Les appareils électroniques sont souvent jetés après usage parce que leur recyclage exige un travail considérable pour un résultat limité. Deux chercheurs de Virginia Tech ont trouvé un moyen de changer la donne.
Entre les mises à niveau et les pannes des téléphones portables, tablettes, ordinateurs portables et appareils électroménagers, tant d’appareils électroniques sont jetés à la poubelle qu’ils ont désormais leur propre nom : les déchets électroniques.
Selon un rapport publié en 2024 par les Nations Unies, la quantité de déchets électroniques dans le monde a presque doublé au cours des 12 dernières années, passant de 34 milliards à 62 milliards de kilogrammes, soit l’équivalent de 1,55 million de camions de transport, et elle devrait atteindre 82 milliards de kilogrammes d’ici 2030. Seuls 13,8 milliards de kilogrammes, soit environ 20 % du total, devraient être recyclés, un chiffre qui devrait rester stable.
En termes simples, nous jetons de plus en plus d’appareils électroniques et le recyclage ne suit pas le rythme. Mais une nouvelle étude publiée dans Advanced Materials par deux équipes de recherche de Virginia Tech offre une solution potentielle au problème des déchets électroniques : un matériau recyclable qui pourrait faciliter le démontage et la réutilisation des appareils électroniques.
La chimie et l’ingénierie ont la réponse
Michael Bartlett, professeur agrégé de génie mécanique, et Josh Worch, professeur adjoint de chimie, viennent de domaines différents, mais ensemble, ils ont créé une nouvelle catégorie de matériaux pour circuits. Grâce au travail considérable de leur équipe de chercheurs postdoctoraux et d’étudiants diplômés, notamment Dong Hae Ho, Meng Jiang et Ravi Tutika, les nouveaux circuits sont recyclables, conducteurs d’électricité, reconfigurables et capables de s’auto-réparer après avoir été endommagés. Ils conservent néanmoins la résistance et la durabilité des plastiques traditionnels utilisés dans les circuits imprimés, des caractéristiques que l’on trouve rarement réunies dans un seul et même matériau.
Le nouveau matériau est à base de vitrimère, un polymère dynamique qui peut être remodelé et recyclé. Ce matériau polyvalent est combiné à des gouttelettes de métal liquide qui assurent le transport du courant électrique, comme le font les métaux rigides dans un circuit traditionnel.
Il s’agit d’une approche fondamentalement différente de celle des autres composants électroniques recyclables ou flexibles. En combinant des polymères adaptables et hautement performants avec des métaux liquides conducteurs d’électricité, le nouveau circuit résiste à de nombreux défis.
« Notre matériau est différent des composites électroniques conventionnels », explique Bartlett. « Les circuits imprimés sont remarquablement résistants et fonctionnels. Même en cas de déformation mécanique ou de dommages, ils continuent de fonctionner. »
Une seconde vie
Le recyclage des circuits imprimés traditionnels implique plusieurs étapes de déconstruction très énergivores et génère encore d’importantes quantités de déchets. Des milliards de dollars de composants métalliques précieux sont perdus au cours de ce processus.
Le recyclage des circuits imprimés de l’équipe est simple et peut être réalisé de plusieurs façons.
« Les circuits imprimés traditionnels sont fabriqués à partir de thermodurcissables permanents qui sont extrêmement difficiles à recycler », explique M. Worch. « Ici, notre matériau composite dynamique peut être réparé ou remodelé s’il est endommagé en appliquant de la chaleur, sans que ses performances électriques n’en souffrent. Les circuits imprimés modernes ne peuvent tout simplement pas faire cela. »
Les circuits imprimés en vitrimère peuvent également être déconstruits à la fin de leur vie utile par hydrolyse alcaline, ce qui permet de récupérer des composants clés tels que le métal liquide et les LED. La réutilisation complète de tous les composants des composites conducteurs dans un processus en boucle fermée reste un objectif pour les recherches futures.
S’il n’est peut-être pas possible de réduire la quantité d’appareils électroniques jetés par les consommateurs du monde entier, ces travaux constituent une étape clé pour éviter que davantage d’appareils électroniques ne finissent dans les décharges.
Article : « Liquid Metal-Vitrimer Conductive Composite for Recyclable and Resilient Electronics » – DOI : 10.1002/adma.202501341
