أفضل جهاز لتنقية الهواء من أبخرة الطابعات ثلاثية الأبعاد والملوثات الأخرى

تحمل الطباعة ثلاثية الأبعاد إمكانات مذهلة للتصنيع. فمع نضوج التكنولوجيا وانخفاض أسعارها، أصبح من الممكن الآن الحصول على طابعات ثلاثية الأبعاد في ورش العمل المنزلية والفصول الدراسية في المدارس، مما يسمح لمزيد من الأشخاص بممارسة الطباعة ثلاثية الأبعاد كهواية أو حتى عمل تجاري.

لسوء الحظ، يمكن للطابعات ثلاثية الأبعاد أن تؤثر سلباً أيضاً على جودة الهواء الداخلي بسبب الأبخرة والملوثات الأخرى التي تنبعث منها. لمعرفة أي جهاز لتنقية الهواء هو الأنسب لتعويض تأثيرات الطابعات ثلاثية الأبعاد، سنفحص الملوثات المنبعثة من الطابعات والأجهزة المناسبة تماماً لإزالة هذه الملوثات من الهواء.

في البيئة الصناعية، غالبًا ما تكون الفلاتر وأنظمة التهوية القوية موجودة للحفاظ على جودة الهواء الداخلي المناسبة، والتي يمكن قياسها وفقًا لمعايير مكان العمل التي وضعتها الحكومة. أما بالنسبة لمستخدمي الطابعات ثلاثية الأبعاد في المنازل أو المدارس، فلا يوجد شيء من هذا القبيل. نظرًا لأن هذه التكنولوجيا جديدة نسبيًا، لا يوجد سوى القليل من اللوائح التنظيمية ولا أحد يجري عمليات تفتيش لورشة العمل المنزلية للتأكد من أن انبعاثات الطابعة ثلاثية الأبعاد تفي بمعايير إدارة السلامة والصحة المهنية. وهذا يعني أنك بحاجة إلى ضمان أن تظل جودة الهواء في منزلك آمنة وصحية. إحدى طرق القيام بذلك هي استخدام جهاز تنقية الهواء.

هل تعمل أجهزة تنقية الهواء ضد الأبخرة والجسيمات المنبعثة من الطابعات ثلاثية الأبعاد؟

تستخدم الطابعات ثلاثية الأبعاد مجموعة متنوعة من الطرق لإنشاء أشكال ثلاثية الأبعاد، ولكن معظم الطابعات ثلاثية الأبعاد المتاحة تجارياً للأفراد أو الشركات الصغيرة تستخدم طريقة تسمى ترسيب البوليمر المنصهر (MPD). وتسمى هذه العملية أيضاً النمذجة بالترسيب المنصهر (FDM). تقوم طابعات MPD ببثق البلاستيك من خلال فوهة، وتذوبه في درجات حرارة تصل إلى 320 درجة مئوية وترسبه في طبقات رقيقة يتم بناؤها لتشكيل الجسم المطلوب. عندما يتم تسخين البلاستيك إلى درجات حرارة عالية كهذه، تبدأ مكوناته بالتحلل وتنطلق في الهواء كملوثات وأبخرة دقيقة جداً. يجب أن يكون جهاز تنقية الهواء قادراً على تقليل هذه الأنواع من الملوثات في الهواء.

سنركز هنا على الطباعة ثلاثية الأبعاد MPD. تندرج طابعات MakerBot الشهيرة ضمن هذه الفئة. من المحتمل أن تنتج الأنواع الأخرى من الطابعات ثلاثية الأبعاد أنواعًا أخرى من الملوثات، ولكن جميعها تقريبًا تعتمد على المساحيق أو المواد الرابطة أو ذوبان المواد الأساسية، لذا يجب النظر في أنظمة تنقية الهواء بغض النظر عن نوع الطابعة التي تستخدمها.

أنواع المواد الضارة في الطابعات ثلاثية الأبعاد

نظرًا لانتشار استخدامها على نطاق واسع، تم إجراء معظم الاختبارات المعملية باستخدام طابعات MPD ثلاثية الأبعاد. وتنتج هذه الطابعات نوعين من الملوثات: المركبات العضوية المتطايرة والجسيمات متناهية الصغر.

أبخرة البلاستيك (المركبات العضوية المتطايرة)

وعادةً ما يكون البلاستيك المستخدم في الطابعات ثلاثية الأبعاد إما أكريلونيتريل بوتادين ستايرين (ABS) أو حمض البولي لاكتيك (PLA). تنبعث من كلا النوعين من البلاستيك مجموعة من المركبات العضوية المتطايرة في درجات الحرارة المرتفعة هذه، بما في ذلك الستايرين والفورمالديهايد وميثيل الميثاكريليت وسيانيد الهيدروجين. كما يمكن أن ينتج أول أكسيد الكربون. يجب أن تأخذ تقنية تنقية الهواء المناسبة المركبات العضوية المتطايرة في الحسبان، وليس جميعها. ففلاتر الهواء التقليدية مثل مرشحات الهواء التقليدية مثل مرشحات HEPA أو المؤينات مصممة فقط للجسيمات وليس الغازات، وبالتالي فهي غير فعالة ضد المزيج الضار من المركبات العضوية المتطايرة المنبعثة أثناء عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد.

من المحتمل أن يكون بلاستيك ABS أكثر ضررًا لأنه يذوب عند درجة حرارة أعلى من بلاستيك PLA، وتميل نقطة الانصهار الأعلى إلى التسبب في إطلاق المزيد من المركبات السامة (ستيفنز وآخرون، 2013). نحن نعلم أن الأبخرة الناتجة عن ذوبان البلاستيك سامة للجرذان والفئران والثدييات الأخرى (شيبر وتومسون وديتويلر-أوكاباياشي، 1994). وبالإضافة إلى ذلك، تحتوي العديد من المواد الأساسية للطابعات ثلاثية الأبعاد على مواد مضافة لإضفاء اللون أو المرونة أو التوصيل الكهربائي أو غيرها من الخصائص. ويمكن لهذه المواد المضافة أن تطلق المزيد من المركبات العضوية المتطايرة السامة في الهواء عند تسخينها.

البلاستيك والجسيمات متناهية الصغر

وثمة مشكلة أخرى تتمثل في الجسيمات متناهية الصغر (UFP)، والتي تنتج عند تسخين البلاستيك إلى درجات حرارة عالية. ومثلها مثل المركبات العضوية المتطايرة، فإن هذه الجسيمات هي منتجات ثانوية للمواد الخام المنصهرة. يمكن أن يكون قطر هذه الجسيمات أقل من 0.1 ميكرومتر ويمكن استنشاقها بسهولة. لا يُعرف سوى القليل عن الآثار طويلة الأجل لاستنشاق الجسيمات غير المشبعة بالفلور أوكتين من الطابعات ثلاثية الأبعاد، ولكن المؤكد أن تراكم هذه الجسيمات ليس جيداً بالنسبة لك. ونظراً لصغر حجمها الشديد، تتطلب مرشحات الهواء الحالية تقنية متخصصة للتعامل مع هذه الملوثات. يمكن لمرشحات الهواء التقليدية عادةً التعامل مع الجسيمات ذات حجم معين (عادةً ما تكون أكثر فعالية على الجسيمات التي يبلغ عرضها 0.3 ميكرون)، ولكن عادةً ما تكون الفينول الخماسي الكلور UFPs أصغر من ذلك.

هذان النوعان من الملوثات يجعلان من الطابعات ثلاثية الأبعاد مشكلة صعبة بشكل خاص بالنسبة لأجهزة تنقية الهواء، والتي يجب أن تكون قادرة على التعامل مع نوعين مختلفين من الملوثات: المركبات العضوية المتطايرة والمركبات العضوية المتطايرة.

ما نوع جهاز تنقية الهواء الأنسب لمكافحة التلوث الناتج عن الطابعات ثلاثية الأبعاد؟

لكل تقنية من تقنيات تنقية الهواء نقاط القوة والضعف الخاصة بها، ولا يمكن لجميع أجهزة تنقية الهواء التعامل مع كل من الملوثات الجسيمية والمركبات العضوية المتطايرة.

HEPA - تم تصميم فلاتر HEPA وفقًا لمعيار محدد لإزالة 99.97 في المائة من الجسيمات التي يبلغ حجمها 0.3 ميكرون. ونظرًا لأن الجسيمات غير المنفصلة من الطابعات ثلاثية الأبعاد يمكن أن تكون صغيرة بحجم 0.1 ميكرون، لا يمكن لمرشح HEPA إزالتها كلها من الهواء. ومع ذلك، فإن هذه الجسيمات الصغيرة تميل إلى الالتصاق ببعضها البعض أو بجزيئات أخرى في الهواء، مما يجعلها أكبر حجمًا. وقد أظهرت الدراسات أنه عند وضع الطابعة نفسها في حاوية مزودة بفلتر HEPA، انخفض تركيز الجسيمات الدقيقة جداً في الغرفة بنسبة 98%. وبالتالي، يمكن أن يساعد مرشح HEPA في تقليل كمية الملوثات العضوية الثابتة في الغرفة، حتى لو لم يتمكن من إزالتها كلها. ومع ذلك، فإن مرشحات HEPA لا تزيل المركبات العضوية المتطايرة أو الروائح من البلاستيك المحترق.

فلتر الكربون - تستخدم مرشحات الكربون الكربون المنشط لإزالة المركبات العضوية المتطايرة (VOCs) من الهواء. ويحتوي الكربون على العديد من المواقع التي يمكن أن تنحصر فيها جزيئات المركبات العضوية المتطايرة مثل القفل الذي يوضع في ثقب المفتاح. يمكن لهذه العملية، المعروفة باسم "الامتزاز"، أن تزيل بفعالية كلاً من المركبات العضوية المتطايرة والروائح من الهواء. تكمن مشكلة أجهزة تنقية الهواء الكربونية في أنها تفقد فعاليتها تدريجيًا عندما "يمتلئ" الكربون بجزيئات المركبات العضوية المتطايرة. في مرحلة ما، لا يتوقف الفلتر عن العمل فحسب، بل يبدأ أيضًا في إطلاق نفس المركبات السامة مرة أخرى في الهواء. لذلك، يجب استبدالها بشكل متكرر. بالإضافة إلى ذلك، لا يمكن لمرشحات الكربون تصفية بعض المركبات مثل أول أكسيد الكربون وأنواع أخرى من الغازات. ونظراً لأن المركبات العضوية المتطايرة المنبعثة من الطابعات ثلاثية الأبعاد مرتبطة بذوبان البلاستيك، فقد لا تكون مرشحات الكربون المنزلية فعالة في إزالة هذه المواد. وأخيراً، لا تلتقط مرشحات الكربون أي ملوثات جسيمية، بما في ذلك الملوثات العضوية المتطايرة.

مولد الأوزون - لا تتمتع مولدات الأوزون بفعالية محدودة في إزالة الغازات فحسب، بل إنها تنتج أيضًا أوزونًا ضارًا. ينتج عن ذلك أيضًا منتجات ثانوية سامة، ولأن البلاستيك في الطابعة ساخن، فإن الهواء يحتوي بالفعل على مواد كيميائية. بالإضافة إلى ذلك، لا تقوم مولدات الأوزون بإزالة الجسيمات، لذلك لا تتأثر الجسيمات التي يحتمل أن تكون خطرة. وبسبب هذه العوامل، لا تشجع وكالة حماية البيئة على استخدام مولدات الأوزون في الأماكن المغلقة.

المؤين - يقوم المؤين بشحن الجسيمات التي تتدفق عبره كهربائيًا، مما يجعلها تتجمع معًا وتنفصل عن الهواء. ومع ذلك، فإن هذه العملية تنتج الأوزون، مما يعني أن لها نفس عيوب مولدات الأوزون. كما أن أجهزة تنقية الهواء المؤينة غير فعالة ضد المركبات العضوية المتطايرة، لذا فهي لا تزيل المنتجات الثانوية السامة للبلاستيك المذاب من الطابعات ثلاثية الأبعاد. تحتوي بعض أجهزة تنقية الهواء على قسم "تأيين" خاص يكمل التقنية الرئيسية للجهاز.

PCO - تزعم أجهزة تنقية الهواء PCO أنها تستطيع إزالة المركبات العضوية المتطايرة من الهواء باستخدام تفاعلات كيميائية ضوئية. ومع ذلك، فإن المنتجات الثانوية لهذه التفاعلات لا يمكن التنبؤ بها ويمكن أن تكون سامة. بالإضافة إلى ذلك، تنبعث من أجهزة تنقية الهواء PCO بعض الأوزون ولا تكون فعالة ضد ملوثات الجسيمات.

توصياتنا بشأن المواد الضارة في الطباعة ثلاثية الأبعاد

مزيج من فلاتر الكربون ومرشحات HEPA - بدلاً من ذلك، إذا كان وضعك الشخصي أو ميزانيتك تسمح بذلك، قد ترغب في التفكير في وحدة هجينة تحتوي على عدد كافٍ من مرشحات الكربون ومرشحات HEPA، حيث يمكن أن يساعد ذلك في مكافحة الجسيمات والمركبات العضوية المتطايرة الناتجة عن مركبات الطابعة ثلاثية الأبعاد. على الرغم من عدم تدمير الجسيمات العضوية، إلا أن مرشحات HEPA لا تزال تلتقط الملوثات. لاحظ أن طبقة الكربون يجب أن تكون ثقيلة بما فيه الكفاية (على سبيل المثال، أكثر من 5 أرطال) لامتصاص المركبات العضوية المتطايرة بشكل كافٍ (الطبقات الرقيقة تتشبع بسرعة).

طرق أخرى لتحسين جودة الهواء عند استخدام طابعة ثلاثية الأبعاد

أهم خطوة عند استخدام طابعة ثلاثية الأبعاد هي استخدام تهوية كافية. نظرًا لأن عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد قد تستغرق ساعات أو حتى أيام، فمن المحتمل أن يتطلب ذلك أكثر من نافذة مفتوحة. ستعمل مروحة العادم المناسبة التي تخرج إلى الخارج على سحب المركبات العضوية المتطايرة والجسيمات خارج المنزل للحصول على هواء أنظف.

نظرًا لأن المخاطر المحتملة لاستخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد أصبحت مفهومة بشكل أفضل، يتم تطوير مواد بلاستيكية ومواد أساسية جديدة تنتج مستويات أقل من المركبات العضوية المتطايرة والمركبات العضوية المتطايرة غير الملوثة. كما يمكن أن يؤدي اختيار المواد الأساسية منخفضة الانبعاثات إلى تحسين جودة الهواء الداخلي.

يعد استخدام الطابعة ثلاثية الأبعاد في حاوية مزودة بفلتر HEPA طريقة مجربة لجعلها أكثر أمانًا. ومع ذلك، لا يُباع حاليًا سوى عدد قليل جدًا من الطابعات ثلاثية الأبعاد المزودة بمرفقات. تعد إضافة حاوية HEPA إلى ورشتك طريقة رائعة لتجنب العديد من مشاكل جودة الهواء التي تسببها الطابعات ثلاثية الأبعاد.

كلما أصبحت تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد متوفرة وبأسعار معقولة، ازداد فهمنا لتأثيرها على جودة الهواء الداخلي وصحتنا. لذلك، إذا كان لديك طابعة ثلاثية الأبعاد في منزلك أو مكان عملك، فمن المهم اتخاذ قرار مستنير عند اختيار جهاز تنقية الهواء للحفاظ على بيئة داخلية آمنة.