De senaste åren har Ergang Wang, professor vid Chalmers, och hans forskargrupp utvecklat halvledande polymerer: plastmaterial med justerbara elektroniska egenskaper. Materialen har många fördelar – bland annat genom att de är lätta, genomskinliga och enkla att hantera. De kan exempelvis användas i solceller, vissa typer av transistorer och lysdioder. Men ett problem kvarstår: polymererna är svåra att återvinna och kan inte brytas ned av naturen.

Den utmaningen tar sig nu Ergang Wangs forskargrupp an. Målet är att skapa nya halvledande material som har polymerernas elektroniska egenskaper, samtidigt som de är biologiskt nedbrytbara. Om forskarna lyckas är tanken att produkterna, i slutet av sin livscykel, ska kunna grävas ned i marken och brytas ned inom några månader. Därmed förvandlas den uttjänta elektroniken till en hållbar, cirkulär lösning, i stället för att vara en miljöbelastning.

Recept från naturen för att minska avfallsberget

– Varje år skapas ofantligt stora mängder elektronikavfall. Produkterna är dessutom svåra att återvinna eftersom de måste plockas isär för att de olika delarna ska kunna tillvaratas, säger Ergang Wang. Han fortsätter:

– Bara tio procent av all plast i världen återvinns på ett korrekt sätt. Det är inte svårt att förstå att elektronik – som har mycket mer komplexa strukturer – är ännu svårare att återvinna. Därför är elektronik som är tillverkad av biologiskt nedbrytbara, halvledande polymerer ett viktigt steg mot att minska det elektroniska avfallet och skapa cirkulära system för elektronik, säger han.

Hemligheten bakom de biologiskt nedbrytbara materialen är att använda ingredienser från naturen: molekyler eller segment som bryts ned naturligt. Klorofyll, som det finns mycket av i naturen, är ett exempel. Tillsammans med Umeå universitet har Wangs team lyckats ta fram enheter som avger ljus med hjälp av klorofyll utvunnet ur spenat. Något som visar hur naturliga molekyler kan användas i elektronik.

Många möjliga användningsområden

Inom några år hoppas Ergang Wang att forskargruppen har lyckats skapa en helt ny klass av biologiskt nedbrytbara halvledande polymer. Det kan bli ett viktigt bidrag till en framtida övergång från plastens era till en era för hållbara material, påpekar han. Samtidigt finns en mängd potentiella användningsområden redan i närtid.

– En applikation som ligger nära till hands är biologiskt nedbrytbara elektriska implantat, som kan eliminera behovet av operationer för att ta bort implantatet när det inte längre behövs. En annan möjlighet är att utnyttja materialet vid hälsoövervakning, exempelvis när avbildning inuti kroppen krävs. I stället för fotografering via gastroskopi, som innebär att man för in en slang i kroppen, kan avbildningen göras via ett piller som innehåller biologiskt nedbrytbar elektronik som patienten sväljer, säger han.

Elektronik som är tillverkad av biologiskt nedbrytbara, halvledande polymerer är ett viktigt steg mot att minska det elektroniska avfallet och skapa cirkulära system för elektronik.

Han tror också att materialet kan användas för fjärrstyrda sensorer i naturen, exempelvis för att granska följderna av ett miljöfarligt utsläpp. Eftersom utrustningen är nedbrytbar riskerar den inte att belasta miljön med farligt avfall.

– På lång sikt är det inte omöjligt att tekniken även kan användas för mer komplicerad elektronik, exempelvis mobiltelefoner som idag har en genomsnittlig livslängd på mindre än två år. Men den visionen kommer ta längre tid att förverkliga eftersom mobiltelefoner innehåller många olika metaller och mycket komplex elektronik, säger han.

Frihet och nya utmaningar lockar

Ergang Wangs nyfikenhet på forskarvärlden uppstod redan i barndomen, när en lärare berättade att forskning innebär en möjlighet att vara kreativ och uppfinna nya saker. När han blev äldre inspirerades han av en kemilärare som väckte hans intresse för kemiska experiment och att skapa nya komponenter.

– Som forskare har jag friheten att utforska nya och spännande saker, varje dag innebär nya utmaningar i att hitta lösningar och möjliga vägar framåt. Det är också fantastiskt att ha diskussioner med engagerade studenter och få möta deras ofta briljanta idéer, säger han.

Ergang Wang kommer ursprungligen från Kina, men har bott i Sverige i många år. Han tycker att forskningen i Sverige präglas av ett starkt och gott samarbetsklimat, där kollegor är hjälpsamma och stöttar varandra. Att få finansiering från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse ser han som en stor ära, som kraftigt förbättrar förutsättningarna för hans forskning.

– Det är fantastiskt att få ett så långsiktigt stöd, där det inte finns begränsningar i vad jag kan göra. Det ger mig också möjlighet att rekrytera doktorander och stärka unga forskares kompetens och konkurrensmöjligheter, säger han.

Text Ulrika Ernström
Bild Johan Wingborg