Beurteilung der biologischen Abbaubarkeit von elektrochromen Formulierungen auf Dopaminbasis für flexible Displays mit sehr geringem Stromverbrauch durch mikrobielle Umweltgemeinschaften

Published on 29.01.2024

© Petra Pjevac

Die Entsorgung von Elektronikgeräten ist mit vielen Fragen der Nachhaltigkeit verbunden und hat in der Öffentlichkeit bereits zu Besorgnis Anlass gegeben. Neuartige Technologien, die sich biologisch abbauen lassen, werden derzeit intensiv erforscht und entwickelt. Bevor sie im Handel erhältlich sind, müssen sie Bewertungen unterzogen und nach der Norm ISO 14855 zertifiziert werden. Diese Norm bewertet die aerobe Bioabbaubarkeit von Kunststoff-Materialien.

Die Zertifizierung kann jedoch auch dann erteilt werden, wenn die biologisch abbaubaren synthetischen (Co-)Polymere unter bestimmten Bedingungen die mikrobielle Aktivität hemmen. Dies ist besonders relevant, da viele elektronische Geräte in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen, wo die Vorschriften oft vergleichsweise lax sind, entsorgt werden.

Um dieses Problem anzugehen, zielt dieses Forschungsprojekt darauf ab, einen standardisierten, einfachen Arbeitsablauf zur Untersuchung der Bioabbaubarkeit nachhaltiger organischer Elektronikmaterialien in der Umwelt zu etablieren. Die biologische Abbaubarkeit wird unter verschiedenen ökologischen Rahmenbedingungen, darunter Süßwasser, Süßwassersedimente und Erdreich, untersucht.

Die Ergebnisse dieser Studie werden nicht nur einen Beitrag zur Forschung im Bereich der ökologischen Nachhaltigkeit und der nachhaltigen Elektronik leisten, sondern auch eine interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Materialwissenschaft, organischer Chemie, Mikrobiologie und mikrobieller Ökologie begründen, wie es das Ziel des Forschungsverbunds Umwelt und Klima ist. Der etablierte Bewertungsablauf kann zur Untersuchung der biologischen Abbaubarkeit in der Umwelt für eine Reihe von Geräten eingesetzt werden, die aus nachhaltigen organischen Elektronikmaterialien hergestellt werden.

Projektleitung: Petra Pjevac, Department für Mikrobiologie und Ökosystemforschung
Co-Leitung: Laura Maggini, Institut für Organische Chemie

The disposal of electronics comes with many sustainability issues and has been cause for public concern. Novel technologies that exhibit biodegradation are being heavily researched and developed. Before becoming commercially available, they have to undergo evaluations and be certified via the ISO 14855 standard. This standard evaluates the aerobic biodegradability of plastic materials. However, certification can be granted even when the biodegradable synthetic (co)polymers inhibit microbial activity under some conditions. This is particularly relevant given that many electronic devices are being disposed in low- and middle-income countries, where regulations often are comparatively lax.

To address this issue, the present research project aims to establish a standardized, simple workflow to study environmental biodegradation of sustainable organic electronic materials. Biodegradation will be studied in different environmental contexts, including freshwater, freshwater sediments, and soil. While the outcome of this study will contribute to the field of environmental sustainability and sustainable electronics research, it will also establish an interdisciplinary collaboration between materials science, organic chemistry, microbiology, and microbial ecology, as is the goal at the ECH. The established assessment workflow will be applicable to study environmental biodegradation for a number of devices manufactured from sustainable organic electronic materials.

Project Leader: Petra Pjevac, Department of Microbiology and Ecosystem Science

Co-PI: Laura Maggini, Department of Organic Chemistry

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