L’elettronica tradizionale, basata su substrati non riciclabili come FR4 (vetroresina-epossidica) e componenti in metalli e plastiche tossici, sta generando un’ondata di rifiuti elettronici senza precedenti. L’elettronica biodegradabile potrebbe essere una delle soluzioni al problema.
Nel 2022 sono stati prodotti 62 milioni di tonnellate di RAEE (rifiuti da apparecchiature elettriche ed elettroniche), una quantità in crescita esponenziale che supera di cinque volte i tassi di riciclo documentati. Lo smaltimento di PCB convenzionali è particolarmente problematico: i materiali (rame, vetro, resine, ossidi) sono incapsulati e difficili da separare al termine del ciclo di vita. Di fronte a questa sfida, ricercatori e imprese internazionali stanno sviluppando nuove tecnologie per PCB e chip biodegradabili, utilizzando materiali naturali o compostabili e processi di stampa elettronica avanzati. Tali innovazioni puntano a progettare dispositivi elettronici che possano degradarsi naturalmente o dissolversi in ambiente controllato, riducendo rifiuti e impatto ambientale.
Materiali organici e biocompatibili per PCB e chip
I circuiti stampati (PCB) biodegradabili rappresentano uno dei settori di maggiore interesse. Tradizionalmente, i PCB sono realizzati con resine epossidiche e fibre di vetro, materiali resistenti ma altamente inquinanti. Oggi, invece, si studiano substrati derivati da polimeri naturali come cellulosa, chitosano e fibroina della seta. Questi materiali, oltre ad essere biodegradabili, offrono ottime proprietà dielettriche e una buona resistenza meccanica.
Tecnologie emergenti per PCB biodegradabili
Negli ultimi anni sono emersi diversi approcci innovativi alla produzione di circuiti stampati biodegradabili. Qui di seguito vengono presentati alcuni esempi chiave.
Leaftronics (TU Dresden)
Un team guidato dal prof. Karl Leo (TUD Dresden University of Technology) ha sfruttato la struttura naturale delle foglie per rinforzare film polimerici biodegradabili. I ricercatori hanno scoperto che gli scheletri di lignocellulosa quasi-frattale delle foglie possono stabilizzare termicamente polimeri a base biologica, senza compromettere la biodegradabilità. Su questi substrati sono stati fabbricati circuiti saldati e dispositivi OLED, ottenendo una stampa elettrica uniforme. L’approccio “Leaftronics” vanta un’impronta carbonica tre volte inferiore alla carta e, al termine del ciclo di vita, i dispositivi possono essere compostati o trattati in impianti di biogas, facilitando il recupero di rame e altri materiali preziosi.
Soluboard (Jiva Materials, UK)
La startup di Londra Jiva Materials, spin-off del Royal College of Art, ha realizzato Soluboard®, un substrato PCB a base di fibre di lino naturali e polimeri solubili in acqua. Rispetto al PCB convenzionale FR4, Soluboard riduce l’impronta di carbonio. Alla fine del ciclo di vita, basta immergere la scheda in acqua calda per sciogliere il substrato, separando i percorsi conduttivi e permettendo il recupero di rame e fibre naturali. Il processo utilizza anche ritardanti di fiamma privi di alogeni, garantendo compatibilità con i processi standard di fabbricazione (incisione all’acqua, elettrodeposizione, saldatura).
Stampa additiva e materiali avanzati
Aziende come Voltera hanno sviluppato stampanti PCB inkjet (p.e. le piattaforme NOVA e V-One) che depositano inchiostri conduttivi o dielettrici su una varietà di substrati. Questi sistemi di produzione additiva, permettono prototipazione rapida e ottimizzazione di materiali sostenibili, riducendo al minimo gli scarti grazie all’approccio additivo (si stampa solo dove serve, a differenza dei processi sottrattivi convenzionali). Voltera collabora con università per testare materiali all’avanguardia: ad esempio, un team del Polytechnique Montréal usa le stampanti NOVA per realizzare componenti autoguarenti (poliuretano conduttivo PEDOT:PSS) e riciclabili, mentre il gruppo di Zhenan Bao a Stanford applica le stampanti V-One per sviluppare “pelli” robotiche biodegradabili.
Dispositivi biodegradabili: wearable, medicale, packaging
In uno studio del 2024 si sottolinea come dispositivi elettronici usa-e-getta – sensori per packaging alimentare, sensori ambientali agricoli o “bendaggi intelligenti” per la medicazione – richiedano un approccio più sostenibile. Qui entra in gioco l’elettronica biodegradabile, trova applicazioni concrete e immediate in numerosi settori.
Smart Packaging
Nel packaging smart, gli “smart packaging” possono integrare etichette o sensori stampati su carta compostabile per controllare la freschezza degli alimenti, la temperatura di conservazione o l’autenticità del prodotto. Sebbene molte soluzioni di smart packaging utilizzino oggi circuiti convenzionali (ad es. RFID), la ricerca punta a sostituirli con alternative a base di carta o biopolimeri. In pratica, un’etichetta elettronica commestibile o un sensore stampato su carta incorporato nella confezione potrebbero decomporsi insieme al rifiuto organico, evitando di aumentare l’inquinamento da RAEE.
Medicale
Nel settore medtech, si sta investendo su dispositivi elettronici temporanei che si dissolvono dopo l’uso. Ad esempio, in Italia il progetto ERC ELFO (ELectronic FOod) sta sviluppando pillole elettroniche commestibili per diagnosi gastrointestinale. Tali dispositivi potrebbero servire per il monitoraggio di parametri vitali o trattamenti mirati nel tratto digestivo, dissolvendosi senza lasciare residui tossici. Quindi, i dispositivi elettronici biodegradabili e biocompatibili stanno rivoluzionando gli impianti temporanei come sensori per il monitoraggio post-operatorio, cerotti intelligenti e sistemi di rilascio farmacologico controllato.
Wearables biodegradabili
Per quanto riguarda i wearables, dispositivi come smartwatch e fitness tracker biodegradabili potrebbero presto sostituire le loro controparti tradizionali, riducendo drasticamente l’impatto ambientale. Un esempio recente nel comparto indossabile è l’e-textile biodegradabile SWEET (“Smart, Wearable and Eco-friendly Electronic Textiles”) sviluppato da un consorzio UK (Southampton, UWE Bristol, altri). SWEET utilizza come supporto un tessuto di Tencel (cellulosa da polpa legnosa riciclabile) e strati stampati con graphene e poli-EDOT:PSS come elettrodi. Questa è stata la conferma che materiali sostenibili possono garantire prestazioni in applicazioni medicali, senza sacrificare funzionalità.
Normative europee e internazionali nel 2025
L’attenzione politica verso una maggiore sostenibilità si traduce in nuove regole normative sia in Europa che a livello globale. L’elettronica biodegradabile potrebbe essere quindi anche un modo per assolvere a regolamenti sempre più stringenti. Ecco le nuove normative europee e internazionali del 2025.
Ecodesign per prodotti sostenibili (UE)
Dal 18 luglio 2024 è in vigore il Regolamento Ecodesign per Prodotti Sostenibili (ESPR). Si tratta di un aggiornamento generale che estende l’ambito dell’ecodesign a quasi tutti i prodotti fisici (non solo dispositivi a risparmio energetico), imponendo criteri di durabilità, riparabilità, riciclabilità e riduzione dell’impatto ambientale. L’ESPR definisce anche nuovi strumenti, come il Digital Product Passport (DPP), una “carta di identità digitale” in cui saranno registrate informazioni di sostenibilità (materiali, origine, prestazioni, impatto ambientale) accessibili elettronicamente. Il DPP faciliterà il monitoraggio del ciclo di vita dei dispositivi, supportando il riciclo e il rispetto delle normative. In pratica, a regime i prodotti elettronici venduti nell’UE dovranno recare un database digitale contenente dati su riparabilità, contenuti riciclati, impronta carbonica, etc.
Piano di lavoro 2025–2030 (UE)
Nell’aprile 2025 la Commissione Europea ha adottato il nuovo piano di lavoro ESPR-ELFR 2025-30. Tra i punti principali figurano nuovi requisiti orizzontali per l’elettronica di consumo e gli elettrodomestici: saranno introdotti obblighi di riparabilità (con un “indice di riparabilità” che consideri durabilità e disponibilità di ricambi), quote minime di componenti riciclati, e criteri di riciclabilità per i materiali. Parallelamente, sarà potenziata l’informazione al consumatore attraverso etichettature migliorate e l’uso del Digital Product Passport nei registri UE (EPREL).
Green Claims e cosumer rights (UE)
Nel 2023 la Commissione ha proposto una Direttiva sui green claims per contrastare il “greenwashing”. Quando entrerà in vigore, questa norma obbligherà le aziende a fornire prove verificabili per tutte le affermazioni ambientali (ad es. “biodegradabile”, “a basso impatto”), stabilendo criteri comuni per rendere confrontabili le certificazioni.
Norme su RAEE e materiali pericolosi
La Direttiva RAEE dell’UE (Waste Electronic Equipment) impone da anni la raccolta separata dell’elettronica; nel 2025 si applicano novità anche sui trasporti internazionali. Infatti, a livello globale la Convenzione di Basilea ha armonizzato i regolamenti sul commercio di RAEE: dal 1° gennaio 2025 sia i rifiuti elettronici pericolosi che non pericolosi (codici A1181 e Y49) richiedono la procedura di “Prior Informed Consent” per l’esportazione/importazione. In pratica, l’esportazione di RAEE da UE a paesi non-OCSE è vietata, mentre verso paesi OCSE è consentita solo dopo notifica e consenso del paese ricevente. In parallelo, l’UE sta rivedendo il regolamento RoHS (sostanze pericolose), prevedendo divieti crescenti su certi ritardanti di fiamma e metalli tossici, al fine di favorire materiali più innocui in elettronica.
Imballaggi (UE)
In ambito packaging, il regolamento PPWR (Packaging and Packaging Waste Regulation) – aggiornato nel 2023– introduce criteri di ecodesign anche per imballaggi contenenti dispositivi elettronici (per esempio imballaggi smart). Prevede che dal 2030 tutti gli imballaggi immessi sul mercato UE siano progettati per essere riciclati economicamente e indichi il contenuto di materiale riciclato. Sebbene non indirizzi specificamente i circuiti elettronici, questo quadro normativo spinge i produttori a considerare l’intero ciclo di vita del prodotto, inclusi i materiali per sensori e batterie contenuti negli imballaggi “intelligenti”.
Conclusioni
In conclusione, Il futuro dell’elettronica non è più solo questione di prestazioni, ma di responsabilità. I dispositivi biodegradabili rappresentano una svolta concreta verso una tecnologia che non solo risponde ai bisogni umani, ma rispetta i limiti del pianeta. Da un lato, troviamo che le tecnologie emergenti rendono possibile esplorare nuove applicazioni. Il contesto regolatorio internazionale sta rapidamente evolvendo verso un’elettronica più circolare. L’ESPR e il piano ecodesign fissano obiettivi vincolanti su durata e riciclo, mentre accordi globali come la Convenzione di Basilea rendono obbligatori il tracciamento e il trattamento responsabile dei RAEE. A questo si aggiungono misure trasversali contro il greenwashing (Green Claims) e strumenti digitali (Digital Product Passport) per aumentare la trasparenza. Per le aziende del settore, questi cambiamenti significano che già nel 2025 è necessario riprogettare i dispositivi elettronici tenendo conto del loro impatto ambientale complessivo, adottando materiali degradabili o riciclabili. Con l’evoluzione delle normative e l’accelerazione dell’innovazione, il 2025 segna un punto di non ritorno: non progettare tenendo conto del fine vita è ormai un errore di ingegneria.
