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Pesquisadores da Chalmers University of Technology, na Suécia, conseguiram imprimir em 3D com uma tinta à base de madeira de uma forma que imita a “ultraestrutura” única da madeira. Sua pesquisa poderia revolucionar a fabricação de produtos verdes. Por meio da emulação da arquitetura celular natural da madeira, eles agora apresentam a capacidade de criar produtos verdes derivados de árvores, com propriedades únicas – desde roupas, embalagens e móveis até produtos de saúde e cuidados pessoais.
Courtesy by Chalmers : A maneira como a madeira cresce é controlada pelo seu código genético, o que lhe confere propriedades únicas em termos de porosidade, tenacidade e resistência à torção. Mas a madeira tem limitações quando se trata de processamento. Ao contrário de metais e plásticos, não pode ser derretido e facilmente remodelado e, em vez disso, deve ser serrado, aplainado ou curvo. Os processos que envolvem conversão, para fabricar produtos como papel, cartão e têxteis, destroem a ultraestrutura subjacente ou a arquitetura das células da madeira. Mas a nova tecnologia agora apresentada permite que a madeira tenha, de fato, crescido exatamente na forma desejada para o produto final, através do meio de impressão 3D.
Ao converter anteriormente a polpa de madeira em um gel de nanocelulose, os pesquisadores da Chalmers já haviam conseguido criar um tipo de tinta que pudesse ser impressa em 3D. Agora, eles apresentam uma grande progressão – interpretando e digitalizando com sucesso o código genético da madeira, para que ele possa instruir uma impressora 3D.
Isso significa que agora, o arranjo das nanofibrilas de celulose pode ser precisamente controlado durante o processo de impressão, para realmente replicar a ultraestrutura desejável da madeira. Ser capaz de gerenciar a orientação e a forma significa que eles podem capturar essas propriedades úteis da madeira natural.
“Este é um avanço na tecnologia de fabricação. Isso nos permite ir além dos limites da natureza, para criar novos produtos verdes e sustentáveis. Isso significa que os produtos que hoje já são baseados em florestas agora podem ser impressos em 3D, em um tempo muito mais curto. E os metais e plásticos usados atualmente na impressão 3D podem ser substituídos por uma alternativa renovável e sustentável ”, diz o professor Paul Gatenholm, que liderou essa pesquisa no Wallenberg Wood Science Centre da Chalmers University of Technology.
Um avanço adicional em pesquisas anteriores é a adição de hemicelulose, um componente natural das células vegetais, ao gel de nanocelulose. A hemicelulose age como uma cola, dando à celulose força suficiente para ser útil, de maneira semelhante ao processo natural de lignificação, através do qual as paredes celulares são construídas.
A nova tecnologia abre uma nova área de possibilidades. Os produtos à base de madeira poderiam agora ser projetados e “cultivados” sob encomenda – em uma escala de tempo bastante reduzida em comparação com a madeira natural.
O grupo de Paul Gatenholm já desenvolveu um protótipo para um conceito inovador de embalagem. Eles imprimiram estruturas de favo de mel, com câmaras entre as paredes impressas e, em seguida, conseguiram encapsular partículas sólidas dentro dessas câmaras. A celulose possui excelentes propriedades de barreira ao oxigênio, o que significa que este pode ser um método promissor para a criação de embalagens herméticas para alimentos ou produtos farmacêuticos, por exemplo.
“Fabricar produtos desta maneira poderia levar a enormes economias em termos de recursos e emissões prejudiciais”, diz ele. “Imagine, por exemplo, se pudéssemos começar a imprimir a embalagem localmente. Isso significaria uma alternativa para as indústrias de hoje, com forte dependência de plásticos e transporte de geração de C02. A embalagem pode ser projetada e fabricada sob encomenda sem desperdício ”.
Eles também desenvolveram protótipos para produtos e roupas de saúde. Outra área onde Paul Gatenholm vê um enorme potencial para a tecnologia é no espaço, acreditando que ela oferece o primeiro banco de testes perfeito para desenvolver ainda mais a tecnologia.
“O material de origem das plantas é fantasticamente renovável, de modo que as matérias-primas podem ser produzidas no local durante viagens espaciais mais longas, ou na Lua ou em Marte. Se você está cultivando alimentos, provavelmente haverá acesso à celulose e à hemicelulose ”, diz Paul Gatenholm.
Os pesquisadores já demonstraram com sucesso sua tecnologia em um workshop na Agência Espacial Européia, ESA, e também estão trabalhando com a Florida Tech e a NASA em outro projeto, incluindo testes de materiais em microgravidade.
“Viajar no espaço sempre agiu como um catalisador para o desenvolvimento material na Terra”, diz ele.
Leia o artigo “Materiais de árvores montados por impressão 3D – Tecido de madeira além dos limites da natureza” publicado na Applied Materials Today. O artigo foi publicado pela primeira vez on-line em 1 de março de 2019, com a edição impressa aparecendo em junho de 2019.
Para mais informações entre em contato:
Paul Gatenholm Professor, de Química e Engenharia Química, Tecnologia Biopolimérica
paul.gatenholm@chalmers.se +46 31 772 34 07
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