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Jul 03, 2023

유연하고 신축성이 있는 생체 전자 응용 분야를 위한 업사이클링 컴팩트 디스크

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Nature Communications 13권, 기사 번호: 3727(2022) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

전자제품 폐기물은 전자제품의 짧은 수명으로 인해 발생하는 세계적인 문제입니다. 엄청난 양의 전자 폐기물을 재활용하여 범람된 처리 시스템을 완화하는 실행 가능한 방법은 아직 파악하기 어렵습니다. 지속 가능한 솔루션에 대한 필요성에서 영감을 받은 이 연구는 컴팩트 디스크 업사이클링에 대한 다각적인 접근 방식을 가져왔습니다. 한때 유비쿼터스였던 플레이트는 신축성이 있고 유연한 바이오센서로 변형될 수 있습니다. 우리의 실험과 고급 프로토타입은 효과적이고 혁신적인 바이오센서를 저렴한 비용으로 개발할 수 있음을 보여줍니다. 저렴한 공예 기반 기계식 절단기를 사용하면 미리 결정된 패턴을 재활용 금속에 채점할 수 있습니다. 이는 신축성 있고 착용 가능한 전자 제품을 생산하기 위한 필수적인 첫 번째 단계입니다. 컴팩트 디스크에서 수확된 활성 금속은 불활성이고 세포 적합성이 있으며 중요한 생체 전위 측정이 가능했습니다. 추가 연구에서는 재료의 저항 방출, 온도 감지, 실시간 대사산물 모니터링 성능 및 습기로 인한 과도 현상을 조사했습니다. 전자 폐기물을 업사이클링하기 위한 이러한 지속 가능한 접근 방식은 최첨단 미세 가공 시설, 고가의 재료 및 높은 수준의 엔지니어링 기술이 필요하지 않은 유리한 연구 기반 폐기물 흐름을 제공합니다.

전자 폐기물(e-폐기물) 처리는 전자 제품의 짧은 수명 주기로 인해 점점 더 우려되는 폐기물 흐름이 되었습니다. 2015년 유엔은 지속가능발전목표(SDGs)1에 대한 청사진을 수립했습니다. 제12차 SDG인 "책임 있는 소비 및 생산"은 국가들이 급증하는 전자 폐기물 흐름에 대해 보다 책임 있는 접근 방식을 채택하도록 보장함으로써 전자 폐기물 문제를 해결하려고 합니다2. 비효율적인 재활용 프로세스는 매립 폐기물의 증가와 독성 오염을 유발하므로 전자 폐기물 관리에 있어 세계적인 관심사입니다3. 또한 Stephan Sicars(UN 산업개발기구 환경부 국장)는 전자 폐기물을 "전 세계적으로 환경과 인류 건강에 심각한 위협"이라고 설명했습니다4. 2019년 유엔은 1인당 생성된 7.3kg 중 1인당 재활용된 전자 폐기물이 1.7kg이라고 기록했습니다. 2030년까지 모든 전자 폐기물의 재활용을 보장하려면 재활용률이 약 10배 더 커야 합니다2. 매립 및 오염 축적을 줄이려면 전자 폐기물의 흐름을 관리하는 보다 지속 가능한 방법이 필요합니다. 철, 강철, 구리, 은, 금과 같은 귀중한 재료에도 불구하고 현재 전자 폐기물의 최대 15~20%만이 재활용됩니다5,6,7. 반면, 전자 폐기물의 나머지 80%는 비용과 글로벌 인프라 부족으로 인해 재활용을 위해 수집되지 않습니다5,6,7,8. 한편, 전자 폐기물의 독성 및 유해 성분(수은, 납, 합성수지)은 환경을 위협하며 매립되거나 소각되어 분해됩니다5,6,7. 오늘날 전자 폐기물은 주로 계속해서 증가하는 흔적을 설명하는 구식 기술로 구성됩니다5. CD(콤팩트 디스크), 오래된 TV, 컴퓨터 모니터와 같은 과거 제품은 전자 폐기물5의 가장 큰 원인입니다. 1999년 이후 미국에서는 90억 2천만 장의 CD가 판매되었습니다9. 2021년 CD 판매량은 전년 대비 1.1% 증가한 4,060만 장10을 기록했습니다. 그러나 이러한 통계는 글로벌 출하량을 고려하지 않고 DVD, 소프트웨어 디스크, 비디오 게임과 같은 다른 유형을 제외한 음악 CD만을 고려합니다. 또한, 바이오메디컬 분야에서는 CD를 환자와 의료제공자 간 의료영상의 주요 매체로 활용하고 있습니다. 따라서 전 세계적으로 생산되고 유통되는 CD의 수는 훨씬 더 많아질 것으로 예상되며 CD 폐기물 흐름의 끝은 불분명합니다. 사회적 비물질화가 증가하고 우리가 전자 플랫폼으로 더욱 전환함에 따라 이 CD는 모두 어디에 보관됩니까? CD의 수명주기와 폐기는 폴리카보네이트에서 독성 단량체인 비스페놀 A(BPA)11로 분해될 수 있기 때문에 특히 우려됩니다. 시간이 지남에 따라 제노에스트로겐일 수 있는 BPA의 꾸준한 방출은 건강과 환경에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다11,12. 따라서 전자폐기물 재활용 및 업사이클링에 대한 탐구가 필수적입니다.