Stampa 3D con bioplastiche: miscele PHA biodegradabili ingegnerizzate

Jackie Anderson offre una recensione su uno degli argomenti di stampa 3D più critici oggi: i materiali. Poiché l’innovazione continua a crescere, anche le opzioni relative a software, hardware e diversi tipi di plastica (insieme a molte altre alternative oggi).

In ” Engineering Biodegradable PHA Blends “, Anderson esplora i problemi con i rifiuti di plastica e la necessità di utilizzare materiali più ecologici come filamenti per la stampa 3D.

Mentre altre materie plastiche come l’acrilonitrile-butadiene-stirene (ABS) sono spesso utilizzate nella stampa 3D, le bioplastiche come l’acido polilattico (PLA) sono popolari per la loro capacità di biodegradare, ma ci sono altri materiali superiori in quella zona; infatti, ricerche precedenti hanno dimostrato che i film sottili di altre bioplastiche come i poliidrossialcanoati (PHA) possono degradare in un tempo compreso tra 1,2 e 2,4 mesi. Ciò è promettente nell’eliminazione della quantità di rifiuti che potrebbe emergere dagli scarti della stampa 3D, con Anderson che ci ricorda che la plastica può impiegare “centinaia o migliaia di anni per degradarsi”, danneggiando ogni creatura vivente.

“La plastica è un inquinante tossico che provoca danni su larga scala a molte specie e ambienti diversi, ed è necessario trovare soluzioni per ridurre questo impatto”, afferma Anderson.

Le bioplastiche sono oggi utilizzate in molti progetti diversi, dalle applicazioni marine agli impianti medici alla produzione . Prodotti da verdure, sottoprodotti alimentari o microrganismi, le bioplastiche sono preferibili ai materiali di stampa a base oleosa, a livello ambientale. Sono anche convenzionalmente utilizzati nella fabbricazione di articoli come imballaggi, posate, cannucce e persino reti da pesca.

Nell’utilizzo di materie plastiche artificiali come il PLA, la biodegradabilità è un vantaggio, ma i componenti stampati possono richiedere anni per essere scomposti:

“Questo lo rende un materiale indesiderato per i prodotti che richiedono alti tassi di biodegradazione”, afferma Anderson.

PHA non è così noto nel complesso, e soprattutto non con utenti inesperti. Questo materiale si biodegrada più velocemente ma è più costoso, non così accessibile per i consumatori e Anderson sottolinea che spesso è difficile utilizzarlo su larga scala. Il PHA presenta anche svantaggi rispetto ad altre bioplastiche, offrendo meno resistenza, meno flessibilità e proprietà di fusione inferiori. Tuttavia, può essere utile se aggiunto ad altri materiali come il PLA.

“Esistono altre miscele PHA simili che sono state progettate per scopi simili e hanno anche mostrato un grande potenziale per uso commerciale, tuttavia è necessario svolgere ulteriori ricerche su diverse miscele PHA per espandere questo potenziale”, afferma Anderson.

I biopolimeri a base di alghe, sebbene siano ancora considerati più un nuovo materiale, sono come il PHA in quanto sono prodotti naturalmente e si biodegradano facilmente. Insieme ai materiali di stampa 3D, le materie plastiche di alghe vengono utilizzate anche per realizzare pellicole, posate e sacchetti di plastica.

“La plastica delle alghe è solo una delle tante nuove bioplastiche sviluppate e studiate per aiutare a ridurre l’inquinamento da plastica. Questi prodotti stanno iniziando a essere commercializzati più frequentemente e contribuiranno a ridurre al minimo l’inquinamento da plastica se usati su larga scala per sostituire la plastica a base di petrolio “, spiega Anderson.

Tuttavia, il PLA è uno dei preferiti nel settore della stampa 3D, a causa dell’accessibilità, della convenienza, dell’efficienza nella produzione e di una parvenza di biodegradabilità:

“Se i materiali PLA venissero gettati in discarica o abbandonati nell’ambiente, impiegherebbero diversi anni a degradarsi, causando inquinamento come quello delle normali materie plastiche”, afferma Anderson.

“Questo è ingannevole perché le aziende affermano che il PLA può degradarsi in circa 40-90 giorni, ma non è così se i materiali non sono in un ambiente di laboratorio controllato (PLA, 2019). Il PLA può degradare efficacemente solo in specifiche condizioni di compostaggio industriale con temperature pari o superiori a 55-70 gradi. “

L’uso di PHA e PLA per creare un composito per una maggiore resistenza e biodegradabilità potrebbe essere una buona soluzione, consentendo agli utenti il ​​meglio di entrambi i mondi.

“Sebbene queste bioplastiche abbiano ognuna le proprie qualità negative, possono essere miscelate in diversi rapporti per formare una nuova plastica desiderabile con le qualità benefiche di ciascuna di esse”, ha concluso Anderson.

“Queste nuove miscele potrebbero essere utilizzate per un’ampia gamma di applicazioni, dall’imballaggio alimentare ai filamenti per la stampa 3D. Le bioplastiche non possono risolvere del tutto la crisi dei rifiuti di plastica, ma possono limitare il futuro inquinamento causato dall’uso della plastica e contribuire a ridurre i danni causati dall’uomo “.

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