PCB là một phần không thể thiếu của mọi sản phẩm điện tử. Với sự gia tăng sử dụng các thiết bị điện tử trong tất cả các khía cạnh của cuộc sống của chúng ta và do tuổi thọ của chúng bị rút ngắn, một điều là lượng rác thải điện tử ngày càng gia tăng. Với sự phát triển của các ngành công nghiệp mới nổi như Internet of Things và sự phát triển mạnh mẽ của các công nghệ hỗ trợ lái xe tiên tiến trong lĩnh vực ô tô, tốc độ tăng trưởng này sẽ chỉ còn tăng tốc.

Tại sao chất thải PCB là một vấn đề thực sự？

Mặc dù các thiết kế PCB có thể được sử dụng trong nhiều năm, nhưng thực tế là những công cụ nhỏ mà PCB chiếm ưu thế này đang bị thay thế với tần suất đáng báo động. Do đó, một vấn đề mấu chốt nảy sinh là vấn đề phân hủy, kéo theo nhiều vấn đề về môi trường. Đặc biệt là ở các nước phát triển, do một số lượng lớn các sản phẩm điện tử bị loại bỏ được vận chuyển đến các bãi chôn lấp, chúng thải ra môi trường các chất độc hại, chẳng hạn như:

Thủy ngân – có thể gây tổn thương thận và não.

Cadmium được biết đến là nguyên nhân gây ung thư.

Chì được biết là gây tổn thương não

Chất chống cháy brom hóa (BFR) – được biết là có ảnh hưởng đến chức năng nội tiết tố của phụ nữ.

Berili được biết đến là nguyên nhân gây ung thư

Ngay cả khi tấm ván được tái chế và tái sử dụng thay vì vứt vào bãi rác, quá trình tái chế vẫn nguy hiểm và có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe. Một vấn đề khác là khi thiết bị của chúng ta ngày càng nhỏ và nhẹ hơn, việc tháo rời chúng ra để tái chế các bộ phận có thể tái chế là một nhiệm vụ khó khăn. Trước khi thu hồi bất kỳ vật liệu có thể tái chế nào, tất cả các loại keo và chất kết dính đã sử dụng cần phải được loại bỏ thủ công. Do đó, quá trình này rất tốn công sức. Thông thường, điều này có nghĩa là vận chuyển bảng mạch PCB đến các nước kém phát triển hơn với chi phí nhân công thấp hơn. Câu trả lời cho những câu hỏi này (thiết bị điện tử chất đống trong các bãi chôn lấp hoặc chúng được tái chế) rõ ràng là PCB có thể phân hủy sinh học, có thể làm giảm đáng kể chất thải điện tử.

Thay thế các vật liệu độc hại hiện nay bằng các kim loại nhất thời (như vonfram hoặc kẽm) là một bước tiến lớn theo hướng này. Một nhóm các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Vật liệu Frederick Seitz tại Đại học Illinois ở Urbana-Champaign đã đặt ra mục tiêu tạo ra một PCB có đầy đủ chức năng phân hủy khi tiếp xúc với nước. PCB được làm bằng các vật liệu sau:

Các thành phần thương mại bán sẵn

Magie dán

Vonfram dán

Chất nền Sodium Carboxymethyl Cellulose (Na-CMC)

Lớp liên kết polyetylen oxit (PEO)

Trên thực tế, PCB có thể phân hủy sinh học hoàn toàn đã được phát triển bằng cách sử dụng vật liệu tổng hợp sinh học làm từ sợi xenlulo tự nhiên chiết xuất từ ​​thân chuối và gluten lúa mì. Vật liệu composite sinh học không chứa các chất hóa học. Các PCB thoáng qua có thể phân hủy sinh học này có các đặc tính tương tự như PCB thông thường. Một số PCB có thể phân hủy sinh học cũng đã được phát triển bằng cách sử dụng lông gà và sợi thủy tinh.

Các chất tạo phân sinh học như carbohydrate và protein có thể phân hủy sinh học, nhưng các nguồn tài nguyên thiên nhiên mà chúng yêu cầu (như đất và nước) đang trở nên khan hiếm. Các chất tạo màng sinh học có thể tái tạo và bền vững cũng có thể được lấy từ chất thải nông nghiệp (chẳng hạn như xơ chuối), được chiết xuất từ ​​thân cây. Những phụ phẩm nông nghiệp này có thể được sử dụng để phát triển các vật liệu composite hoàn toàn có thể phân hủy sinh học.

Ban bảo vệ môi trường có đáng tin cậy không?

Thông thường, thuật ngữ “bảo vệ môi trường” gợi cho mọi người hình ảnh về các sản phẩm dễ vỡ, đây không phải là thuộc tính mà chúng tôi muốn gắn với PCB. Một số mối quan tâm của chúng tôi liên quan đến bảng PCB xanh bao gồm:

Tính chất cơ học – Thực tế là ván thân thiện với môi trường được làm từ sợi chuối khiến chúng ta nghĩ rằng ván có thể mỏng manh như lá cây. Nhưng thực tế là các nhà nghiên cứu đang kết hợp các vật liệu nền để tạo ra những tấm ván có độ bền tương đương với những tấm ván thông thường.

Hiệu suất nhiệt-PCB cần phải có hiệu suất nhiệt tuyệt vời và không dễ bắt lửa. Người ta biết rằng các vật liệu sinh học có ngưỡng nhiệt độ thấp hơn, vì vậy về một khía cạnh nào đó, nỗi sợ hãi này là có cơ sở. Tuy nhiên, hàn nhiệt độ thấp có thể giúp tránh vấn đề này.

Hằng số điện môi – Đây là khu vực mà hiệu suất của bảng phân hủy sinh học giống như hiệu suất của bảng truyền thống. Hằng số điện môi đạt được bởi các tấm này cũng nằm trong phạm vi yêu cầu.

Hiệu suất trong điều kiện khắc nghiệt-Nếu PCB của vật liệu tổng hợp sinh học tiếp xúc với độ ẩm cao hoặc nhiệt độ cao, độ lệch đầu ra sẽ không được quan sát thấy.

Vật liệu tổng hợp sinh học tản nhiệt có thể tỏa rất nhiều nhiệt, đây là một đặc tính bắt buộc của PCB.

Khi việc sử dụng các sản phẩm điện tử ngày càng phổ biến, rác thải điện tử sẽ tiếp tục phát triển đến mức báo động. Tuy nhiên, tin tốt là với sự phát triển hơn nữa của nghiên cứu về các lựa chọn bảo vệ môi trường, bảng xanh sẽ trở thành hiện thực thương mại, từ đó giảm thiểu các vấn đề về rác thải điện tử và tái chế điện tử. Trong khi chúng ta đang đấu tranh với rác thải điện tử trong quá khứ và thiết bị điện tử hiện tại, đã đến lúc chúng ta phải nhìn về tương lai và đảm bảo việc sử dụng rộng rãi PCB có thể phân hủy sinh học.