Onderzoek - ontwikkeling en innovatie
TNO: “In de toekomst komt onze elektronica gewoon uit de printer” (video)
Elektronisch afval is een groeiend probleem. Jaarlijks produceren we wereldwijd meer dan 60 miljoen ton e-waste, van kapotte telefoons tot versleten sensoren. Slechts 22,3 procent daarvan wordt op een verantwoorde manier gerecycled. De rest eindigt in verbrandingsovens of op stortplaatsen, met schadelijke gevolgen voor bodem, lucht en onze gezondheid. Tegelijkertijd gaan kostbare grondstoffen verloren. Dat moet anders, vond Stephan Harkema van TNO. Met zijn team werkt hij aan geprinte elektronica: een technologie die de manier waarop we elektronica ontwerpen en produceren ingrijpend kan veranderen. “Dit biedt enorme kansen voor een nieuwe industrie in Nederland,” zegt Harkema. “Ik zie het al voor me: elektronica, made in Europe.”
In bijna elk elektronisch apparaat zitten printplaten (PCB’s), meestal gemaakt van moeilijk recyclebare materialen zoals met glasvezel versterkt plastic, koper en zeldzame metalen. TNO ontwikkelde een alternatief productieproces: printed electronics. In plaats van etsen worden hierbij functionele lagen geprint. Dat zorgt voor minder materiaalgebruik, minder machines, geen waterverbruik en veel meer vrijheid in ontwerp.
De toekomst van elektronica is geprint
Stephan Harkema, programmamanager Sustainable Electronics, licht toe: “Alleen al het productieproces is duurzamer en efficiënter. We gebruiken minder grondstoffen, geen water en aanzienlijk minder chemicaliën. Daarnaast combineren we dit bij TNO met innovaties op het gebied van ecodesign, biobased materialen en duurzame verwerking van plastics en metalen aan het einde van de levensduur.”
Waarom printen beter werkt
Geprinte elektronica zijn dun, licht en flexibel. Ze kunnen in vrijwel elke vorm worden geproduceerd en zelfs geïntegreerd worden in kleding of als een soort pleister op de huid. “Daarnaast biedt het de mogelijkheid om andere materialen te gebruiken,” zegt Harkema. “Denk aan koper of koolstof in plaats van zilver, en gerecycled plastic in plaats van glasvezelversterkt kunststof. Zo ontstaan betaalbare, duurzamere en op termijn zelfs composteerbare oplossingen.”
Een belangrijke innovatie is een extra laag in het productieproces, waardoor producten makkelijker uit elkaar gehaald kunnen worden. “Hierdoor kun je onderdelen vervangen zonder het volledige circuit weg te gooien. Dat maakt reparatie mogelijk zonder in te leveren op betrouwbaarheid of levensduur.” Deze aanpak kan leiden tot een CO₂-reductie van 40 tot 50 procent ten opzichte van traditionele PCB’s.
Een fundamenteel andere aanpak
Veel oplossingen voor e-waste richten zich op het beperken van schade achteraf. Volgens Harkema is dat niet genoeg: “Wij willen technologie ontwikkelen die intrinsiek duurzaam is. Recycling is eigenlijk slechts de basis. Door te focussen op reparatie, hergebruik en het vermijden van schadelijke stoffen, kun je veel meer impact maken. Met geprinte elektronica voorkom je problemen, in plaats van ze achteraf op te lossen.”
Praktisch toepasbaar voor de industrie
Het op de markt brengen van nieuwe producten is al complex, zeker wanneer duurzaamheid en regelgeving zoals ‘right to repair’ een rol spelen. “Daarom ontwikkelen wij oplossingen die praktisch en haalbaar zijn voor bedrijven. Onze technologie is al toegepast in sectoren zoals automotive, verlichting en gezondheidszorg, en de mogelijkheden blijven groeien.”
Kansen voor Europa
Op dit moment is Europa sterk afhankelijk van andere regio’s voor de productie van printplaten en kritieke materialen. Harkema ziet hierin juist een kans: “We kunnen productie terughalen naar Europa. E-waste bevat metalen met een waarde van tientallen miljarden. Het is zonde om die verloren te laten gaan, zeker nu we beschikken over zulke innovatieve productiemethoden. Ik zie het al voor me: geprinte elektronica met het label ‘made in Europe’.”


