Sich selbst auflösende Smartwatch: Ist das die Lösung für den Elektromüll?
Elektroschrott ist ein Problem: Jedes Jahr fallen davon etwa 55 Millionen Tonnen an. Ein nicht unwesentlicher Anteil davon sind Handys, Spielekonsolen, TVs und andere Alltagselektronik. Trotz der in diesem Müll enthaltenen wertvollen Rohstoffe wird bisher nur wenig Elektroschrott recycelt. Forscher haben nun eine Smartwatch entwickelt, die sich in Wasser in weniger als 40 Stunden auflösen kann. Das Konzept eröffnet neue Chancen für das umweltfreundliche Recycling von Elektrogeräten.
Auflösbare Smartwatch vereinfacht Recycling
Das Problem beim Recycling von Elektroschrott ist, dass die Trennung der Komponenten viel Energie sowie den Einsatz von giftigen Lösungsmitteln erfordert. Weltweit suchen Forscher deswegen nach Wegen, um Elektrogeräte aus dem Alltag besser entsorgbar zu machen. So existieren inzwischen etwa Batterien, die auf dem Kompost entsorgt werden können.
Ein Team rund um Jianmeng Li von der Tianjin Universität in China hat nun einen weiteren Beitrag in Sachen sich selbst entsorgende Elektronik geleistet. Die von den Forschern entwickelten Schaltkreise können sich in Wasser auflösen. Das Team konstruierte eine Smartwatch, die sowohl die gängigen Funktionen abdeckt als auch im Alltag Schweiß, Hitze und mechanischen Beanspruchungen widerstehen kann. Wenn sie ins Wasser gelegt wird, zerfällt die Smartwatch allerdings in weniger als 40 Stunden. Dabei lösen sich die Schaltkreise und das Gehäuse komplett auf, während andere Bauteile wie zusätzliche Sensoren oder aus Nanosilber gefertigte Leitungen im Wasser liegen bleiben und so leicht recycelt werden können.
Smartwatch im Praxistest
Hinter dem Konzept steht die spezielle Chemie der Bauteile. Das Gehäuse sowie die Trägerstrukturen der Smartwatch bestehen aus einem Polymer namens Polyvinylalkohol (PVAL). Dieses ist wasserlöslich und wird etwa für weiche Kontaktlinsen oder wasserlösliche Folien verwendet. Die Elektronik der Smartwatch besteht aus bimetallischen Schaltkreisen aus Zink-Nanopartikeln und Silber-Nanodrähten, die dann auf PVAL-Träger aufgedruckt werden und die Grundlage für die elektronischen Bauteile der Smartwatch sind. Hinzu kommt eine organische Leuchtdiode für das Display sowie ein Mikrokontroller, ein Beschleunigungsmesser und ein Oxymeter. Die Uhr kann wie jede Smartwatch per Bluetooth mit dem Handy verbunden werden.
Die Forscher stellten ihre Smartwatch sowohl im Labor als auch in einem Praxistest auf die Probe. Mehrere Probanden trugen die Uhr einen ganzen Tag lang am Handgelenk und übten mit ihr auch sportliche Betätigungen aus. Dabei maß die Uhr wie auch andere Smartwatches durchgehend Puls, Sauerstoffgehalt des Blutes und Lauftempo – und das mit vergleichbarer Präzision wie klassische Sensoren.
„Die lösliche Hülle und Elektronik zeigten nach diesen sportlichen Aktivitäten keine Schäden. Das deutet darauf hin, dass die Smartwatch eine exzellente mechanische Belastungsfähigkeit hat„, fasst das Team das Ergebnis des Tests zusammen.
Entsorgung im Wasser
Die Entsorgung der Smartwatch ist dennoch denkbar einfach: Sie muss einfach nur ins Wasser getaucht und dort zwei Tage liegen gelassen werden. Außerdem ist die Synthese der Bauteile energieeffizient und umweltfreundlich. Die zugrundeliegenden chemischen Reaktionen für die Herstellung der Rohmaterialien laufen bei Raumtemperatur ohne zusätzliche Energiezufuhr ab.
„Die wasserlösliche Smartwatch ebnet damit den Weg zu vielversprechenden und nachhaltigen Ansätzen des Recyclings für Elektronik-Komponenten – und damit eine Chance, das Problem des Elektroschrotts zu lösen„, so die Forscher. Zwar sind noch nicht alle Bauteile der Uhr wasserlöslich, aber Li und sein Team hoffen, dass ihre Arbeit einen Anstoß zur Entwicklung weiterer wasserlöslicher Komponenten gibt.
