Valorizzazione dei rifiuti attraverso la produzione additiva in un contesto di simbiosi industriale ricerca che arriva dal Portogallo

I RICERCATORI PORTOGHESI CHIEDONO UNA RICERCA PIÙ AMPIA SUI MATERIALI DI STAMPA 3D CIRCOLARI

I ricercatori dell’Universidade NOVA de Lisboa (UNIDEMI) hanno evidenziato la necessità di ulteriori ricerche sulla circolarità nel settore della stampa 3D.

A seguito di un’approfondita revisione letteraria, il team ha scoperto che i rifiuti industriali vengono raramente riutilizzati nella stampa 3D e che è stata fatta poca ricerca e sviluppo per affrontare questo problema. In particolare, i ricercatori hanno identificato i rifiuti polimerici come materiale riciclabile che potrebbe essere utilizzato sia per migliorare la redditività aziendale che per ridurre la produzione di rifiuti.

“I rifiuti di plastica sembrano essere il materiale che è spesso un punto di interesse negli studi, e alcuni hanno identificato possibili strade per avere reti di simbiosi industriale all’interno dell’industria AM”, hanno affermato i ricercatori nel loro articolo. “Questo potrebbe essere più redditizio e ottenere un reale impatto positivo sul nostro pianeta”.

La stampa 3D si è dimostrata efficace negli ultimi anni nel consentire alle aziende di abbracciare la produzione distribuita, e questo di per sé comporta vantaggi ambientali. L’utilizzo di un unico processo per modificare e produrre in modo flessibile prodotti complessi è intrinsecamente più veloce e produce meno rifiuti rispetto alle tecniche di produzione centralizzate.

Tuttavia, nonostante i vantaggi in termini di efficienza derivanti dall’uso dell’additivo, c’è un crescente consenso del settore sul fatto che è necessario fare di più per evitare il “greenwashing” delle tecnologie. L’ AMGTA , ad esempio, ha recentemente scoperto che in alcuni casi la stampa 3D ha un’impronta di carbonio maggiore (per kg di materiale) rispetto alle sue controparti convenzionali.

Altrove, un professore del Massachusetts Institute of Technology ha sostenuto che negli studi si pone troppa enfasi sull’energia spesa piuttosto che sui materiali in lavorazione. Il team UNIDEMI ha adottato un approccio simile nel suo articolo e ha cercato di esplorare il potenziale della “simbiosi” dei materiali all’interno della stampa 3D.

Per raggiungere questo obiettivo, i ricercatori hanno condotto una revisione della letteratura, in cui hanno studiato lo stato attuale della ricerca sugli additivi basata sulla circolarità e hanno identificato potenziali materiali di scarto che potrebbero essere utilizzati come materia prima completamente riciclata.

Nonostante abbiano esaminato 32 studi, i ricercatori hanno inizialmente scoperto che esistono pochissimi dati sulla natura dei rifiuti prodotti durante la stampa 3D. Per restringere i risultati a qualcosa di quantificabile, il team di UNIDEMI ha quindi applicato una serie di algoritmi di parole chiave, che li ha lasciati con cinque documenti come base per la loro revisione.

In uno degli studi, un team della Michigan Technological University ha utilizzato un sistema Gigabot X FGF per testare tre materie prime ABS e PP realizzate con polimeri riciclati. Un altro dei progetti, con sede presso TU Delft , ha adottato un approccio diverso e ha utilizzato i gusci di cozze sprecati di un’azienda di pesce come materiale di stampa 3D simile alla ceramica.

Non sorprende che il noto sostenitore dell’open source Joshua Pearce sia stato anche coinvolto in tre dei cinque casi di test, e ognuno ha prodotto filamenti di stampa 3D utilizzabili. Tuttavia, il team ha messo in dubbio la scalabilità di ciò che avevano scoperto, dato che nel progetto TU Delft, ad esempio, l’azienda privata aveva bisogno di sterilizzare i gusci prima della spedizione.

Per rendere la simbiosi più praticabile, i ricercatori hanno suggerito che chiunque fosse responsabile della lavorazione del materiale potesse commercializzarlo, formando una “rete di simbiosi industriale”. All’interno di queste reti, il team ha teorizzato che una varietà di materiali a base di legno, plastica o metallo potrebbe essere adottata per i prodotti di stampa 3D per l’uso finale.

Nel complesso, il gruppo UNIDEMI ha concluso che sarebbe necessaria una maggiore collaborazione per sviluppare efficacemente tali materiali, mentre le considerazioni finanziarie sarebbero fondamentali per la loro adozione. Con ulteriori ricerche sulla stampa circolare, il team spera che alla fine si possano trovare nuovi metodi per affrontare gli obiettivi di sostenibilità delle Nazioni Unite.

Bio-materiali della stampa 3D

Sebbene molti fotopolimeri popolari provengano ancora da sostanze chimiche a base di petrolio, i ricercatori stanno sperimentando sempre più alternative più sostenibili.

Scienziati dell’Università di Vilnius con sede in Lituania e dell’Università di Tecnologia di Kaunas hanno creato una resina riciclabile per la stampa 3D O3P . Il materiale a base di semi di soia è progettato per sostituire la plastica derivata dal petrolio nei servizi di produzione di piccoli lotti.

Un team dell’Università di Friburgo ha anche sviluppato un nuovo materiale ecologico , ma lo ha basato invece sul polimero di lignina organica. Secondo gli scienziati, il loro filamento biosintetico ha potenziali applicazioni leggere o industriali.

Covestro , nel frattempo, ha commercializzato la sua nuova gamma Addigy di filamenti sostenibili . Ciascun polimero, progettato specificamente per affrontare l’economia circolare, è stato costruito utilizzando plastica riciclata o CO 2 .

I risultati dei ricercatori sono descritti in dettaglio nel loro documento intitolato “ Valorizzazione dei rifiuti attraverso la produzione additiva in un contesto di simbiosi industriale . “La ricerca è stata coautrice di Inês A. Ferreira, Radu Godina e Helena Carvalho.

I cinque documenti di ricerca evidenziati nella recensione letteraria del team includono:

” Applicazioni green fab lab di produzione additiva basata su polimeri di scarto su vasta area “
” Materiali locali e riciclabili per la produzione additiva: stampa 3D con gusci di cozze “
” Concetto di economia circolare nella produzione additiva “
” Stampa 3-D con fabbricazione di particelle fuse: ottimizzazione dei materiali riciclati e proprietà meccaniche “
” Proprietà meccaniche e applicazioni della produzione additiva basata sull’estrusione di materiale particellare di policarbonato riciclato “.

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