Pesquisadores da Chalmers University of Technology, Suécia, obtiveram sucesso na impressão 3-D com uma tinta à base de madeira de uma forma que imita a "ultraestrutura" única da madeira. Sua pesquisa pode revolucionar a fabricação de produtos verdes. Emulando a arquitetura celular natural da madeira, eles agora apresentam a capacidade de criar produtos verdes derivados de árvores, com propriedades únicas - tudo, desde roupas, embalagem, e móveis para produtos de saúde e higiene pessoal.

A forma como a madeira cresce é controlada por seu código genético, o que lhe confere propriedades únicas em termos de porosidade, tenacidade e resistência à torção. Mas a madeira tem limitações no que diz respeito ao processamento. Ao contrário de metais e plásticos, não pode ser derretido e facilmente remodelado, e em vez disso deve ser serrado, aplainado ou curvado. Processos que envolvem conversão, para fazer produtos como papel, cartão e têxteis, destruir a ultraestrutura subjacente, ou arquitetura das células da madeira. Mas a nova tecnologia agora apresentada permite que a madeira seja, na verdade, crescido exatamente na forma desejada para o produto final, por meio de impressão 3-D.

Ao converter previamente a polpa de madeira em um gel de nanocelulose, os pesquisadores da Chalmers já haviam conseguido criar um tipo de tinta que poderia ser impressa em 3D. Agora, eles apresentam uma grande progressão - interpretando e digitalizando com sucesso o código genético da madeira, para que possa instruir uma impressora 3-D.

Isso significa que agora, o arranjo das nanofibrilas de celulose pode ser controlado com precisão durante o processo de impressão, para realmente reproduzir a ultraestrutura desejável da madeira. Ser capaz de gerenciar a orientação e a forma significa que eles podem capturar as propriedades úteis da madeira natural.

“Este é um avanço na tecnologia de fabricação. Ele nos permite ir além dos limites da natureza, para criar novos sustentáveis, produtos verdes. Isso significa que aqueles produtos que hoje já são baseados na floresta podem agora ser impressos em 3D, em um tempo muito mais curto. E os metais e plásticos usados ​​atualmente na impressão 3-D podem ser substituídos por um renovável, alternativa sustentável, "diz o professor Paul Gatenholm, que liderou esta pesquisa no Wallenberg Wood Science Center da Chalmers University of Technology.

Outro avanço na pesquisa anterior é a adição de hemicelulose, um componente natural das células vegetais, ao gel de nanocelulose. A hemicelulose atua como uma cola, dando à celulose força suficiente para ser útil, de maneira semelhante ao processo natural de lignificação, através da qual as paredes celulares são construídas.

A nova tecnologia abre uma nova área de possibilidades. Os produtos à base de madeira agora podiam ser projetados e 'cultivados' sob encomenda - em uma escala de tempo muito reduzida em comparação com a madeira natural.

O grupo de Paul Gatenholm já desenvolveu um protótipo para um conceito inovador de embalagem. Eles imprimiram estruturas em favo de mel, com câmaras entre as paredes impressas, e então conseguiu encapsular partículas sólidas dentro dessas câmaras. A celulose tem excelentes propriedades de barreira ao oxigênio, o que significa que este pode ser um método promissor para a criação de embalagens herméticas para alimentos ou produtos farmacêuticos, por exemplo.

"A fabricação de produtos desta forma pode levar a uma enorme economia em termos de recursos e emissões prejudiciais, "diz ele." Imagine, por exemplo, se pudéssemos começar a imprimir embalagens localmente. Isso significaria uma alternativa para as indústrias de hoje, com grande dependência de plásticos e transporte de geração de C02. A embalagem pode ser projetada e fabricada sob encomenda, sem nenhum desperdício. "

Eles também desenvolveram protótipos para produtos de saúde e roupas. Outra área onde Paul Gatenholm vê um grande potencial para a tecnologia está no espaço, acreditando que ele oferece a primeira base de teste perfeita para desenvolver ainda mais a tecnologia.

"O material de origem das plantas é fantasticamente renovável, para que as matérias-primas possam ser produzidas no local durante viagens espaciais mais longas, ou na lua ou em Marte. Se você está cultivando alimentos, provavelmente haverá acesso à celulose e hemicelulose, "diz Paul Gatenholm.

Os pesquisadores já demonstraram com sucesso sua tecnologia em um workshop na Agência Espacial Europeia, ESA, e também estão trabalhando com a Florida Tech e a NASA em outro projeto, incluindo testes de materiais em microgravidade.

"Viajar no espaço sempre atuou como um catalisador para o desenvolvimento de materiais na Terra, " ele diz.

O artigo, "Materiais de árvores montados por impressão 3-D - tecido de madeira além dos limites da natureza, "é publicado em Materiais Aplicados Hoje . O artigo foi publicado pela primeira vez online em 1º de março de 2019, com a edição impressa aparecendo em junho de 2019.