TÉMA

Chytrý telefon pod mikroskopem

V chytrých telefonech se objevuje kolem šedesáti až sedmdesáti prvků z celé periodické soustavy. O většině z nich nemá běžný uživatel pravděpodobně ani tušení. Jakou zastávají v mobilním telefonu roli? Co stojí za větší miniaturizací? A je dobře, že je mobil naším majetkem?

Chytrý telefon pod mikroskopem
Chytrý telefon pod mikroskopem

Text a ilustrace Huy Pham

“Who wants a stylus?”

V lednu 2007 představil Steve Jobs poprvé světu první chytrý telefon firmy Apple, dnes již všudypřítomný iPhone. Jobsovy prezentace byly známé svou poutavostí, takže si nezapomněl udělat legraci z konkurenčních chytrých telefonů typu BlackBerry s miniaturními QWERTY klávesnicemi. Namísto tlačítek byl nový iPhone z velké většiny tvořen dotykovým displejem a navíc vám místo nepraktického stylusu k jeho ovládání stačily vaše vlastní prsty. Protože, kdo chce neustále myslet na plastovou tužku, kterou můžete lehce ztratit?

Apple samozřejmě nevynalezl dotykové displeje, ani dotykové displeje ovládané prstem. Takzvané kapacitní dotykové displeje byly popsány už v roce 1965 a za svojí unikátní funkci vděčí jednomu prvku v celé periodické tabulce, indiu. Jeho důležitost spočívá v tom, že oxid india dopovaný cínem (ITO) dokáže být vodivý, ale zároveň i průhledný. Díky tomu tenké vrstvy ITO na dotykovém displeji reagují na vodivé materiály jako jsou vaše prsty. Tuto změnu v elektrickém náboji na ploše skla pak mobil zaznamená a dokáže zpracovat.

Indium ale není jediný prvek, který tvoří velmi podstatnou část smartphonu, ačkoliv je v něm zastoupen jen ve velmi malém množství. Udává se, že v mobilním telefonu se vyskytuje 60 až 70 prvků z periodické soustavy, což je z celkového počtu 118 prvků více než polovina. Některé z těchto prvků jsou vzácné, těžce dostupné nebo pocházejí z konfliktních oblastí.

Důležitou součástí moderních obrazovek a displejů jsou LED články, které se neobejdou bez skupiny prvků zvaných vzácné zeminy (lanthanoidy), jako jsou například europium, terbium, nebo gallium. Vlivem elektrické nebo jiné energie začnou tyto prvky vyzařovat barevné světlo. Dlouhým oříškem pro vědce však bylo získání čistě bílého světla, bez kterého bychom dnes neměli podsvícený displej nebo blesk fotoaparátu. Jednou z možností je zkombinovat tři barevné LED články, červenou, modrou a zelenou. Tím sice získáme bílou, celá sestava je ale tři krát větší a nepraktičtější, než kdybychom dokázali mít jednu bílou LEDku. Klíčem k úspěchu jsou samozřejmě další vzácné prvky, yttrium a cerium, které tvoří žlutou luminiscenční vrstvu na modrých LED článcích, kterou můžete zahlédnout i pouhým okem. Tento luminiscenční povrch pohlcuje část modrého světla, přemění ho na žluté světlo, a kombinací zbytkového modrého světla a přeměněného žlutého získáme bílou.

Pravděpodobně nejznámější ze vzácných zemin je neodym, který mnozí znají z extrémně silných neodymových magnetů. V mobilech jsou součástí miniaturních elektromotorů; na jedné straně je měděná cívka, na druhé pak neodymový magnet s nějakou součástkou. Když cívkou prochází proud, stane se magnetickou a magnet se součástkou k sobě přitáhne nebo odpudí. Tímto způsobem pak lze velmi jemně, přesně a rychle ovládat mechanické systémy jako ostření fotoaparátu nebo reproduktory. U reproduktorů a mikrofonů je magnet připevněn na jemnou membránu, která svými vibracemi přenáší do okolního prostředí zvukové vlny. Pro lepší představu, při srovnání s běžnou technikou ozvučení je to jako kdybyste plácáním rukou dělali kruhy na hladině vody. A stejně velké kruhy byste najednou dokázali jenom pomocí jednoho prstu.

Kam s ním, až doslouží?

Výčet prvků a jejich funkcí by mohl pokračovat dále. Lanthanum zlepšuje refrakci kamerové čočky. Platina, zlato, cín a měď vedou elektřinu. Lithium našlo své místo v bateriích. Tungsten je jedním z kovů s největší hustotou (tím pádem je na své malé rozměry poměrně těžký) a jeho úkolem je váš mobil rozvibrovat. V malých vibračních motorech se používá jako asymetrické závaží. Tantal zase jako miniaturní kapacitátor, který rovnoměrně dávkuje elektrický proud do čipů a zabraňuje tak velkým výkyvům. Dalo by se skoro říci, že čím vzácnější prvky, tím menší a efektivnější elektronika. Mobilní telefony tak působí dojmem kouzelné krabičky, která zvládne úplně všechno. Do pohádky má však stále daleko, protože je z velké části pořád závislá na neobnovitelných zdrojích.

V současném stavu je pro laika téměř nemožné pouhým pohledem odhalit funkce jednotlivých částí nebo si svépomocí mobil opravit. Populární web iFixit se zabývá publikováním návodů na opravu elektroniky od různých značek, které poté hodnotí na základě opravitelnosti a rozebíratelnosti. Jeho zakladatel Kyle Wiens ovšem definuje opravářství jako hnutí, které má za cíl donutit výrobce vyrábět své produkty rozebíratelné, protože každý zákazník by měl mít právo na opravu svého produktu, aniž by mu hrozilo porušení reklamace nebo mu v tom bránil uzamčený software. Právo na opravu se v Americe stalo legislativně závazným na konci roku 2021, ale v omezenější formě, než jakou si jeho zastánci představují. Pokud by opravy byly snadnější, mohly by být i cenově dostupnější a mobilní telefony by se tak držely déle v oběhu, což je jeden ze zásadních principů cirkulární ekonomiky.

iFixit také založil také organizaci RIC, která se věnuje elektronice, která se už opravit nedá. Stejně jako iFixit poskytuje vizuální návody na demontáž a recyklaci jednotlivých komponentů i surovin, které se dají recyklací znovu využít na výrobu nové elektroniky. Zatímco ale tungstenové závažíčko vibračního motoru poznáte a oddělíte docela snadno, u stopových surovin je to mnohem těžší. I z toho důvodu je recyklace vzácných zemin z displejů nebo lithia z baterií prozatím velmi obtížná. Většina elektronického odpadu tak skončí v Africe, kde se ovšem kvalita recyklace nedá příliš uhlídat a většina vzácných surovin končí nenávratně na skládkách nebo znečišťují životní prostředí.

Zodpovědnost není jednoduchá

Výrobci mobilů a elektroniky se v rámci snahy o prevenci dopadů klimatických změn pokouší o vývoj směrem k udržitelnosti. Leaderem v této oblasti je holandská firma Fairphone, která si vytyčila za cíl změnit trh s mobilními telefony a vyrábět je s maximálním ohledem na udržitelnost. Podle jejich posledního Sustainability Reportu se jim to ovšem daří zhruba tak z poloviny. Udržitelně a eticky se jim daří získávat zatím 55 % materiálů nutných pro výrobu jejich mobilu, což se týká například plastu, fairtrade zlata nebo neodymu. Pro některé materiály, jako je například lithium, ani není dost druhotných recyklovaných zdrojů, které by se daly použít.

Co se týče recyklovatelnosti Fairphone, jejich poslední model Fairphone 3 je v optimálních podmínkách recyklovatelný jen z 50 %. Překážkou k naprosté zodpovědnosti může být také příliš dlouhý a neprůhledný dodavatelský řetězec nebo odlišná legislativa v dodavatelských zemích. Jak ovšem Fairphone sám přiznává, jejich cílem je hlavně mobilní telefon co nejdéle udržet v oběhu. Mobilní telefon je totiž z hlediska environmentální stopy nejnáročnější při výrobě, ne při používání. Samozřejmostí je tedy naprostá opravitelnost (Fairphone získává pravidelně od iFixit nejvyšší skóre), možnost navýšení paměti i výměna baterie, tedy dříve běžné vlastnosti mobilu, na které jsme už možná zapomněli.

I Apple vydává svůj každoroční Sustainability Report. Dočteme se v něm o přesunu na zcela obnovitelné zdroje, stoprocentně recyklovaných vzácných zeminách i o využití metodiky LCA na výpočet komplexního environmentálního dopadu. Výhodou tak obrovské firmy je i to, že si mohou na celý svůj řetězec dodavatelů opravdu posvítit a finančně je motivovat k zavedení pozitivních změn. Velkou otázkou pak zůstává, proč přes veškeré snahy o zlepšení své environmentální stopy zůstávají iPhony tak těžko opravitelné. A to i přes sílící hlasy hnutí Práva na opravu, nemluvě o nedávné kauze o softwarovém zpomalování starších modelů.

Pomůže pronájem?

Nejnovějším ambiciózním krokem firmy bude podle agentury Bloomberg dát uživatelům možnost si iPhone pronajmout a platit pouze měsíční poplatek. iPhone tvoří ovšem více než 50 % veškerých zisků firmy, není tak pravděpodobné, že by se firma tradičního prodejního modelu úplně vzdala. Přechod na jiný obchodní model by ovšem mohl jít ruku v ruce s cirkulární ekonomikou. Pokud by se věci pouze pronajímaly, měly by firmy jako Apple finanční důvod vyrábět své produkty co nejlépe opravitelné, trvanlivé a rozebíratelné. A pokud budou i nadále stoupat ceny surovin na výrobu mobilu, vyplatí se více investovat do systému odběru a recyklace, než dále pokračovat s těžbou dalších prvků.

Huy Pham je absolvent pražské Vysoké školy uměleckoprůmyslové (UMPRUM) ateliéru Design nábytku a interiéru. Během svých studií absolvoval také pracovní stáže v designových studiích v Holandsku, Japonsku i České republice. V současnosti přispívá do magazínu Material Times a pracuje jako materiálový konzultant v knihovně materiálů matériO. Ve své práci se věnuje udržitelným přístupům v produktovém designu.