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El nuevo filamento para la impresión 3D fabricado con residuos de biodiésel

Publicado el junio 5, 2024 por Carol S.

El crecimiento demográfico, la industrialización y el crecimiento de la actividad económica están aumentando la demanda de energía y una mayor necesidad de fuentes de combustible renovables como el biodiésel, el biogás y el bioetanol. Estos combustibles pretenden mitigar el efecto invernadero y se derivan de recursos renovables. Por ejemplo, se prevé que la producción de biodiésel crezca un 4,5% anualmente. Sin embargo, esta rápida expansión también conlleva desventajas como el aumento de residuos, entre ellos, el glicerol y una mezcla conocida como Materia Orgánica No Glicerol (MONG), que actualmente se deposita en vertederos.

Para reducir la huella de carbono derivada de la producción de biodiésel, se están estudiando alternativas al vertido de estos materiales. Una solución prometedora es convertir el MONG en un producto de valor añadido. Por otra parte, la demanda de soluciones respetuosas con el medio ambiente y de materiales de origen biológico en la impresión 3D es cada vez mayor. Los ácidos grasos de los desechos de biodiésel que contiene el MONG, pueden utilizarse para fabricar filamentos. Sin embargo, aún hay pocos datos sobre su resistencia, y las propiedades de la Materia Orgánica No Glicerol pueden variar en función del proceso de producción y del sustrato utilizado, como la soja o la colza.

Estructura de la superficie y formación de grumos del MONG. (A) sin tratar (B) tratado con ácido y (C) tratado con ácido y peróxido.

Por este motivo, recientemente los científicos han analizado los posibles usos y propiedades del MONG y han descubierto que podría utilizarse como copolímero. Para mejorar su estabilidad como copolímero y filamento NFC, se llevaron a cabo varios experimentos. En la fase de tratamiento, los investigadores combinaron la mezcla resultante de copolímero MONG con termoplásticos para producir un material apto para la impresión 3D. En el primer análisis, se examinó el MONG procedente de plantas de procesamiento de biodiésel de soja en tres estados diferentes: sin tratar, tratado con ácido, y tratado con ácido y peróxido. Los resultados mostraron que el MONG sin tratar, al ser sólido, sería difícil de manejar en la impresión 3D, mientras que el MONG tratado es firme y maleable.

La composición superficial también muestra que la formación de grumos de la mezcla de MONG tratada con ácido y peróxido es más fuerte, lo que favorecería la compatibilidad entre el MONG y el polímero para el modelado por deposición fundida. La estabilidad térmica del MONG tratado también es más prometedora y muestra una menor pérdida de peso al aumentar la temperatura. Por lo tanto, la mezcla tratada es más adecuada para sustituir a los polímeros sintéticos en los compuestos de fibras naturales y podría utilizarse para la extrusión de filamentos y la mezcla de polímeros en el futuro.

Muestras MONG. (A) sin tratar, (B) tratadas con ácido, y (C) tratadas con ácido + peróxido.

La transformación de MONG ofrece un potencial considerable y el proceso puede utilizarse no solo con biodiésel de soja, sino también con otros materiales como biogás, etanol e incluso aceite de cocina usado. Como copolímero, el MONG puede reducir la proporción de polímeros sintéticos en los plásticos reforzados con fibras naturales, lo que no solamente es sostenible, sino que también permite reutilizar los desechos y materiales restantes de la producción de biocombustibles. Si las investigaciones continúan, el MONG podría tomar un papel clave en las futuras tecnologías de producción sostenible. Puedes consultar el artículo científico aquí.

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*Créditos de todas las fotos: University of Louisville

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