Sostenibilidad en la fabricación y recuperación de productos con impresión electrónica flexible.
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El objetivo principal que se perseguía con el desarrollo del proyecto RECYCLINK es el de la obtención de tintas conductoras, basadas en plata, que fueran sostenibles, no solo por el hecho de considerar la utilización de plata extraída de residuos sino también que el resto de componentes que se utilizan para su fabricación sean sostenibles. Así, se han desarrollado procesos sostenibles, por un lado, para la extracción de plata de residuos electrónicos, utilizando para ello materiales sostenibles y diseñando procesos que favorezcan la reutilización y eviten la generación de residuos y, por otro lado, desarrollando procesos de fabricación sostenibles, en los que se empleen materiales más ecológicos (tintas conductoras sostenibles, biopolímeros) en procesos con menor consumo energético.
De esta manera, partiendo de residuos con alta carga de plata (restos de tinta de los botes, paños, circuitos impresos, etc.), se ha conseguido desarrollar un sistema de recuperación del metal empleando disolventes más respetuosos con el medio ambiente (disolventes de tipo DES) que los ácidos tradicionales, generando las nanopartículas conductoras correspondientes que se han incorporado a las matrices de origen biológico, para formular la tinta. Esta tinta conductora se ha ensayado mediante la impresión de circuitos conductores para dispositivos electrónicos.
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Figura 1. Procesos desarrollados en el proyecto RECYCLINK.
El proyecto ha permitido lograr avances significativos en el conocimiento y en el desarrollo de productos y procesos sostenibles en el campo de la electrónica flexible. En primer lugar, se ha establecido un método de extracción de plata empleando disolventes eutécticos (DES), que ha demostrado ser capaz de concentrar la plata a niveles muy elevados (más del 87% de recuperación en muestras de circuitos), evidenciando así una mejora notable en comparación con los métodos convencionales de lixiviación ácida. Este avance no solo reduce los insumos químicos agresivos, sino que minimiza el consumo energético y los residuos generados.
Por otro lado, se ha desarrollado y optimizado una gama de tintas conductoras que integran partículas de cobre recubiertas de plata, complementadas en ciertos casos con un 10% de plata reciclada. Estas formulaciones han mostrado propiedades de impresión, adherencia y conductividad eléctrica muy próximas a las de tintas comerciales, aportando así valor añadido desde el punto de vista funcional y medioambiental. Los ensayos preindustriales realizados en CS, junto con evaluaciones de procesos de secado mediante tecnología NIR (que permitió una reducción significativa en el consumo energético), confirman la viabilidad de la metodología propuesta.
Asimismo, en el ámbito de la electrónica de in-mold, se han evaluado y seleccionado polímeros sostenibles (como PHA y PHB) para su integración en dispositivos finales, obteniéndose muestras con excelente adherencia y homogeneidad, lo que se traduce en un potencial importante para alcanzar productos con menor huella ecológica.
Finalmente, el proyecto ha integrado de forma efectiva todas las tecnologías desarrolladas en un demostrador final (un dispositivo con interruptores capacitivos que se ilumina mediante LED), lo que evidencia la aplicabilidad práctica de los desarrollos obtenidos y su potencial transferencia al sector industrial. En conclusión, los resultados alcanzados han permitido:
Este cúmulo de logros y el claro posicionamiento del proyecto en términos de innovación sostenible abren perspectivas para su continuación o ampliación en fases futuras, orientadas al escalado industrial y a nuevas líneas de investigación en la impresión electrónica respetuosa con el medio ambiente.
De esta manera, el proyecto RECYCLINK se concluye con éxito, habiendo alcanzado en términos generales los objetivos inicialmente planteados y demostrando la viabilidad técnica y la mejora en la sostenibilidad de los procesos de fabricación y recuperación de productos con impresión electrónica flexible. Desde el inicio, se propuso abordar dos líneas esenciales: por un lado, desarrollar métodos innovadores y respetuosos con el medio ambiente para la recuperación de la plata de residuos electrónicos, y por otro, formular tintas conductoras sostenibles que integren materiales reciclados y alternativas más ecológicas (por ejemplo, la sustitución parcial de plata por cobre y la utilización de polímeros inyectables biodegradables). En el transcurso de los tres periodos de ejecución se han realizado importantes avances. Durante el primer periodo se establecieron las bases y se caracterizaron los residuos generados en la electrónica flexible; en el segundo periodo se perfeccionaron técnicas de extracción, utilizando deep eutectic solvents (DES) y métodos de concentración que permitieron recuperar más del 87% de la plata presente en los circuitos, así como iniciar el desarrollo de las tintas sostenibles; y en el tercer periodo se ha culminado el desarrollo de procesos de recuperación y transformación de la plata en nanopartículas conductoras, se han optimizado las formulaciones de tinta (mediante la selección de una matriz basada en derivado celulósico que garantice buena adherencia y resistencia, y mediante el estudio comparativo de partículas comerciales versus plata reciclada) y se han sometido a ensayos preindustriales los nuevos métodos de secado (por ejemplo, la tecnología NIR), lo que ha permitido la integración de estas tecnologías en un prototipo final funcional. Así, los resultados obtenidos confirman la validez de la metodología aplicada. Además, el conocimiento generado y la capacidad demostrada para reducir el impacto ambiental (principalmente a través de la sustitución parcial de plata virgen por plata recuperada y la implementación de procesos de curado de menor consumo energético) abren claras perspectivas para la continuación y escalado industrial de la línea de investigación.
