เส้นใยเห็ดราสู่ PCB ย่อยสลายได้ ช่วยลดคาร์บอนฟุตพรินต์ 56%

ปัญหาขยะอิเล็กทรอนิกส์ที่ถูกคาดการณ์ว่าจะพุ่งสูงถึง 82 ล้านตันภายในปี 2030 ผลักดันให้เกิดการค้นหาวัสดุทดแทนแผ่นแวงจรพิมพ์ (PCB) แบบเดิมที่มักทำจากพลาสติกเสริมใยแก้วซึ่งกำจัดได้ยาก ล่าสุดทีมนักวิจัยจากเยอรมนีประสบความสำเร็จในการพัฒนาแผงวงจรที่สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ โดยใช้เส้นใยเห็ดรา (Mycelium) ที่เป็นของเสียจากอุตสาหกรรม มาสร้างเป็นวัสดุฐานที่สามารถละลายน้ำได้ทันทีหลังสิ้นสุดอายุการใช้งาน

เปลี่ยนของเสียชีวมวลเป็นวัสดุทดแทนพลาสติก

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย TU Bergakademie Freiberg นำของเสียชีวมวลจากการผลิตกรดซิตริก อย่างเส้นใยเห็ดรา Aspergillus Niger มาผ่านกระบวนการขึ้นรูปและทำให้แห้งด้วยอากาศ จนได้แผ่นวงจรความหนาประมาณ 0.5 เซนติเมตร ที่ความหนาแน่น 1.23 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ซึ่งเป็นตัวเลขที่ใกล้เคียงกับแผงวงจรแบบดั้งเดิม

โดยทีมวิจัยประสบความสำเร็จในการติดตั้งชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ลงบนแผงวงจรเส้นใยเห็ดราโดยตรง ผ่านเทคนิค ‘Direct Ink Writing’ หรือการกัดกรดมาตรฐานร่วมกับการบัดกรีด้วยมือ ซึ่งผลการทดสอบในห้องปฏิบัติการยืนยันว่าวัสดุทดแทนนี้มีคุณสมบัติเชิงกลและความเสถียรต่อความร้อนในระดับที่ดี

Nina Oehlsen นักศึกษาระดับปริญญาเอกและผู้เขียนหลักของงานวิจัยจาก TU Bergakademie Freiberg ระบุว่า “แม้ว่าคุณสมบัติทางไฟฟ้าจะยังคงต่ำกว่าแผงวงจรมาตรฐาน แต่เส้นใยเห็ดรานั้นเพียงพอสำหรับการทำต้นแบบหรือแอปพลิเคชันความถี่ต่ำ เช่น เซนเซอร์ตรวจจับสภาพแวดล้อม สินค้าอุปโภคบริโภค และของเล่น”

PCB จากเส้นใยเห็ดรากับการลดขยะอิเล็กทรอนิกส์ยุคใหม่

PCB จากเส้นใยเห็ดรานี้มี Carbon Foot Print น้อยกว่าแผงวงจรพลาสติกทั่วไปสูงสุดถึง 56% นอกจากนี้ หากหมดอายุการใช้งาน ตัวฐานจะสามารถละลายในน้ำได้โดยไม่ทิ้งสารตกค้างที่เป็นอันตราย ทำให้ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ติดตั้งอยู่บนแผงวงจรไม่ได้รับความเสียหายและสามารถนำกลับมาจัดการต่อได้ง่ายขึ้น

ทั้งนี้ เพื่อให้สามารถนำแผงวงจรชนิดนี้ไปใช้งานได้จริงเทียบเท่ากับแผงวงจรมาตรฐานในอุตสาหกรรม ทีมวิจัยยังต้องทำการทดสอบเพิ่มเติมตามมาตรฐาน เช่น IPC-A-600 หรือ DIN EN 60249-1 รวมถึงปรับปรุงคุณสมบัติเพื่อลดการดูดซับน้ำต่อไป ซึ่งนวัตกรรมนี้อาจเข้ามาเป็นกุญแจสำคัญในการรับมือกับปริมาณขยะอิเล็กทรอนิกส์มหาศาลที่รายงาน ‘Global E-waste Monitor’ ระบุไว้ว่าจะเกิดขึ้นในช่วงสิ้นทศวรรษนี้

MM