitní materiál neobsahuje chemické látky. Tyto biologicky odbouratelné přechodné PCB mají podobné vlastnosti jako běžné PCB. Některé biologicky rozložitelné PCB byly také vyvinuty s použitím kuřecího peří a skleněných vláken.

Biopolymery, jako jsou sacharidy a proteiny, jsou biologicky odbouratelné, ale přírodní zdroje, které vyžadují (jako je půda a voda), jsou stále vzácnější. Obnovitelné a udržitelné biopolymery lze také získat ze zemědělského odpadu (jako je banánová vláknina), který se získává ze stonků rostlin. Tyto zemědělské vedlejší produkty lze použít k vývoji plně biologicky odbouratelných kompozitních materiálů.

Je deska ochrany životního prostředí spolehlivá?

Pojem „ochrana životního prostředí“ obvykle lidem připomíná image křehkých produktů, což není atribut, který bychom chtěli spojovat s PCB. Některé z našich obav týkajících se zelených desek PCB zahrnují:

Mechanické vlastnosti – Skutečnost, že desky šetrné k životnímu prostředí jsou vyrobeny z banánových vláken, nás nutí si myslet, že desky mohou být křehké jako listy. Faktem ale je, že výzkumníci kombinují podkladové materiály, aby vytvořili desky, které jsou svou pevností srovnatelné s konvenčními deskami.

Tepelný výkon – PCB musí mít vynikající tepelný výkon a nesmí se snadno vznítit. Je známo, že biologické materiály mají nižší teplotní práh, takže v jistém smyslu je tento strach opodstatněný. Nízkoteplotní pájka však může pomoci tomuto problému předejít.

Dielektrická konstanta – Toto je oblast, kde je výkon biologicky odbouratelné desky stejný jako u tradiční desky. Dielektrické konstanty dosažené těmito deskami jsou v požadovaném rozsahu.

Výkon v extrémních podmínkách – Pokud je DPS biokompozitního materiálu vystavena vysoké vlhkosti nebo vysoké teplotě, nebude výstupní odchylka pozorována.

Disipace tepla – biokompozitní materiály mohou vyzařovat velké množství tepla, což je požadovaná vlastnost PCB.

Vzhledem k tomu, že se používání elektronických produktů stále více rozšiřuje, bude elektronický odpad i nadále narůstat v alarmujícím rozsahu. Dobrou zprávou však je, že s dalším rozvojem výzkumu možností ochrany životního prostředí se zelené tabule stanou komerční realitou, čímž se sníží problémy s elektronickým odpadem a elektronickou recyklací. Zatímco se potýkáme s minulým elektronickým odpadem a současným elektronickým zařízením, je čas, abychom se podívali do budoucnosti a zajistili široké používání biologicky rozložitelných PCB.