Genecis, transforma desechos alimentarios en filamentos 3D
Genecis Bioindustries Inc. es una joven empresa canadiense que utiliza una variedad de tecnologías avanzadas para convertir los residuos de alimentos en polihidroxialcanoato (PHA), plásticos biodegradables producidos por fermentación bacteriana. Estos materiales se pueden convertir en filamentos de impresión 3D, lo que eventualmente podría permitir la fabricación de piezas más respetuosas con el medio ambiente. De hecho, el PHA es un plástico que se descompone completamente en la naturaleza en un año y en menos de diez años en un entorno marino. Nos reunimos con Michael Willamson, Gerente de polímeros en Genecis, para obtener más información sobre el proceso de fabricación del PHA y su impacto en la industria de la impresión 3D y, en general, en la fabricación.
3DN: ¿Puede presentar a Genecis y describir su vínculo con la impresión 3D?
Genecis Bioindustries Inc. es una empresa de biotecnología limpia que convierte los desechos de alimentos en productos de alto valor. La primera línea de productos que vendemos es polihidroxialcanoatos (PHA), un polímero totalmente biodegradable que se degrada fácilmente en ambientes marinos y terrestres en un año y tiene propiedades superiores a los plásticos convencionales, como el polipropileno y el polietileno. Específicamente, los PHA tienen las siguientes características físicas/químicas: biocompatibilidad, baja permeabilidad al agua y alta resistencia térmica. Además, los PHA pueden mezclarse con diversos plásticos derivados del petróleo y reciclarse fácilmente para formar resinas compuestas. Los filamentos de impresión 3D son una excelente aplicación para PHA. Se pueden combinar con PLA, ABS o bioplásticos a base de almidón, ofreciendo mejores características físicas a los productos impresos finales.
El equipo de Genecis
3DN: ¿Cómo se le ocurrió a Genecis la idea de convertir los desechos de alimentos en bioplásticos?
Luna Yu, fundadora de Genecis, realizó una importante investigación sobre la digestión anaeróbica (un proceso biológico natural de degradación de la materia orgánica en ausencia de oxígeno). Se dio cuenta de que era posible dividirla en dos etapas. Mayor fermentación microbiana. El primer paso es producir un conjunto intermedio de bacterias especializado que pueda comer carbono y producir PHA. Estos forman una familia de polímeros biodegradables de alta calidad con funcionalidades superiores a los plásticos comunes y cientos de aplicaciones en muchas industrias.
3DN: ¿Puedes describir con más detalle el proceso de fabricación del PHA?
Nuestro proceso de desarrollo se da en 3 pasos. Primero, los desechos orgánicos se descomponen en ácidos grasos volátiles en un cultivo bacteriano. Luego, los ácidos grasos se agregan a otro cultivo de bacterias especialmente seleccionado para producir PHA en sus células. Posteriormente, un proceso de extracción abre las células, luego recolecta y purifica el plástico. Todo este proceso se lleva a cabo durante un período de siete días, una alternativa mucho más rápida que los procesos convencionales como el biogás, que puede demorar hasta 21 días.
3DN: ¿Cuáles son las ventajas del plástico desarrollado por Genecis en comparación con los plásticos «tradicionales», especialmente los compatibles con la impresión 3D?
Aunque las mezclas de PLA/PHA ya están en el mercado para aplicaciones de impresión 3D, la PHA de Genecis tiene muchas ventajas. Es un copolímero de PHB y PHV (simplemente llamado PHBV). El PHB solo es un material duro y resistente que comparte propiedades muy similares a las de PLA. El PHV, por otro lado, es mucho más suave y dúctil que el PHB o el PLA, y al cambiar la composición de los monómeros en nuestro polímero, podemos producir un plástico puro, sin mezcla, con una amplia gama de propiedades que no encontramos en el PLA.
El líquido contiene las bacterias que generarán el PHA. (Créditos: Genecis)
Otra ventaja es que el PHA se degrada mucho más rápidamente en condiciones ambientales normales (ambientes terrestres y marinos). Los PHA pueden degradarse en ambientes aeróbicos y anaeróbicos sin la formación de subproductos tóxicos. De hecho, el PHA es producido por bacterias, a diferencia del PLA polimerizado químicamente. Como resultado, estos bioplásticos de PHA pueden ser fácilmente degradados por bacterias y otros microorganismos a temperatura ambiente.
3DN: ¿Es vuestro material compatible con todas las impresoras FDM? ¿Hay especificaciones técnicas a tener en cuenta?
Genecis PHA será compatible con la mayoría de las impresoras 3D FDM y con otros equipos de fabricación industrial. El volumen, la velocidad de extrusión y la temperatura de enfriamiento dependen del proceso. Estos parámetros están actualmente siendo examinados y estudiados con nuestros polímeros.
El PHA se comienza a formar en pequeños gránulos (Créditos: Genecis)
3DN: ¿Cuál es la diferencia entre PHA y PLA, especialmente en términos de biodegradabilidad y compostabilidad?
El PLA amorfo ordinario es frágil y tiene poca resistencia a los golpes y desgarros, lo que puede dañarlo en el momento del impacto. También tiene una baja temperatura de distorsión térmica (55-65 ° C), lo que significa que no se puede utilizar para aplicaciones donde la temperatura está por encima de la temperatura ambiente, como las tazas de café. El PLA también tiene una permeabilidad al oxígeno y al agua mucho más alta que la mayoría de los otros plásticos, lo que lo hace inadecuado para aplicaciones como botellas de refrescos o cualquier cosa diseñada para durar.
El PLA se biodegrada en pocos meses en condiciones de compostaje industrial, donde la alta temperatura (> 55 ° C) y la humedad promueven la degradación. Sin embargo, el PLA es más resistente a la biodegradación en condiciones ambientales terrestres normales. El PLA no se biodegrada fácilmente en ambientes marinos, lo que contribuye a la contaminación plástica de los océanos junto con los plásticos convencionales a base de petróleo. Las tasas estimadas de biodegradación de PLA son alrededor de 80 años, excepto en un compostador industrial.
(Créditos: Genecis)
En contraste, los PHA se biodegradan mucho más rápidamente en ambientes terrestres y marinos. El PHA se produce por polimerización microbiana y no por polimerización química. La PHA es sintetizada por microorganismos en forma de una molécula de almacenamiento de carbono. Como resultado, los microorganismos descomponen fácilmente el PHA para acceder al carbono almacenado y lo utilizan en el metabolismo celular. En particular, el PHA tiene una degradabilidad mucho mejor que la PLA en ambientes marinos: un estudio muestra una degradación del 50 al 80% del PHA en condiciones marinas es de 12 meses. En comparación, el PLA solo mostró una degradación de 5 a 8% sobre la misma duración.
3DN: ¿Cuáles son los proyectos futuros de Genecis?
Genecis tiene varios proyectos en desarrollo. En los próximos meses, validaremos nuestros parámetros operativos para una serie de aplicaciones industriales, incluidos los procesos de extrusión, inyección y moldeo por soplado a gran escala. Otro objetivo importante para 2020 será cuantificar la relación entre nuestros parámetros de procesamiento, los parámetros de nuestro proceso de fabricación y las propiedades de nuestros polímeros mediante la aplicación de esquemas de inteligencia artificial utilizando datos experimentales recopilados.
(Créditos: Genecis)
Genecis también está encargando una instalación de demostración. Esta planta podrá convertir 3 toneladas de desechos orgánicos por semana en gránulos de PHA listos para usar. Este paso será el último antes de la comercialización a gran escala de nuestra tecnología.
3DN: ¿Unas últimas palabras para nuestros lectores?
Los consumidores ahora son conscientes de que la contaminación plástica es un problema real para nuestro planeta y son más sensibles al plástico biodegradable. Debemos continuar promoviendo este mensaje, además de reconocer los problemas del desperdicio de alimentos y la cantidad de desperdicios producidos. Promover nuestra solución es extremadamente útil ya que aborda estos problemas. Para comercializar efectivamente nuestra tecnología, se necesita el apoyo de consumidores, corporaciones y gobiernos. Encuentre más información en nuestro sitio web AQUÍ.
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