Tinta reciclável para impressão 3D
Uma tinta à base de água derivada de resíduos industriais poderá permitir um fabrico circular e eficiente em termos energéticos
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Investigadores do Helmholtz-Zentrum Hereon apresentaram recentemente uma tinta totalmente reciclável para impressão 3D que é feita a partir do abundante subproduto industrial lignina. Esta tinta, apresentada num artigo publicado no Journal ACS Sustainable Chemistry & Engineering, poderá substituir materiais de origem fóssil que são atualmente utilizados para imprimir vários bens de consumo, protótipos de produtos e componentes tecnológicos. As suas propriedades únicas permitem a impressão de objectos com excelente resolução, estabilidade de forma a temperaturas até 200 °C e a sua reciclagem através de um processo de reidratação.
Os métodos de fabrico aditivo (AM), como a impressão 3D, permitem a realização de objectos com diferentes propriedades geométricas, através da adição de materiais camada a camada para replicar fisicamente um modelo digital. Estes métodos são atualmente muito utilizados para criar rapidamente protótipos de produtos, bem como componentes para veículos, bens de consumo e tecnologias médicas. Uma técnica de AM particularmente eficaz, denominada escrita direta com tinta (DIW), implica a impressão 3D de objectos à temperatura ambiente utilizando tintas com várias formulações.
A maioria destas tintas baseia-se em polímeros de origem fóssil, materiais que não são recicláveis nem biodegradáveis. As tintas derivadas da lenhina, recentemente introduzidas, poderão ser uma alternativa mais sustentável. No entanto, normalmente precisam de ser tratadas a altas temperaturas ou submetidas a processos permanentes de ligação química para suportar de forma fiável a impressão 3D. Isto impede que sejam reutilizadas depois de os objectos serem impressos, limitando a sua sustentabilidade.
Rumo a uma impressão 3D sustentável
A equipa do Instituto de Materiais Funcionais para a Sustentabilidade da Hereon inspirou-se na ideia de que os materiais sustentáveis não devem ser um compromisso e podem ser os principais componentes estruturais das tintas para impressão 3D. "Queríamos demonstrar que os materiais derivados de resíduos, como a lignina, podem satisfazer as exigências técnicas da impressão 3D moderna, melhorando simultaneamente a sustentabilidade", explica a Dra. Maria Balk, uma das principais autoras do artigo. "Para o fazer, transformámos um resíduo industrial numa tinta de impressão 3D à base de água que pode ser totalmente reciclada simplesmente adicionando água."
Francesca Toma, autora correspondente do manuscrito, destaca o contexto mais alargado: "Os fluxos de resíduos industriais são uma oportunidade inexplorada. A lignina é um dos componentes mais abundantes da madeira, mas é largamente subutilizada. Transformá-la num material totalmente reciclável mostra como os resíduos podem impulsionar a inovação numa indústria que necessita urgentemente de soluções sustentáveis." Cerca de 70% da tinta para impressão criada pela Dra. Balk e os seus colegas é constituída por lenhina. A lenhina é produzida durante os processos de fabrico de papel ou pode ser extraída diretamente da biomassa. Embora seja geralmente tratada como resíduo, os investigadores utilizaram-na para criar a sua tinta reciclável para impressão 3D.
Reciclabilidade total para o fabrico circular
Verificou-se que a nova tinta flui facilmente através dos bicos das impressoras 3D quando lhe é aplicada pressão, recuperando rapidamente a sua força após a impressão. Em contraste com a maioria das tintas à base de lenhina introduzidas no passado, solidifica-se para criar os objectos desejados sem a necessidade de quaisquer tratamentos químicos ou térmicos. "Uma das descobertas mais interessantes é que os objectos impressos podem ser reciclados várias vezes através da reidratação sem perderem o desempenho", afirma o Dr. Balk. "Isto ainda é muito raro no fabrico de aditivos e pode oferecer um caminho realista para o fabrico circular na impressão 3D, onde os materiais podem ser reutilizados em vez de eliminados, reduzindo significativamente os resíduos e as emissões de CO2".
Os recentes esforços destes cientistas poderão abrir novas possibilidades para a impressão 3D sustentável de uma vasta gama de objectos, incluindo protótipos de produtos personalizados e componentes para várias tecnologias. A tinta reciclável da equipa poderá em breve ser melhorada e testada para facilitar a sua futura comercialização. "Estamos agora interessados em aumentar a escala do processo e explorar aplicações no mundo real, particularmente em áreas onde o processamento de baixo consumo de energia e a reciclabilidade são cruciais", acrescenta Balk.
Investigação de ponta para um mundo em mudança
A investigação científica do Helmholtz-Zentrum Hereon tem como objetivo a preservação de um mundo em que valha a pena viver. Para o efeito, cerca de 1000 funcionários geram conhecimento e investigam novas tecnologias para uma maior resiliência e sustentabilidade - em benefício do clima, da costa e das pessoas. O caminho da ideia para a inovação passa por uma interação contínua entre estudos experimentais, modelização e IA até aos gémeos digitais que mapeiam os diversos parâmetros do clima e da costa ou da biologia humana no computador. Trata-se de uma abordagem interdisciplinar que abrange desde a compreensão científica fundamental dos sistemas complexos até aos cenários e aplicações práticas. Como membro ativo de redes de investigação nacionais e internacionais e da Associação Helmholtz, a Hereon apoia a política, as empresas e a sociedade na construção de um futuro sustentável, transferindo os conhecimentos especializados que adquiriu.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
Publicação original
Maria Balk, Michael Schroeter, Eduardo da Conceição, Nicole Schneider, Matthias Heuchel, Yvonne Pieper, Susanne Schwanz, Navid Khani, Hanin Alkhamis, Katarzyna Polak-Kraśna, Axel T. Neffe, Francesca M. Toma; "Room-Temperature, Aqueous-Based 3D Printing of Fully Recyclable Wood-like Inks from Upcycled Lignin"; ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2026-2-11
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