Fra Austria, Olanda e Svizzera, una nuova frontiera dell’elettronica verde: dispositivi in lignocellulosa funzionanti nonché compostabili a fine vita

Nel laboratorio di Cellulosa e Materiali Lignei dell’EMPA, a Dübendorf nel Canton Zurigo, un gruppo di ricercatori ha dimostrato che il cuore dell’elettronica del futuro potrebbe battere dentro un materiale naturale.

La classica scheda verde dei nostri computer, composta da resine e fibre sintetiche derivate dal petrolio, ha ora un’alternativa marrone: una piastra conduttrice interamente realizzata in legno. È un passo decisivo verso l’elettronica circolare, dove l’innovazione non si misura soltanto in potenza, ma anche in capacità di ritornare alla terra senza lasciare scorie.

Dal legno ai circuiti: la rivoluzione del “brown PCB”

Ogni dispositivo elettronico contiene una scheda madre o circuito stampato (PCB) che collega e supporta i componenti interni. Oggi, queste schede sono quasi sempre costituite da laminati di resine epossidiche rinforzate, materiali che garantiscono resistenza e stabilità, ma che sono difficilissimi da riciclare. Lo smaltimento richiede forni pirolitici speciali e filtri per i gas, con costi elevati e impatti ambientali significativi.

Da qui l’intuizione del gruppo di lavoro e di studio coordinato da Thomas Geiger, chimico dei materiali presso l’Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt e già autore di ricerche pionieristiche sull’elettronica a base di cellulosa. Nel quadro del progetto europeo HyPELignum, sostenuto da Horizon Europe e dal Segretariato di Stato per l’Educazione, la Ricerca e l’Innovazione (SERI), lo scienziato e i suoi colleghi hanno trasformato uno scarto del legno, la lignocellulosa, in un substrato ad alte prestazioni per circuiti elettrici.

“I nostri partner dell’istituto di ricerca TNO nei Paesi Bassi”,

spiega Geiger,

“hanno sviluppato un processo per estrarre lignina ed emicellulosa dal legno. Quello che resta è una sostanza marrone, la lignocellulosa, che finora non aveva applicazioni industriali. Abbiamo visto in questo materiale un’enorme opportunità per un’elettronica davvero sostenibile”.

Il procedimento è sorprendentemente naturale: la lignocellulosa viene macinata con acqua, sminuzzando le fibre di cellulosa in fibrille sottilissime che si intrecciano a formare una rete compatta. L’acqua viene poi spremuta sotto pressione, in un processo che i ricercatori chiamano “hornification”: il materiale si compatta, si indurisce e assume le proprietà meccaniche necessarie per diventare una scheda elettronica.

Resistenza e biodegradabilità: l’equilibrio possibile

La scheda così ottenuta è quasi altrettanto resistente di una tradizionale in fibra di vetro, ma conserva una caratteristica unica: può decomporsi naturalmente. L’umidità, di solito nemica dell’elettronica, qui diventa un alleato.

“Se impedissimo all’acqua di penetrare completamente nel materiale”,

chiarisce Geiger,

“i microrganismi non potrebbero attaccarlo, e non sarebbe più biodegradabile”.

Il compromesso tra durabilità e compostabilità è dunque una scelta consapevole. Per dispositivi a ciclo di vita breve, come una tessera RFID, un telecomando, un mouse da computer, non ha senso usare materiali destinati a durare secoli. La lignocellulosa permette di ripensare l’obsolescenza elettronica in chiave ecologica: quando il dispositivo smette di funzionare, la scheda può essere compostata, mentre i metalli e i componenti elettronici vengono recuperati.

In collaborazione con PROFACTOR GmbH in Austria, i ricercatori hanno già realizzato e testato mouse da computer funzionanti con circuiti completamente a base di legno. L’immagine è quasi simbolica: un oggetto quotidiano della cultura digitale che, alla fine del suo ciclo vitale, torna nel suolo senza lasciare tracce.

Il progetto HyPELignum e l’elettronica CO2-neutrale

Il progetto HyPELignum, iniziato nel 2022 e destinato a concludersi nel 2026, coinvolge partner scientifici e industriali di vari Paesi europei. L’obiettivo è ambizioso: creare una catena del valore dell’elettronica a impatto zero, fondata su materie prime rinnovabili e metalli di transizione non critici, unendo manifattura additiva e analisi avanzate di sostenibilità.

Secondo un rapporto intermedio pubblicato nel 2025 dal consorzio, la sostituzione dei tradizionali laminati epossidici con substrati lignocellulosici potrebbe ridurre fino al 60 per cento le emissioni di CO2 nella produzione di PCB di piccole dimensioni. I test di conduttività condotti da EMPA e TNO indicano inoltre che le prestazioni elettriche sono comparabili alle schede convenzionali, con una dispersione minima.

L’elettronica “bio” non è però soltanto una questione tecnica: rappresenta anche una sfida culturale e industriale. Come sottolinea Marianne Huber, ricercatrice del Laboratorio di Chimica dei Materiali Naturali dell’ETH Zürich,

“il grande passo non è tanto creare nuovi materiali, ma convincere le aziende che possono funzionare in modo affidabile e competitivo. È qui che entra in gioco la diplomazia scientifica e la cooperazione europea”.

Dai laboratori all’industria: la frontiera della circolaritàù

Il team di Thomas di Geiger sta ora lavorando a una seconda generazione di pannelli lignocellulosici, con trattamenti superficiali che migliorano la resistenza all’umidità senza compromettere la compostabilità. Parallelamente, si studiano metodi per la stampa di circuiti conduttivi con inchiostri metallici a base d’acqua, che riducono ulteriormente l’impatto ambientale.

Il trasferimento industriale del know-how sarà la fase cruciale del progetto. L’EMPA sta già collaborando con diverse imprese svizzere attive nell’elettronica di precisione e nella sensoristica ambientale, interessate a integrare PCB biodegradabili in dispositivi “usa e rigenera”. L’obiettivo è sviluppare una filiera europea della bioelettronica, capace di competere sul piano tecnico e di rispondere alla crescente domanda di sostenibilità.

Il contesto normativo gioca a favore di questa transizione: la Direttiva Europea sui Rifiuti Elettronici (WEEE) aggiornata nel 2024 prevede obiettivi più severi di recupero dei materiali e incentivi per le tecnologie biodegradabili. Inoltre, l’Agenzia Europea dell’Ambiente ha inserito le bioplastiche lignocellulosiche tra i materiali strategici per la neutralità climatica entro il 2050.

Dal compost al circuito: ripensare il ciclo della tecnologia

L’immagine di un computer mouse che si decompone nel terreno può sembrare provocatoria, ma racchiude un messaggio potente: ripensare la tecnologia come parte dei cicli naturali. In un’epoca in cui la produzione di rifiuti elettronici supera i 60 milioni di tonnellate l’anno, progetti come HyPELignum indicano una via concreta per ridurre l’impronta materiale del digitale.

Come osserva ancora il professor Geiger,

“forse dobbiamo accettare che non tutto ciò che è tecnologico debba durare per sempre. A volte, la soluzione più intelligente è quella che torna alla terra”.

La bioelettronica del legno rappresenta quindi non soltanto un’innovazione di laboratorio, ma anche una metafora della sostenibilità che verrà: un mondo in cui ogni bit di progresso potrà, un giorno, riconnettersi con la foresta da cui è nato.

Un mouse per computer realizzato completamente in legno

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