Un récent rapport des Nations Unies révèle que la planète a produit environ 60 milliards de kilogrammes de pollution électronique en 2022, soit une augmentation de 82 % par rapport à 2010. Pourtant, moins d’un quart de cette pollution a fait l’objet d’un recyclage. Et parmi les nombreux obstacles qui nous empêchent d’améliorer ce bilan, on trouve le manque de moyens suffisants pour recycler les circuits imprimés que l’on retrouve dans presque tous les appareils électroniques ; une équipe de chercheurs veut remédier à ce problème.
Ces circuits imprimés, sur lesquels sont installés des puces, des transistors et d’autres composants, sont généralement constitués de fines couches de fibre de verre recouvertes de plastique et liées par du cuivre.
Ce plastique est difficile à séparer du verre, c’est pourquoi les circuits imprimés finissent souvent dans les décharges, où les produits chimiques qui les composent peuvent finir leurs jours dans l’environnement.
Dans d’autres cas, ils sont brûlés pour récupérer les métaux précieux qu’ils contiennent, comme l’or et le cuivre. Ce brûlage, souvent pratiqué dans les pays en développement, est un gaspillage et peut être toxique – en particulier pour ceux qui effectuent cette opération sans protection adéquate.
Une équipe dirigée par des chercheurs de l’Université de Washington a développé un nouveau circuit imprimé aussi efficace que ceux fabriqués à partir de matériaux traditionnels, mais qui peut être recyclé à plusieurs reprises avec un minimum de déchets.
Les scientifiques ont utilisé un solvant qui transforme un type de vitrimer – une nouvelle classe de polymères durables – en une substance gélatineuse sans l’endommager, permettant ainsi d’éliminer les éléments solides pour les réutiliser ou les recycler.
Cette gelée de vitrimer peut ensuite être utilisée de manière répétée pour fabriquer de nouveaux circuits imprimés de haute qualité, contrairement aux plastiques classiques qui se dégradent fortement à chaque recyclage.
Avec ces nouveaux circuits, les chercheurs ont pu récupérer 98 % du vitrimer et 100 % de la fibre de verre, ainsi que 91 % du solvant utilisé pour le recyclage.
L’ouvrage est publié dans Durabilité de la nature.
Une partie importante du problème
“Les circuits imprimés représentent une part importante de la masse et du volume des déchets électroniques”, a déclaré l’un des principaux auteurs de l’étude, le professeur Vikram Iver.
« Ils sont considérés comme résistants au feu et aux produits chimiques, ce qui est excellent pour les rendre robustes. Mais cela les rend également pratiquement impossibles à recycler. Ici, nous avons créé une nouvelle structure matérielle possédant des propriétés électriques similaires à celles des circuits imprimés traditionnels, ainsi qu’un processus permettant de les recycler à plusieurs reprises. »
Les vitrimères sont une classe de polymères développés pour la première fois en 2015. Lorsqu’elles sont exposées à certaines conditions, notamment à la chaleur au-dessus d’une certaine température, leurs molécules peuvent se réorganiser et former de nouvelles liaisons. Cela les rend à la fois « durcissables » – un circuit imprimé plié peut être redressé, par exemple – et facilement recyclables.
“À l’échelle moléculaire, les polymères ressemblent à des spaghettis, qui se plient et se compactent”, explique un autre co-auteur de l’étude, le professeur Aniruddh Vashisth. « Mais les vitrimères sont distincts car les molécules qui composent chaque nouille peuvent se dissocier et se rejoindre. C’est comme si chaque morceau de spaghetti était constitué de petits blocs Lego. »
Selon les chercheurs, le procédé de fabrication des circuits imprimés en vitrimer n’entraînerait pas de changements majeurs dans le processus de production industrielle des circuits imprimés traditionnels.
Toujours selon l’équipe de recherche, ces nouveaux circuits imprimés pourraient entraîner une réduction de 48 % du potentiel de réchauffement climatique, et une réduction de 81 % des émissions cancérigènes, par rapport aux circuits imprimés traditionnels.
Bien que cela représente une solution technologique à la crise climatique, les chercheurs notent que l’un des principaux obstacles au recyclage à grande échelle des circuits imprimés vitrimer est la nécessité de créer des systèmes et des incitations pour collecter les déchets électroniques afin qu’ils puissent être recyclés. Ceux-ci peuvent être récupérés et recyclés.
En effet, disent les auteurs de l’étude, il est nécessaire d’établir une « parité des coûts » et des « normes environnementales strictes », en plus de « concevoir désormais des matériaux basés d’abord sur des normes de durabilité.
