Ogni giorno, grandi flussi di merci circolano in tutto il mondo. Tra questi ci sono spedizioni particolarmente delicate, come alcuni vaccini, medicinali e alimenti. Per garantire che questi prodotti arrivino a destinazione in modo sicuro, devono essere mantenuti entro un certo intervallo di temperatura lungo tutta la catena di approvvigionamento. Ma dotare ogni spedizione di sensori al silicio e chip di comunicazione wireless è costoso e insostenibile.
Gli scienziati dell’EPFL, dell’Empa e del CSEM hanno raccolto questa sfida nell’ambito di un progetto quadriennale chiamato GREENsPACK. Hanno creato un’etichetta intelligente stampata, senza chip e senza fili, in grado di rilevare il superamento di una determinata soglia di temperatura. Questo piccolo adesivo è privo di silicone e realizzato con materiali biodegradabili.
"La nostra etichetta intelligente può contribuire a un Internet delle cose più sostenibile, dalla selezione dei materiali alla riduzione dei rifiuti attraverso la produzione additiva, senza dimenticare il compostaggio a fine vita", spiega Danick Briand del Laboratorio di microsistemi flessibili (LMTS), diretto da Herbert Shea della Facoltà di Scienze e tecniche ingegneristiche dell’EPFL. Danick Briand è coautore dell’articolo che descrive il dispositivo, recentemente pubblicato su Nature Communications
Circuiti durevoli con memoria
Il team LMTS ha prodotto il sensore su un substrato composito di biopolimeri e fibre di cellulosa sviluppato all’Empa, sulla base di una tecnologia di progettazione e lettura sviluppata al CSEM. Per funzionare, l’etichetta non ha bisogno di una batteria o di un chip trasmettitore in silicio. Si basa su un risonatore elettrico senza fili costituito da circuiti di zinco altamente conduttivi e stabili, protetti da una cera naturale. Quando questi circuiti sono esposti a un campo elettromagnetico, ad esempio da un lettore di tag wireless, si produce una risonanza che il lettore può decodificare. Se la soglia di temperatura viene superata, un olio solido biobased si scioglie sul circuito, modificando questa risonanza. Alla successiva lettura, l’etichetta indicherà chiaramente che il carico è stato esposto a una temperatura troppo elevata.È possibile impostare soglie di temperatura
Nel 2022, il mondo ha prodotto 62 megatonnellate di rifiuti elettronici, l’equivalente di 16 torri Eiffel al giorno. Solo il 22% viene riciclato correttamente.
James Bourely e Nicolas Fumeaux, LMTS
diversea seconda del tipo di olio utilizzato, in particolare gli oli di oliva, jojoba e cocco congelati, che si sciolgono a temperature diverse, innescando cambiamenti irreversibili nella frequenza di risonanza. Una volta fuso, l’olio viene assorbito da un materiale di cellulosa sottostante, consentendo all’etichetta di funzionare in modo affidabile a qualsiasi angolo.
I coautori e ricercatori LMTS James Bourely e Nicolas Fumeaux sperano che la loro tecnologia contribuisca ad affrontare il crescente problema ambientale dei rifiuti elettronici.
"Questo lavoro rappresenta una piattaforma tecnologica verde per la produzione di circuiti stampati sostenibili e, di conseguenza, per contribuire a ridurre la quantità di rifiuti elettronici, che rappresentano una delle principali preoccupazioni ambientali: nel 2022, il mondo ha prodotto 62 megatonnellate di rifiuti elettronici, l’equivalente di 16 torri Eiffel al giorno. Solo il 22% viene riciclato correttamente
