El millor purificador d'aire per a fums d'impressores 3D i altres contaminants

La impressió 3D té un potencial increïble per a la fabricació. A mesura que la tecnologia madura i els preus baixen, ara és possible disposar d'impressores 3D als nostres tallers domèstics i a les aules de l'escola, cosa que permetrà que més gent es dediqui a la impressió 3D com a afició o fins i tot com a negoci.

Malauradament, les impressores 3D també poden afectar negativament la qualitat de l'aire interior a causa dels fums i altres contaminants que emeten. Per esbrinar quin purificador d'aire és millor per compensar els efectes de les impressores 3D, examinarem els contaminants que emeten les impressores i quins dispositius són bons per eliminar aquests contaminants de l'aire.

En un entorn industrial, sovint hi ha filtres i potents sistemes de ventilació per mantenir una qualitat de l'aire interior adequada, que es pot mesurar amb els estàndards del lloc de treball establerts per l'estat. Tanmateix, no hi ha res d'això per als usuaris domèstics o escolars d'impressores 3D. Com que aquesta tecnologia és relativament nova, hi ha poques regulacions i ningú està duent a terme inspeccions al vostre taller de casa per assegurar-vos que les emissions de la vostra impressora 3D compleixen els estàndards OSHA. Això vol dir que heu d'assegurar-vos que la qualitat de l'aire de casa vostra es mantingui segura i saludable. Una manera de fer-ho és utilitzar un purificador d'aire.

Els purificadors d'aire funcionen contra els fums i les partícules de les impressores 3D?

Les impressores 3D utilitzen diversos mètodes per crear formes tridimensionals, però la majoria de les impressores 3D disponibles comercialment per a particulars o petites empreses utilitzen un mètode anomenat deposició de polímers fosos (MPD). Aquest procés també s'anomena modelat de deposició fusionada (FDM). Les impressores MPD extrueixen plàstic a través d'un broquet, el fonen a temperatures de fins a 320 °C i el dipositen en capes fines que s'acumulen per formar l'objecte desitjat. Quan els plàstics s'escalfen a temperatures tan altes, els seus components comencen a descompondre's i s'alliberen a l'aire com a contaminants i fums molt fins. Un purificador d'aire hauria de ser capaç de reduir aquests tipus de contaminants a l'aire.

Ens centrarem aquí en la impressió 3D MPD. Les impressores MakerBot populars entren en aquesta categoria. És probable que altres tipus d'impressores 3D produeixin altres tipus de contaminants, però gairebé totes es basen en pols, aglutinants o materials de base de fusió, de manera que s'han de tenir en compte els sistemes de purificació d'aire independentment del tipus d'impressora que utilitzeu.

Tipus de contaminants a les impressores 3D

A causa del seu ús generalitzat, la majoria de proves de laboratori es van realitzar amb impressores 3D MPD. Aquestes impressores produeixen dos tipus de contaminants: compostos orgànics volàtils (COV) i partícules ultrafines (UFP).

vapors de plàstic (COV)

El plàstic utilitzat a les impressores 3D sol ser acrilonitril butadiè estirè (ABS) o àcid polilàctic (PLA). Tots dos plàstics emeten una sèrie de COV a temperatures tan elevades, com estirè, formaldehid, metacrilat de metil i cianur d'hidrogen. També es pot produir monòxid de carboni. La tecnologia de purificació d'aire adequada hauria de tenir en compte els COV, i no tots ho fan. Els filtres d'aire convencionals, com ara els filtres HEPA o els ionitzadors, estan dissenyats només per a partícules i no gasos i, per tant, són ineficaços contra la barreja nociva de COV alliberada durant el procés d'impressió 3D.

El plàstic ABS és potencialment més nociu perquè es fon a una temperatura més alta que el PLA i un punt de fusió més alt tendeix a provocar l'alliberament de compostos més tòxics (Stephens et al., 2013). Sabem que els fums de la fusió del plàstic són tòxics per a rates, ratolins i altres mamífers (Schaper, Thompson i Detwiler-Okabayashi, 1994). A més, molts materials bàsics per a impressores 3D contenen additius per donar color, flexibilitat, conductivitat elèctrica o altres propietats. Aquests additius poden alliberar encara més compostos orgànics volàtils tòxics (COV) a l'aire quan s'escalfen.

plàstics i partícules ultrafines

Una altra àrea problemàtica són les partícules ultrafines (UFP), que es creen quan els plàstics s'escalfen a temperatures tan elevades. Aquestes partícules, com els COV, són subproductes de les matèries primeres foses. Aquestes partícules poden tenir menys de 0,1 micròmetres de diàmetre i es poden inhalar fàcilment. Se sap poc sobre els efectes a llarg termini de la inhalació d'UFP de les impressores 3D, però el que és segur és que l'acumulació d'UFP no és bona per a vostè. A causa de la seva mida extremadament reduïda, els filtres d'aire existents requereixen una tecnologia especial per gestionar aquests contaminants. Els filtres d'aire convencionals solen gestionar partícules d'una mida determinada (normalment prometen que són més efectius en partícules de 0,3 micres d'ample), però els UFP solen ser més petits.

Aquests dos tipus de contaminants fan que les impressores 3D siguin un problema especialment complicat per als purificadors d'aire, que han de ser capaços de fer front a dos contaminants diferents: els COV i els UFP.

Quin tipus de purificador d'aire és millor per combatre la contaminació de les impressores 3D?

Cada tecnologia de purificació d'aire té els seus propis punts forts i febles, i no tots els purificadors d'aire poden gestionar tant partícules contaminants com compostos orgànics volàtils.

HEPA - Els filtres HEPA estan dissenyats segons un estàndard específic per eliminar el 99,97 per cent de les partícules de 0,3 micròmetres de mida. Com que les UFP de les impressores 3D poden ser tan petites com 0,1 micres, un filtre HEPA no les pot eliminar totes de l'aire. Tanmateix, aquestes petites partícules tendeixen a enganxar-se entre elles o a altres partícules de l'aire, fent-les més grans. Els estudis han demostrat que la concentració d'UFP a l'habitació es va reduir en un 98 per cent quan la pròpia impressora estava allotjada en un estoig amb un filtre HEPA. Així, un filtre HEPA pot ajudar a reduir la quantitat d'UFP a l'habitació, encara que no pugui eliminar-los tots. Tanmateix, els filtres HEPA no eliminen els compostos orgànics volàtils ni les olors del plàstic cremat.

filtre de carbó – Els filtres de carbó utilitzen carbó actiu per eliminar els compostos orgànics volàtils (COV) de l'aire. El carbó vegetal conté nombrosos llocs on les molècules de COV es poden enganxar, com un pany que s'ajusta a un forat de pany. Aquest procés, anomenat "adsorció", pot eliminar eficaçment tant els compostos orgànics volàtils com les olors de l'aire. El problema dels purificadors d'aire de carboni és que perden gradualment la seva eficàcia a mesura que el carboni "s'omple" de molècules de COV. En algun moment, el filtre no només deixa de funcionar, sinó que també comença a alliberar els mateixos compostos tòxics a l'aire. Per tant, s'han de substituir amb freqüència. A més, els filtres de carboni no poden filtrar determinats compostos com el monòxid de carboni i altres tipus de gasos. Com que els compostos orgànics volàtils emesos per les impressores 3D estan relacionats amb la fusió del plàstic, és possible que els filtres de carbó domèstics no siguin tan efectius per eliminar aquestes substàncies. Finalment, els filtres de carbó no capturen cap partícules contaminants, inclosos els UFP.

generador d'ozó – Els generadors d'ozó no només tenen una eficàcia limitada per eliminar gasos, sinó que també produeixen ozó nociu. Això també crea subproductes tòxics i, com que el plàstic de la impressora està calent, l'aire ja conté productes químics. A més, els generadors d'ozó no eliminen partícules, de manera que els UFP potencialment perillosos no es veuen afectats. A causa d'aquests factors, l'EPA recomana no utilitzar generadors d'ozó a l'interior.

ionitzador – Un ionitzador carrega elèctricament les partícules que hi passen, fent que s'agrupin i s'eliminin de l'aire. Tanmateix, aquest procés produeix ozó, la qual cosa significa que tenen els mateixos inconvenients que els generadors d'ozó. Els ionitzadors també són ineficaços contra els COV, de manera que no eliminen els subproductes tòxics del plàstic fos de les impressores 3D. Alguns purificadors d'aire tenen una secció especial de "ionització" que complementa la tecnologia principal del dispositiu.

PCO - Els purificadors d'aire PCO afirmen eliminar els compostos orgànics volàtils de l'aire mitjançant reaccions fotoquímiques. Tanmateix, els subproductes d'aquestes reaccions són imprevisibles i poden ser tòxics. A més, els purificadors d'aire PCO emeten una mica d'ozó i no són efectius contra els contaminants en partícules.

Les nostres recomanacions sobre substàncies nocives en la impressió 3D

Un híbrid de filtració de carboni i HEPA: com a alternativa, si la vostra situació personal o pressupost ho permet, potser voldreu considerar una unitat híbrida amb un nombre suficient de filtres de carboni i HEPA, ja que això pot ajudar a combatre les partícules i els COV creats per compostos d'impressores 3D. Tot i que les partícules orgàniques no es destrueixen, els filtres HEPA encara capturen els contaminants. Tingueu en compte que la capa de carboni ha de ser prou pesada (per exemple, més de 5 lliures) per absorbir adequadament els VOC (les capes primes es saturen ràpidament).

Altres maneres de millorar la qualitat de l'aire quan s'utilitza una impressora 3D

El pas més important quan s'utilitza una impressora 3D és utilitzar una ventilació adequada. Com que un procés d'impressió en 3D pot trigar hores o fins i tot dies, és probable que requereixi més d'una finestra oberta. Un ventilador d'escapament adequat que s'escapa cap a l'exterior aspirarà compostos orgànics volàtils (COV) i partícules fora de la casa, proporcionant un aire més net.

A mesura que s'entenen millor els perills potencials de l'ús d'impressores 3D, s'estan desenvolupant nous plàstics i materials bàsics que produeixen COV i UFP en quantitats més baixes. L'elecció de materials de base de baixes emissions també pot millorar la qualitat de l'aire interior.

L'ús de la impressora 3D en un recinte equipat amb un filtre HEPA és un mètode provat per fer-ho més segur. Tanmateix, actualment es venen molt poques impressores 3D amb tancaments. Afegir un recinte HEPA al vostre taller és una bona manera d'evitar molts dels problemes de qualitat de l'aire causats per les impressores 3D.

A mesura que la tecnologia d'impressió 3D es torna més disponible i assequible, també ho fa la nostra comprensió del seu impacte en la qualitat de l'aire interior i la nostra salut. Per tant, si teniu una impressora 3D a casa o a la feina, és important prendre una decisió informada a l'hora d'escollir un purificador d'aire per mantenir un ambient interior segur.