Das cascas de amêndoa aos componentes eletrônicos biodegradáveis: a nova fronteira da eletrônica sustentável.
Um estudo realizado pela Scuola Superiore Sant'Anna em Pisa demonstrou como as cascas de amêndoa podem ser transformadas em materiais para eletrônicos.
Trata-se de materiais altamente condutores e biodegradáveis para a construção de sensores e circuitos eletrônicos. Essa conquista abre caminho para um novo paradigma na eletrônica verde, baseado em materiais naturais, reciclados e de impacto zero.
Reciclagem eletrônica: quando o lixo se transforma em recurso tecnológico
A crescente necessidade de soluções sustentáveis no setor eletrônico impulsionou a pesquisa sobre o uso de materiais biodegradáveis e de origem biológica . É nesse contexto que o projeto LIGASH ( Laser Induced Graphene from Waste Almond Shells ), coordenado pela Scuola Superiore Sant'Anna em Pisa , levou à transformação de cascas de amêndoa em um material condutor inovador.
A equipe, liderada pelo professor associado de bioengenharia Francesco Greco , obteve resultados publicados na revista Advanced Functional Materials , demonstrando que circuitos e sensores biodegradáveis podem ser gerados a partir de resíduos agroalimentares, com aplicações nas áreas ambiental, médica e de eletrônica flexível.
A matéria-prima: por que cascas de amêndoa?
As cascas de amêndoa representam uma fração significativa dos resíduos da cadeia agroalimentar, muitas vezes difíceis de descartar e sem valor comercial. Sua estrutura é particularmente rica em lignina , um polímero orgânico com altas concentrações de carbono, ideal como precursor do grafeno .
Graças à colaboração com a empresa DAMIANO Organics SpA , líder mundial em amêndoas orgânicas, os pesquisadores conseguiram obter uma quantidade significativa de matéria-prima, útil para experimentação e caracterização química preliminar.
Da casca ao circuito: como obter grafeno a partir da biomassa
O processo utiliza uma tecnologia conhecida como Grafeno Induzido por Laser (LIG, na sigla em inglês) , na qual materiais orgânicos ricos em carbono são irradiados com feixes de laser de alta energia para produzir uma forma de grafeno poroso. Neste caso específico:
- As cascas de amêndoa são secas, pulverizadas e misturadas com quitosana , um biopolímero derivado de crustáceos, para obter um compósito flexível em forma de filme.
- Em seguida, o filme é exposto a lasers UV e IR para desencadear a transformação térmica em grafeno condutor .
- O resultado é um material adequado para a fabricação de componentes eletrônicos ativos : resistores, capacitores e sensores.
Um material de impacto zero
Um dos aspectos mais inovadores do compósito à base de casca de amêndoa é a sua completa biodegradabilidade : no solo, degrada-se naturalmente em 90 dias, sem libertar microplásticos ou resíduos tóxicos .
Aplicações eletrônicas: sensores, circuitos, materiais inteligentes
O material resultante foi testado na construção de diversos componentes eletrônicos flexíveis , incluindo:
- Sensores de umidade , que podem ser usados para monitoramento ambiental e agrícola;
- Resistores e capacitores funcionais , elementos básicos para circuitos eletrônicos de baixa potência;
- Estruturas de circuito totalmente compostáveis , projetadas para dispositivos temporários ou descartáveis.
Segundo Yulia Steksova , doutoranda e primeira autora do estudo, "Escrevemos o LIG com dois tipos de lasers. Os materiais resultantes foram usados com sucesso na construção de circuitos e sensores, com resultados muito promissores em termos de eficiência e integrabilidade."
Do Campo à Tecnologia: A Cadeia de Suprimentos Circular Integrada da Eletrônica
Um dos aspectos mais interessantes do projeto LIGASH é sua visão circular : tudo começa com resíduos agrícolas e retorna à natureza, sem gerar resíduos permanentes. Segundo Francesco Greco , "esta é uma demonstração concreta de upcycling funcional : transformar o que não tem valor em um recurso tecnológico".
O objetivo a médio prazo é o desenvolvimento de sistemas de sensores para monitoramento ambiental , particularmente para umidade do ar, solo e qualidade da água, que possam se degradar após o uso sem a necessidade de recuperação ou descarte.
Uma potencial alternativa sustentável ao couro.
O compósito de casca de amêndoa e quitosana demonstrou propriedades mecânicas e táteis semelhantes às do couro : flexibilidade, resistência à tração e costurabilidade. Isso abre caminho para potenciais aplicações em têxteis, moda sustentável e design industrial , como uma alternativa ecológica ao couro animal ou sintético.
Perspectivas futuras: Impressão 3D e novos resíduos a serem recuperados.
O projeto LIGASH não se limita às cascas de amêndoa. A equipe agora está explorando:
- a utilização de outros resíduos de nozes , como cascas de amêndoa, cascas de avelã , pistaches e outras sementes oleaginosas;
- a capacidade de adaptar o material à impressão 3D , para criar componentes personalizados com geometrias complexas;
- Integração com sensores inteligentes e redes IoT de baixo consumo de energia .
As aplicações potenciais são vastas e a abordagem pode ser replicada em vários setores agrícolas, criando uma ponte direta entre a agricultura, a bioeconomia e a inovação tecnológica .
Um modelo de pesquisa interdisciplinar
O projeto baseia-se na integração científica entre bioengenharia e ciências agrícolas , possibilitada pela colaboração entre:
- Instituto de BioRobótica (Escola Sant'Anna), com o grupo de Francesco Greco;
- Instituto de Produção Vegetal , com Luca Sebastiani e Alessandra Francini ;
- A Universidade Tecnológica de Graz e o Instituto Italiano de Tecnologia , pelo apoio experimental;
- A DAMIANO Organics SpA , como parceira industrial para o fornecimento de biomassa.
Segundo Sebastiani, “esta colaboração demonstra como a inovação pode tornar a agricultura sustentável , também através da reciclagem criativa de resíduos”.
Um novo paradigma para a eletrônica sustentável
O projeto LIGASH representa uma das experiências mais avançadas na convergência da ciência dos materiais, da eletrônica verde e da sustentabilidade . Ele demonstra a possibilidade de criar dispositivos eletrônicos totalmente naturais, degradáveis e de baixo custo, com impacto ambiental zero.
Não se trata apenas de uma tecnologia, mas de uma mudança de paradigma : pensar na eletrônica não como algo intrinsecamente poluente, mas como uma extensão da biomassa , capaz de se integrar aos ciclos naturais.
Os potenciais impactos vão muito além dos sensores: desde dispositivos médicos temporários a embalagens inteligentes , de fibras têxteis eletrônicas a novas soluções para a Internet das Plantas .
Em uma era de transição ecológica e digital, soluções como a desenvolvida na Scuola Superiore Sant'Anna apontam uma direção concreta rumo à eletrônica projetada pela natureza, para a natureza.
O artigo "Das cascas de amêndoa à eletrônica biodegradável: a nova fronteira da eletrônica sustentável" foi escrito em: Tech | CUENEWS .