Các thiết bị điện tử được thiết kế để tự phân hủy sau khi sử dụng nghe có vẻ là giải pháp hoàn hảo cho vấn đề rác thải điện tử ngày càng gia tăng trên thế giới. Chúng ngày càng được sử dụng trong các ứng dụng y tế như cảm biến tự tiêu, cấy ghép tạm thời, chỉ khâu điện tử.

Nhưng nghiên cứu mới cho thấy, một số thiết bị này có thể không vô hại như mọi người tưởng. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Northeastern phát hiện một số vật liệu thường sử dụng trong thiết bị điện tử phân hủy sinh học có thể phân hủy thành vi nhựa.

Thay vì phân hủy hoàn toàn, các vật liệu này có thể tồn tại nhiều năm trong môi trường và phân mảnh thành các vi nhựa khó loại bỏ. Một vật liệu đáng lo ngại là loại polymer có tên PEDOT:PSS. Nó được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử, thiết bị y tế vì dẫn điện tốt và tính dẻo dai.

Tuy nhiên, nghiên cứu cho thấy PEDOT:PSS có thể tồn tại trong môi trường hơn 8 năm. Khi phân hủy, nó có thể vỡ thành các mảnh vi nhựa, làm dấy lên những câu hỏi nghiêm trọng về tác động lâu dài của nó đối với môi trường.

Nghiên cứu tập trung vào hai loại thiết bị điện tử: một cảm biến áp suất phân hủy một phần và một thiết bị phát hiện ánh sáng phân hủy hoàn toàn. Theo dõi cách các vật liệu hoạt động trong đất theo thời gian, các nhà nghiên cứu nhận thấy, không phải các vật liệu “phân hủy sinh học” đều hoạt động giống nhau.

Các vật liệu tự nhiên như cellulose và fibroin tơ tằm phân hủy nhanh hơn nhiều và giải phóng các sản phẩm phụ ít có khả năng gây hại cho đất hoặc hệ sinh thái. Ngược lại, một số polymer tổng hợp cho thấy dấu hiệu tồn tại lâu dài và tiềm ẩn nguy cơ gây hại.

Các nhà nghiên cứu cảnh báo, điều này rất quan trọng vì các thiết bị điện tử vứt bỏ đi thường bị chôn vùi trong đất. Nếu các thiết bị này giải phóng chất độc hại khi phân hủy, chúng có thể gây hại lâu dài cho đất và gây rủi ro cho thực vật, động vật và cuối cùng là con người.

Hiểu một thiết bị điện tử đang phân hủy có làm giàu cho đất hay gây hại cho đất là rất quan trọng. Để đo lường chính xác hơn khả năng phân hủy sinh học của các vật liệu khác nhau, nhóm nghiên cứu hiện đang nghiên cứu lượng khí carbon dioxide được giải phóng khi các polymer phân hủy trong đất.

Lượng khí carbon dioxide tạo ra, giúp các nhà khoa học ước tính tốc độ phân hủy của vật liệu và liệu nó có phân hủy hoàn toàn hay không. Các thử nghiệm ban đầu kéo dài trong vài tháng nhằm cho thấy vật liệu nào thực sự trở lại tự nhiên và vật liệu nào chỉ đơn giản là thay đổi hình dạng.

Sự quan tâm đến thiết bị điện tử phân hủy sinh học đang tăng nhanh. Thị trường toàn cầu về polymer điện tử phân hủy sinh học được định giá hơn 120 triệu đô la năm 2024, dự kiến ​​sẽ tăng gần gấp đôi năm 2033. Cùng với sự tăng trưởng đó là trách nhiệm đảm bảo các công nghệ này không tạo ra các vấn đề môi trường mới, trong khi cố gắng giải quyết các vấn đề cũ.

Ngoài vật liệu, nhóm nghiên cứu cũng chỉ ra quy trình sản xuất là mối lo ngại lớn. Sản xuất linh kiện điện tử tiêu thụ một lượng lớn nước và hóa chất. Ví dụ, sản xuất một tấm silicon có thể cần hàng nghìn lít nước, phần lớn trong số đó trở thành nước thải ô nhiễm. Khi tình trạng khan hiếm nước trên thế giới trở nên xấu đi, cách tiếp cận này ngày càng không bền vững.

Theo các nhà nghiên cứu, tương lai của ngành điện tử nên là mô hình tuần hoàn chứ không phải dùng một lần rồi bỏ. Trong chu trình này, vật liệu tái sử dụng, chất thải giảm thiểu và thiết bị phân hủy sinh học thực sự trở lại an toàn với thiên nhiên. Mục tiêu dài hạn rất rõ ràng, các thiết bị điện tử thực hiện xong chức năng, sau đó biến mất mà không để lại bất kỳ ô nhiễm nào.