Nghiên cứu mới dự báo nhu cầu thiết bị y tế đeo người sẽ tăng vọt lên gần 2 tỷ đơn vị/năm vào năm 2050, nhưng đồng thời cảnh báo về nguy cơ tạo ra hơn một triệu tấn rác thải điện tử và 100 triệu tấn CO2, gây thách thức môi trường nghiêm trọng. Phân tích cho thấy vấn đề này bắt nguồn từ chu kỳ sử dụng ngắn của thiết bị và bảng mạch in (PCB) – đặc biệt là việc sử dụng kim loại quý hiếm như vàng – là tác nhân chính gây ra hơn 70% lượng khí thải carbon, chứ không phải nhựa. Để giải quyết, các nhà khoa học đề xuất phát triển chip sử dụng kim loại phổ biến hơn như đồng hoặc nhôm, cùng với việc áp dụng thiết kế module cho phép kéo dài tuổi thọ của bảng mạch cốt lõi. Ngoài ra, việc chuyển đổi sang năng lượng tái tạo trong quy trình sản xuất cũng góp phần giảm đáng kể khí thải, hướng tới sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp này.
Một nghiên cứu đột phá đăng trên tạp chí Nature, do Đại học Chicago và Đại học Cornell thực hiện, dự báo nhu cầu về thiết bị y tế đeo người – bao gồm máy đo đường huyết, miếng dán siêu âm và máy đo huyết áp – có thể tăng vọt, đạt gần hai tỷ đơn vị mỗi năm vào năm 2050. Con số này cao gấp 42 lần so với hiện tại. Mặc dù mang lại những lợi ích to lớn trong việc theo dõi sức khỏe và nâng cao an toàn cho bệnh nhân, sự bùng nổ của thị trường này cũng tiềm ẩn nguy cơ tạo ra hơn một triệu tấn rác thải điện tử và phát thải khoảng 100 triệu tấn CO2, đặt ra thách thức môi trường nghiêm trọng.
Phần lớn các thiết bị y tế đeo người thường được thiết kế với chu kỳ sử dụng ngắn. Thực tế, nhiều sản phẩm thậm chí bị loại bỏ nhanh chóng hơn so với các thiết bị điện tử tiêu dùng thông thường, do lo ngại về suy giảm hiệu suất hoặc nguy cơ lây nhiễm sau thời gian dài sử dụng. Nhận thức được vấn đề này, trong nghiên cứu mới, nhóm tác giả đã phát triển một khuôn khổ đo lường toàn diện tác động môi trường của các thiết bị, bao gồm toàn bộ vòng đời sản phẩm: từ khâu khai thác nguyên liệu, năng lượng tiêu thụ trong quy trình sản xuất, cho đến quá trình xử lý chất thải sau khi thải bỏ.
Phân tích chi tiết đã chỉ ra rằng bảng mạch in (PCB) – thành phần điều khiển cốt lõi của mỗi thiết bị – là tác nhân chính gây ra gánh nặng môi trường. Giáo sư Bozhi Tian, chuyên gia hóa học từ Đại học Chicago, nhấn mạnh rằng hơn 70% lượng khí thải carbon của một thiết bị có nguồn gốc từ chính bộ phận này.
Theo Giáo sư Tian, trái ngược với quan niệm phổ biến, nhựa chỉ đóng góp một phần rất nhỏ vào tổng tác động môi trường. Ngay cả khi toàn bộ vật liệu nhựa trong thiết bị được thay thế bằng vật liệu phân hủy sinh học, mức giảm thiểu tác động cũng chỉ đạt khoảng 3%. Thay vào đó, nguyên nhân cốt lõi nằm ở bảng mạch, nơi sử dụng các kim loại quý hiếm như vàng. Quy trình khai thác những vật liệu này, dù chỉ với khối lượng nhỏ, đòi hỏi một lượng lớn năng lượng và tạo ra chất thải đáng kể.
Để giảm thiểu lượng carbon từ thiết bị y tế đeo người, nhóm nghiên cứu đã đề xuất hai chiến lược chính. Đầu tiên là nghiên cứu và phát triển các loại chip mới sử dụng kim loại dễ khai thác hơn như đồng hoặc nhôm, thay thế cho vàng. Thứ hai là áp dụng phương pháp thiết kế module, cho phép người dùng giữ lại bảng mạch chính và chỉ thay thế phần vỏ bên ngoài khi cần thiết, kéo dài tuổi thọ của linh kiện cốt lõi. Bên cạnh đó, việc chuyển đổi hoàn toàn sang năng lượng tái tạo trong quy trình sản xuất cũng có thể đóng góp đáng kể, giúp cắt giảm khoảng 15% lượng khí thải carbon tổng thể.
Trong bối cảnh các tập đoàn công nghệ và y tế toàn cầu đang tăng cường đầu tư mạnh mẽ vào phân khúc thiết bị đeo người, Giáo sư Tian và các đồng nghiệp bày tỏ kỳ vọng rằng nghiên cứu tiên phong này sẽ tạo tiền đề cho những công trình khoa học tiếp theo, từ đó định hình và thúc đẩy ngành công nghiệp phát triển theo hướng bền vững hơn.
