CircEl-Paper: Recycelbare Elektronik auf Papierbasis
Jährlich fallen in der Europäischen Union (EU) Milliarden Tonnen
Elektroschrott an. Mit einem neuartigen Ansatz könnte das neue EU-Projekt
"CircEl-Paper" den Recyclingprozess für Elektronik in Zukunft nachhaltig
verbessern.
Elektronik, die in herkömmlichen Papierrecyclingverfahren entsorgt und
sogar recycelt werden kann? Genau das ist das Ziel des EU-Projekts CircEl-
Paper. Dafür werden funktionale Leiterplatten auf der Basis von
Papiertechnologie entwickelt. Schon seit Jahren besteht großes Interesse
an einer Lösung, die eine nachhaltige und kosteneffiziente
Kreislaufwirtschaft auch für die Elektronik ermöglicht. Forschungsansätze
dazu gab es bereits, doch bisher wurde das noch nicht für komplexe Geräte
und in einem großen komplementären Konsortium, das den kompletten
Produktionsprozess abbilden kann, untersucht. Wenn der gesamte
Lebenszyklus einer Leiterplatte berücksichtigt wird, kann das Projekt
enorm positive Auswirkungen haben.
Das Recycling im Allgemeinen ist – zumindest in der EU – bereits gut
etabliert, insbesondere für Papier. Beim Recycling von Elektroschrott gibt
es jedoch noch erhebliche Defizite: Von den 12 Millionen Tonnen
Elektroschrott, die 2019 in Europa anfielen, wurden nur 42 Prozent
ordnungsgemäß gesammelt und recycelt, wie unter anderem aus den Berichten
des Weltwirtschaftsforums hervorgeht. Weltweit wurden sogar 53 Millionen
Tonnen produziert und nur etwa 17 Prozent des Abfalls wurden nachweislich
gesammelt und ordnungsgemäß entsorgt, so der Global E-Waste Monitor 2020
[1]. Und selbst wenn Elektroschrott im Recyclingprozess landet, gibt es
noch ein weiteres Problem: In fast allen elektronischen Produkten sind
elektronische Leiterplatten (PCBs) verbaut, die Sensoren, Chips,
Kondensatoren, Widerstände und mehr enthalten. Diese Leiterplatten
bestehen aus einem Glasfaser-verstärkten Kunststoff, kupferbasierten
Schaltkreisen und verschiedenen Metallen. Da die Leiterplatten aus so
vielen verschiedenen Materialien bestehen, ist ein vollständiges Recycling
sehr komplex und teuer.
Das von den Verbrauchern am besten akzeptierte Recyclingverfahren findet
sich beim Altpapier. Es ist auch eines der bewährtesten
Recyclingverfahren. Um die Recyclingquote von elektronischen Bauteilen zu
erhöhen, ist daher der Weg über das Papierrecycling am
vielversprechendsten. Ziel des Projekts CircEl-Paper ist es,
herauszufinden, ob und wie dies möglich ist, ohne die Leistung der
Elektronik zu beeinträchtigen.
Ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu recycelbaren Leiterplatten ist der
Ersatz des weit verbreiteten Glasfaser-Polymer-Verbundmater
ein Papiersubstrat. Für den ökologischen Fußabdruck würde dies eine
Reduzierung der CO2-Äquivalente um bis zu 60 Prozent bedeuten. In einem
vor zwei Jahren abgeschlossenen EU-Projekt wurden Papiere, Druckverfahren
und verschiedene Funktionsmaterialien identifiziert, die sich für die
Herstellung von gedruckter Sensorik auf Papiersubstraten auch in größerer
Menge eignen. Das neue Projekt CircEl-Paper geht hier einen großen Schritt
weiter, sowohl was die Anwendungsmöglichkeiten als auch was die
Betrachtung des gesamten Prozesses betrifft. Um die
Leiterplattentechnologie in die Kreislaufwirtschaft zu überführen, wird
jeder einzelne Prozessschritt untersucht. Darüber hinaus werden
alternative Ansätze entwickelt, um den Anteil an Materialien zu erhöhen,
die recycelbar, biobasiert, auf Sekundärrohstoffen basierend oder
zumindest unbedenklich für die Umwelt sind.
Anhand von drei Anwendungsfällen aus den Bereichen Medizin, Logistik und
Unterhaltungselektronik demonstriert das CircEl-Paper-Projektteam die
vielfältigen Einsatzmöglichkeiten der papierbasierten
Leiterplattentechnologie: Ein medizinischer Sensor zur Messung des
Blutzuckerspiegels auf der Haut, eine Verpackung mit integriertem Zeit-
Temperatur-Indikator (TTI) oder Grußkarten, die Musik abspielen,
veranschaulichen die Leistungsfähigkeit und Anpassungsfähigkeit der
Technologie.
Das internationale Konsortium, das seit September 2022 an dem Projekt
arbeitet, deckt die gesamte Wertschöpfungskette ab. Beteiligt sind
namhafte Forschungseinrichtungen, akademische Partner und
Produktionsunternehmen: das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung als
Projektkoordinator, die Joanneum Research GmbH in Österreich, das
schwedische Forschungsinstitut RISE, der italienisch-französische
Papierhersteller Fedrigoni, der französische Druckfarbenhersteller VFP Ink
Technologies, der Leiterplattenhersteller Malmö Mönsterkort (MMAB Group
AB) in Schweden sowie Grenoble INP, Graduate schools of Engineering and
Management, University Grenoble Alpes.
Kurzinformation zum Projekt
Das Projekt CircEl-Paper - Circular Economy Applied To Electronic Printed
Circuit Boards Based On Paper - wird von der Europäischen Union
finanziert.
Fördernummer: 101070114
Themen-ID: HORIZON-CL4-2021-DIGITAL-EMERG
Beitrag zur Entwicklung neuer Konzepte, Designs und Technologien in der
Elektronik, um Kreislaufwirtschaft und Nachhaltigkeit zu unterstützen und
zu ermöglichen.
Weitere Informationen unter https://circel-paper.eu
[1] Global e-waste monitor, veröffentlicht 2020,
https://www.itu.int/en/ITU-D/E
Monitor-2020.aspx
