Viisi ratkaisua elektroniikan kestävään kehitykseen

Blogit
Liisa Hakola
Different electronics components in petri dishes

Elektroniikkateollisuus on uusien haasteiden edessä – raaka-ainevarastot ehtyvät samalla kun elektroniikkajätteen määrä kasvaa. Yhtälön ratkaiseminen edellyttää uusia, kestäviä toimintamalleja.

Teollisuuden digitalisaatio ja digitaalisten palvelujen kasvu lisäävät elektroniikkaa eri sovelluksissa. Alan globaali materiaalikulutus tuplaantuu ennusteiden mukaan vuoteen 2050 mennessä. Elektroniikkajätteen määrä kasvaa 6,5 % vuodessa, ja vain 20 % jätteestä kierrätetään tehokkaasti. Tilanne on ristiriidassa EU:n tavoitteiden kanssa: EU pyrkii hiilineutraaliksi vuoteen 2050 mennessä ja Suomi jo vuoteen 2035 mennessä. Elektroniikka ja ICT on tunnistettu Euroopan komission kiertotalouden toimintasuunnitelmassa yhdeksi avainarvoketjuksi.

Elektroniikkateollisuuden kasvun, resurssien ja ympäristöasioiden välillä on löydettävä tasapaino, jotta raaka-aineet riittävät jatkossakin emmekä huku elektroniikkajätteeseen.

Nämä viisi ratkaisua uudistavat alaa:

1. Eco-design eli ekosuunnittelu

Ympäristöajattelu on otettava osaksi suunnitteluprosesseja ja vaatimusmäärittelyjä tuotteen koko elinkaarelle. Ekosuunnittelu tähtää mm. energia- ja materiaalitehokkuuteen, tuotteiden joustavaan ja pitkään elinikään sekä materiaalien kierrätettävyyteen. Tuotteet tulee suunnitella niin, että niiden komponentit voidaan erottaa kaikissa vaiheissa ja hyödyntää sekundäärimateriaaleina. EU:n ekosuunnitteludirektiivi määrittelee yleiset ja tuoteryhmäkohtaiset minimivaatimukset, mutta ekosuunnittelussa voidaan tavoitella monipuolisemmin kestävää elinkaarenhallintaa. Esimerkiksi sekundääriraaka-aineiden käyttö uusissa teollisissa ekosysteemeissä vie kohti jätteettömiä kiertoja. VTT auttaa teollisuusasiakkaita kehittämään innovatiivisia kierrätysmateriaaleja, -tuotteita ja -prosesseja. Nämä ratkaisut pidentävät materiaalien elinkaarta ja helpottavat raaka-ainepulaa.

2. Kestävät raaka-ainevalinnat

Elektroniikkateollisuudessa on käytettävä entistä enemmän uusiutuviin luonnonvaroihin pohjautuvia raaka-aineita. Hyvä esimerkki ovat selluloosapohjaiset materiaalit, kuten paperi ja nanosellu, joita on VTT:llä käytetty onnistuneesti painetun elektroniikan alustoina. Jo vuosina 2011-2015 VTT osallistui Ropas-hankkeeseen, jossa painettiin sensoreita paperille. Nanosellu on elektroniikkateollisuudessa mahdollinen vaihtoehto PET-kalvolle tai piirilevyjen FR4-materiaalille, sillä se voidaan saada kestävyydeltään hyvin samanlaiseksi. Nanosellua voidaan käyttää huomattavasti ohuempana kalvona ja materiaalia kuluu vähemmän. Kuitupohjainen nanosellu perustuu uusiutuviin luonnonvaroihin ja hajoaa täysin luonnossa.

3. Uudet biohajoavat materiaalit

Elektroniikkateollisuudessa tarvitaan myös biomuovimateriaaleja, jotka hajoavat turvallisesti hiilidioksidiksi ja vedeksi. Tällaisia materiaaleja tarvitaan uudenlaisiin sovelluksiin, kuten kuluttajille suunnattuihin kertakäyttöisiin diagnostiikkatesteihin tai maataloudessa ja säätilan seurannassa ympäristön tilaa mittaaviin sensoreihin. Näiden sovellusten sisältämän elektroniikan tulisi hajota luonnossa ainakin jollain aikavälillä. Toinen esimerkki ovat elintarvikkeiden kompostoituvat älypakkaukset. Pakkauksiin liitetyillä sensoreilla voidaan seurata esimerkiksi lämpötilaa ja tarkistaa jälkikäteenkin vaikkapa kylmäketjun katkeamattomuus. Näiden komponenttien on oltava maatuvia, sillä muuten pakkausjätteen käsittely vaikeutuu. Uusien biomuovimateriaalien markkinat ovat kasvussa ja valmistusmäärät nousussa. Nämä materiaalit kestävät kosteutta selluloosapohjaisia vaihtoehtoja paremmin ja mahdollistavat näin uusien sovellusten kehittämisen. VTT:llä on huipputilat uusien biopolymeerien ja biomuoviratkaisujen kehittämiseen sekä laboratorioissa että pilottituotannossa. 

4. Energia- ja materiaalitehokkaat valmistustekniikat

Monet elektroniikan perinteiset valmistustekniikat perustuvat materiaalin poistamiseen prosessin aikana. Painatuksen ja muiden rullalta-rullalle-tekniikoiden periaatteena on sen sijaan lisätä materiaalia vain sinne, missä sitä tarvitaan. Näin vältetään materiaalihukkaa myös valmistusprosessin aikana. VTT edistää painatustekniikoiden hyödyntämistä elektroniikan valmistuksessa mm. painetun älyn pilottiympäristönsä avulla sekä toimimalla aktiivisesti PrintoCent:ssä.

5. Materiaalien ja komponenttien kierrätys

Kompostoituvat ja biohajoavat ratkaisut eivät sovi kaikkeen – tällöin tehokas kiertotalous on hyvä vaihtoehto. Vuosittain otetaan esimerkiksi käyttöön 1,5 miljardia matkapuhelinta. Vanhat puhelimet päätyvät pöytälaatikoihin tai kaatopaikalle, jolloin niiden materiaalit ja komponentit menetetään. Nämä materiaalit on saatava takaisin teollisuuden käyttöön.

Ympäristöystävälliset tuotanto- ja tuotemallit luovat uusia liiketoimintamahdollisuuksia yrityksille. Tämä on varmasti tulevaisuuden kilpailuvaltti myös elektroniikkateollisuudessa. VTT vetää suomalaista ECOtronics-ekosysteemihanketta, jonka puitteissa 4 tutkimuslaitosta ja 9 yritystä kehittävät yhdessä kestävän kehityksen mukaisia ratkaisuja elektroniikka- ja optiikkateollisuuteen.

Osallistu vastaamalla kyselyyn

Projektissa on parhaillaan käynnissä online-kysely, joka on avoinna 20.5. asti.
Vastaamalla voit vaikuttaa hankkeen kehityssuuntiin.

Jaa