Dalla Russia un materiale di stampa 3D PEF a emissioni zero fatto con acqua, anidride carbonica e fotosintesi

Scienziati  Russi  con acqua, anidride carbonica e fotosintesi creano un materiale di stampa 3D PEF a emissioni zero. Il polimero, ottenuto dalla cellulosa sintetizzata, è stabile, resistente all’ossidazione e ai solventi chimici e durevole.

La fotosintesi è uno di quei processi scientifici che apprendi in età molto giovane, ma, a meno che non diventi un chimico, probabilmente ti dimentichi abbastanza rapidamente. Ma la fotosintesi non è utile solo per le piante: gli scienziati dell’Istituto Zelinsky di Chimica Organica hanno appena sviluppato un processo per creare un nuovo materiale per la stampa 3D PEF (Polietilene 2,5-furandicarbossilato) facilmente utilizzabile e utilizzabile con la fotosintesi.

La ricerca potrebbe essere importante in diversi modi. Prima di tutto, mentre sul mercato ci sono diversi filamenti per la stampa 3D riciclati che utilizzano abbondanti materiali di base come le bottiglie di plastica usate, questo nuovo materiale è realizzato – con un piccolo aiuto dalle piante – dall’anidride carbonica e dall’acqua, il che significa che la sua produzione potrebbe essere virtualmente illimitata, e ad un costo molto basso.

Anche il materiale PEF si comporta bene come un filamento di stampa 3D FDM. I chimici responsabili dello sviluppo dicono che il materiale mostra un’elevata stabilità chimica, resistenza all’ossidazione e ai solventi chimici, non decompone nell’ambiente naturale e può essere usato più volte. Le parti di test stampate in 3D nel nuovo filamento prodotto in Russia su una stampante Ultimaker 3D sono risultate resistenti e durature.

Il materiale può persino creare nuove forme stampate in 3D: i calcoli del computer dei chimici hanno indicato che i singoli elementi costitutivi della PEF possono contenere frammenti non lineari che formano una spirale, che potrebbe consentire la stampa 3D di nuovi tipi di geometria.

Forse il più grande richiamo del nuovo materiale di stampa 3D, tuttavia, è il suo impatto ambientale minimo. I chimici (Fedor Kucherov, Evgeny Gordeev, Alexey Kashin e il professor Valentine Ananikov) affermano che gli oggetti stampati in 3D nel materiale PEF possono essere riconvertiti in anidride carbonica e acqua per combustione e quindi sintetizzati in cellulosa utilizzando le piante. Dicono che questo rende un processo completamente chiuso, a emissioni zero, che non inquinerà l’ambiente.

Il materiale stampabile 3D è realizzato trasformando la biomassa vegetale (cellulosa o fruttosio) in idrossimetilfurfurale (HMF), che viene poi ossidata per produrre acido 2,5-furandicarbossilico (FDCA). Una reazione chimica con metanolo poi converte l’acido in PEF. Tutte queste fasi sono semplici da eseguire e possono essere implementate su scala industriale.

“L’elevata stabilità termica del PEF e la temperatura relativamente bassa necessaria per l’estrusione sono ottimali per il riciclaggio di oggetti stampati e per ridurre al minimo gli sprechi”, affermano i ricercatori. “L’approccio suggerito per estendere la produzione additiva a materiali neutri dal carbonio apre una nuova direzione nel campo dello sviluppo sostenibile”.

La ricerca, documentata in un documento intitolato “Stampa tridimensionale con PEF derivato dalla biomassa per la produzione di carbonio neutro”, è stata sostenuta dalla Russian Science Foundation (RNF). Il documento è stato pubblicato sulla rivista scientifica Angewandte Chemie .

 

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