A maioria dos smartphones e outros produtos elétricos ou eletrônicos contém pequenas quantidades de chumbo, o que não parece um grande problema por si só. Mas quando há muitos bilhões desses produtos, seja no uso diário ou perdido, o total soma quantidades muito grandes de chumbo - que é um metal pesado tóxico.

Portanto, as autoridades ambientais na UE / EEE, os EUA e vários outros países concordaram em limitar o uso de chumbo em equipamentos elétricos e eletrônicos. Os produtos não devem conter mais do que 0,1 por cento em peso de chumbo para serem aprovados para a marcação CE, de acordo com os regulamentos atuais - mas há exceções, especialmente quando não há materiais alternativos a serem encontrados.

Um longo passo na direção não tóxica

"Na prática, não é possível limitar ou interromper o uso de chumbo em tais produtos se você não tiver outros materiais que possam oferecer os mesmos benefícios sem serem significativamente mais caros. Portanto, nós, do Departamento de Química da Universidade de Oslo (UiO), tentamos desenvolver novos materiais que possam substituir os materiais que contêm chumbo. Agora, demos um longo passo em uma direção certa e não tóxica, "diz o pesquisador Henrik Hovde Soensteby para Titan.uio.no.

Soensteby formou-se recentemente como um PhD, baseado em seu trabalho de fazer filmes finos de um material que tem potencial para substituir o chumbo em produtos elétricos e eletrônicos. O material contém os elementos comuns de sódio, potássio e oxigênio, além do nióbio metálico, e não tem efeitos ambientais prejudiciais conhecidos.

"Estritamente falando, o material não é completamente novo, mas tem sido difícil produzi-lo em um formulário que possa ser usado em aplicativos. Mas agora, resolvemos esse problema usando a técnica chamada Atomic Layer Deposition (ALD). Agora somos capazes de fazer filmes finos com potássio e sódio como ingredientes importantes, que é algo que ninguém mais foi capaz de fazer antes, "Soensteby explica

O problema com chumbo

O pano de fundo para a pesquisa da Sønsteby é que estamos comprando cada vez mais produtos elétricos e eletrônicos, que em grande parte acabam como Resíduos de Equipamentos Elétricos e Eletrônicos (REEE) quando aparelhos novos e mais legais são disponibilizados. Isso significa que a quantidade de REEE está aumentando constantemente em todo o mundo, porque algumas nações não são tão inteligentes quanto a Noruega no que diz respeito à reciclagem. De acordo com a Agência Ambiental da Noruega, cerca de 85 por cento dos REEE na Noruega são reciclados e usados ​​na produção de novos equipamentos.

"Os problemas com a poluição por chumbo são muito maiores na China e em outros países que produzem os produtos eletrônicos dos quais nos tornamos totalmente dependentes, mas isso não significa que não devemos nos importar na Europa. O problema com o chumbo é que o elemento é absorvido pelo corpo e desloca outras substâncias químicas de tal forma que funções biológicas importantes são perturbadas. Crianças e mulheres grávidas são especialmente vulneráveis, porque o chumbo é facilmente absorvido pelos ossos durante o crescimento, "diz Soensteby.

O envenenamento por chumbo pode causar uma variedade de sintomas (ver caixa de dados) e até foi alegado que o envenenamento por chumbo causou a queda do antigo Império Romano.

"Os romanos usavam compostos de chumbo em seus aquedutos, e o acetato de chumbo - também chamado de açúcar de chumbo - era até usado como adoçante no vinho. Obviamente não é uma boa ideia, "comentários oeønsteby.

Chumbo em materiais sensíveis à pressão

O chumbo é frequentemente usado em materiais que são piezoelétricos, o que significa que eles consistem em cristais que produzem uma voltagem elétrica quando a pressão é aplicada. Portanto, esses materiais são amplamente utilizados como sensores de pressão. A função reversa também é importante:se você aplicar uma voltagem elétrica a tais materiais, eles vão se expandir e, por exemplo, dar a você um pequeno motor que pode mover coisas muito pequenas.

O uso mais extenso de material piezoelétrico e à base de chumbo ocorre em transmissores e receptores, onde o titanato de zirconato de chumbo composto cerâmico (também chamado de PZT) tem sido difícil de substituir. O PZT contém aproximadamente 60 por cento de chumbo em peso. O filme fino que Sønsteby e colegas do grupo de pesquisa Nanoestruturas e Materiais Funcionais (NAFUMA) conseguiram produzir agora oferece uma alternativa realista.

O filme fino inovador consiste em cristais, que Henrik Sønsteby cria depositando uma camada atômica por vez em um substrato feito de silício. Os pesquisadores da UiO estão muito à frente internacionalmente no uso da tecnologia ALD, e colegas de pesquisa, tanto de longe quanto de perto, notaram que agora são capazes de fazer esses filmes com sódio e potássio.

"Em princípio, Acredito que abrimos uma nova porta ao possibilitar a produção de novos tipos de materiais usando ALD. Ambas as tecnologias de bateria mais baratas, supercondutores e materiais termoelétricos podem se beneficiar com isso. Fomos contatados por vários outros grupos de pesquisa que já estão desenvolvendo nossa pesquisa, "diz Soensteby.

O resto é sobre aumento de escala

Henrik Soensteby acrescenta que ainda existem alguns problemas que precisam ser resolvidos antes que os novos filmes finos possam ser usados ​​em produtos.

"Agora, somos capazes de produzir os filmes em laboratório, portanto, a próxima etapa é encontrar uma maneira de produzir quantidades grandes e baratas o suficiente para serem usadas industrialmente. Devemos também encontrar uma maneira de produzir cristais onde todas as propriedades piezoelétricas apontam na mesma direção, antes que os materiais possam ser usados ​​como sensores ou pequenos motores. Contudo, Não vejo razão para que isso não seja possível, "Conclui Soensteby.