The increasing demand for digitalization has spurred the need for novel and sustainable designs of electronic devices like sensors. Advanced additive print technologies, organic inks, and bio-based substrates in device fabrication exhibit promising potential for reducing energy and raw material consumption, thereby alleviating environmental impacts. One such innovation is the novel method of laser graphitization in designing devices like printed humidity sensors. This study focuses on evaluating the environmental impacts of implementing this novel technique in the field of printed electronics. In particular, the thesis conducts a cradle-to-gate life cycle assessment (LCA) of producing a resistive-type humidity sensor from a forest-based wood ink using laser graphitization. The sensor is based on the design that was demonstrated in the lab facilities at the Research Institutes of Sweden (RISE), Norrköping. The assessment is at a lab-scale production of making 1mm2 area of a laser-induced graphitized (LIG) sensor, excluding usage, disposal, or recycling phases. The results highlight impacts from electricity usage as the primary contributor to the overall environmental impacts, across the production process, followed by the impacts from material usage. The impact share distribution from these two hotspots identifies opportunities in the process that need to be prioritized for immediate actions. Sensitivity analyses varying the sensor layer thickness and the electricity mix of the laboratory facilities reveal insightful impact trends. The results from scenario analyses show the LIG sensor to have much lower environmental impacts than that of a sensor with silver electrodes and carbon-based sensing ink. They also show potential for achieving economies of scale from the mass production of LIG sensors. The data inventory for the processes and components of the sensor stands as a crucial part of this study, relying heavily on literature, assumptions, and proxy data. While these may reveal some uncertainties and limitations, the study nonetheless, serves as an important reference for future research concerning similar databases and a cradle-to-grave LCA of the sensor. / Den ökade efterfrågan för digitalisering har skapat behov av nya och hållbara designs av elektroniska enheter som sensorer. Avancerade lager printteknologier, organiskt bläck och biobaserat substrat i enhetstillverkning visar lovande potential för att reducera energi och rå materielkonsumtion och därmed minskning av miljöpåverkan. En sådan innovation är den nya metoden av lasergrafitisering i designenheter som printad fuktighetssensor. Denna studie har som fokus att utvärdera miljöpåverkan av ny teknik inom området tryckt elektronik. I synnerhet ska avhandlingen göra en livscykelanalys (LCA), från råvaruutvinning till slutprodukt av att producera en resistent fuktsensor från ett skogsbaserat träbläck genom lasergrafitisering. Sensorn är baserad på en design som var demonstrerad i en labbanläggning hos forskningsinstitutet RISE i Norrköping. Forskningen är analysen av laboratorieskalad produktion av 1mm2 lasergrafitiserad sensoryta, exklusive användning, bortskaffande och återvinningsfaser. Resultaten lyfter fram påverkan från elektronisk användning som den primära bidragaren till övergripande miljöpåverkan över hela produktionsprocessen, följd av påverkan från materiell användning. Påverkan från dessa två hotspots uppmärksamgör möjligheter i processen som är av prioritet för omedelbart åtgärdande. Känslighetsanalyser av de varierande sensorskiktens tjockhet och elektronisk mix i laboratoriums faciliteten, påvisar insiktsfulla påverkanstrender. Resultaten från scenarioanalyser visar att LIG sensorer har mycket lägre miljöpåverkan än sensorer med silverelektroner och kolbaserat avläsningsbläck. De visar också potential för att uppnå ekonomisk skalbarhet för massproducering av LIG-sensorer. Datalagring för processerna och komponenterna av sensorn står som kritisk del av studien, med en tung tillit på litteratur, antaganden och proxydata. Då dessa faktorer kan påvisa några osäkerheter och begränsningar så bidrar studien ändå som en viktig referens för framtida forskning berörande liknande databaser och en LCA från råvaruutvinning till sluthanteringsfasen av sensorn.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-335334 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Bora, Rumpee |
| Publisher | KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ITM-EX ; 2023:485 |
Page generated in 0.0033 seconds