Ο καλύτερος καθαριστής αέρα για τους ατμούς του εκτυπωτή 3D και άλλους ρύπους

Η τρισδιάστατη εκτύπωση έχει απίστευτες δυνατότητες για την κατασκευή. Καθώς η τεχνολογία ωριμάζει και οι τιμές πέφτουν, είναι πλέον δυνατό να έχουμε τρισδιάστατους εκτυπωτές στα οικιακά εργαστήρια και στις σχολικές αίθουσες, επιτρέποντας σε περισσότερους ανθρώπους να ασχοληθούν με την τρισδιάστατη εκτύπωση ως χόμπι ή ακόμη και ως επιχείρηση.

Δυστυχώς, οι τρισδιάστατοι εκτυπωτές μπορούν επίσης να επηρεάσουν αρνητικά την ποιότητα του εσωτερικού αέρα λόγω των ατμών και άλλων ρύπων που εκπέμπουν. Για να μάθετε ποιος καθαριστής αέρα είναι ο καταλληλότερος για να αντισταθμίσει τις επιπτώσεις των τρισδιάστατων εκτυπωτών, θα εξετάσουμε τους ρύπους που εκπέμπουν οι εκτυπωτές και ποιες συσκευές είναι κατάλληλες για την απομάκρυνση αυτών των ρύπων από τον αέρα.

Σε ένα βιομηχανικό περιβάλλον, συχνά υπάρχουν φίλτρα και ισχυρά συστήματα εξαερισμού για τη διατήρηση της κατάλληλης ποιότητας του αέρα εσωτερικού χώρου, η οποία μπορεί να μετρηθεί με βάση τα πρότυπα χώρου εργασίας που έχουν καθοριστεί από την κυβέρνηση. Για τους οικιακούς ή σχολικούς χρήστες τρισδιάστατων εκτυπωτών, ωστόσο, δεν υπάρχει τίποτα από αυτά. Επειδή αυτή η τεχνολογία είναι σχετικά νέα, υπάρχουν λίγοι κανονισμοί και κανείς δεν πραγματοποιεί επιθεωρήσεις στο εργαστήριο του σπιτιού σας για να διασφαλίσει ότι οι εκπομπές του τρισδιάστατου εκτυπωτή σας πληρούν τα πρότυπα OSHA. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να διασφαλίσετε ότι η ποιότητα του αέρα στο σπίτι σας παραμένει ασφαλής και υγιής. Ένας τρόπος για να το κάνετε αυτό είναι να χρησιμοποιήσετε έναν καθαριστή αέρα.

Λειτουργούν οι καθαριστές αέρα κατά των ατμών και των σωματιδίων από τους τρισδιάστατους εκτυπωτές;

Οι τρισδιάστατοι εκτυπωτές χρησιμοποιούν διάφορες μεθόδους για τη δημιουργία τρισδιάστατων σχημάτων, αλλά οι περισσότεροι εμπορικά διαθέσιμοι τρισδιάστατοι εκτυπωτές για ιδιώτες ή μικρές επιχειρήσεις χρησιμοποιούν μια μέθοδο που ονομάζεται εναπόθεση λιωμένου πολυμερούς (MPD). Αυτή η διαδικασία ονομάζεται επίσης Fused Deposition Modelling (FDM). Οι εκτυπωτές MPD εξάγουν πλαστικό μέσω ενός ακροφυσίου, το λιώνουν σε θερμοκρασίες έως 320 °C και το εναποθέτουν σε λεπτά στρώματα που δημιουργούνται για να σχηματίσουν το επιθυμητό αντικείμενο. Όταν τα πλαστικά θερμαίνονται σε τόσο υψηλές θερμοκρασίες, τα συστατικά τους αρχίζουν να διασπώνται και απελευθερώνονται στον αέρα ως πολύ λεπτοί ρύποι και ατμοί. Ένας καθαριστής αέρα θα πρέπει να είναι σε θέση να μειώσει αυτούς τους τύπους ρύπων στον αέρα.

Εδώ θα επικεντρωθούμε στην τρισδιάστατη εκτύπωση MPD. Οι δημοφιλείς εκτυπωτές MakerBot ανήκουν σε αυτή την κατηγορία. Άλλοι τύποι τρισδιάστατων εκτυπωτών θα παράγουν πιθανότατα άλλους τύπους ρύπων, αλλά σχεδόν όλοι βασίζονται σε σκόνες, συνδετικά υλικά ή στην τήξη βασικών υλικών, οπότε τα συστήματα καθαρισμού του αέρα θα πρέπει να εξετάζονται ανεξάρτητα από τον τύπο του εκτυπωτή που χρησιμοποιείτε.

Τύποι επιβλαβών ουσιών σε εκτυπωτές 3D

Λόγω της ευρείας χρήσης τους, οι περισσότερες εργαστηριακές δοκιμές έχουν διεξαχθεί με τρισδιάστατους εκτυπωτές MPD. Αυτοί οι εκτυπωτές παράγουν δύο τύπους ρύπων: πτητικές οργανικές ενώσεις (VOC) και υπερλεπτά σωματίδια (UFP).

Πλαστικοί ατμοί (VOC)

Το πλαστικό που χρησιμοποιείται στους τρισδιάστατους εκτυπωτές είναι συνήθως είτε ακρυλονιτριλοβουταδιενικό στυρένιο (ABS) είτε πολυγαλακτικό οξύ (PLA). Και τα δύο πλαστικά εκπέμπουν μια σειρά πτητικών οργανικών ενώσεων σε τόσο υψηλές θερμοκρασίες, συμπεριλαμβανομένου του στυρενίου, της φορμαλδεΰδης, του μεθακρυλικού μεθυλίου και του υδροκυανίου. Μπορεί επίσης να παραχθεί μονοξείδιο του άνθρακα. Η σωστή τεχνολογία καθαρισμού του αέρα θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη τις πτητικές οργανικές ενώσεις, και δεν το κάνουν όλες. Τα συμβατικά φίλτρα αέρα, όπως τα φίλτρα HEPA ή οι ιονιστές, είναι σχεδιασμένα μόνο για σωματίδια και όχι για αέρια και επομένως είναι αναποτελεσματικά έναντι του επιβλαβούς μείγματος πτητικών οργανικών ενώσεων που απελευθερώνεται κατά τη διαδικασία τρισδιάστατης εκτύπωσης.

Το πλαστικό ABS είναι δυνητικά πιο επιβλαβές, καθώς λιώνει σε υψηλότερη θερμοκρασία από το PLA και το υψηλότερο σημείο τήξης τείνει να προκαλεί την απελευθέρωση περισσότερων τοξικών ενώσεων (Stephens et al., 2013). Γνωρίζουμε ότι οι ατμοί από την τήξη του πλαστικού είναι τοξικοί για τους αρουραίους, τα ποντίκια και άλλα θηλαστικά (Schaper, Thompson & Detwiler-Okabayashi, 1994). Επιπλέον, πολλά βασικά υλικά για τρισδιάστατους εκτυπωτές περιέχουν πρόσθετα για να προσδώσουν χρώμα, ευελιξία, ηλεκτρική αγωγιμότητα ή άλλες ιδιότητες. Αυτά τα πρόσθετα μπορούν να απελευθερώσουν ακόμη περισσότερες τοξικές πτητικές οργανικές ενώσεις (VOC) στον αέρα όταν θερμαίνονται.

Πλαστικά και υπέρλεπτα σωματίδια

Ένας άλλος προβληματικός τομέας είναι τα υπέρλεπτα σωματίδια (UFP), τα οποία παράγονται όταν τα πλαστικά θερμαίνονται σε τόσο υψηλές θερμοκρασίες. Όπως και οι πτητικές οργανικές ενώσεις, τα σωματίδια αυτά είναι παραπροϊόντα των λιωμένων πρώτων υλών. Τα σωματίδια αυτά μπορεί να έχουν διάμετρο μικρότερη από 0,1 μικρόμετρα και εισπνέονται εύκολα. Λίγα είναι γνωστά για τις μακροπρόθεσμες επιπτώσεις της εισπνοής UFP από τους τρισδιάστατους εκτυπωτές, αλλά αυτό που είναι βέβαιο είναι ότι η συσσώρευση UFP δεν σας κάνει καλό. Λόγω του εξαιρετικά μικρού μεγέθους τους, τα υπάρχοντα φίλτρα αέρα απαιτούν εξειδικευμένη τεχνολογία για να χειριστούν αυτούς τους ρύπους. Τα συμβατικά φίλτρα αέρα μπορούν συνήθως να χειριστούν σωματίδια συγκεκριμένου μεγέθους (συνήθως υπόσχονται να είναι πιο αποτελεσματικά σε σωματίδια πλάτους 0,3 microns), αλλά τα UFP είναι συνήθως μικρότερα.

Αυτοί οι δύο τύποι ρύπων καθιστούν τους τρισδιάστατους εκτυπωτές ένα ιδιαίτερα δύσκολο πρόβλημα για τους καθαριστές αέρα, οι οποίοι πρέπει να είναι σε θέση να αντιμετωπίσουν δύο διαφορετικούς ρύπους: VOCs και UFPs.

Ποιος τύπος καθαριστή αέρα είναι ο καταλληλότερος για την καταπολέμηση της ρύπανσης από εκτυπωτές 3D;

Κάθε τεχνολογία καθαρισμού αέρα έχει τα δικά της πλεονεκτήματα και αδυναμίες και δεν μπορούν όλοι οι καθαριστές αέρα να αντιμετωπίσουν τόσο τους σωματιδιακούς ρύπους όσο και τις πτητικές οργανικές ενώσεις.

HEPA - Τα φίλτρα HEPA έχουν σχεδιαστεί σύμφωνα με ένα συγκεκριμένο πρότυπο για την απομάκρυνση του 99,97% των σωματιδίων μεγέθους 0,3 μικρομέτρων. Δεδομένου ότι τα UFP από τους τρισδιάστατους εκτυπωτές μπορεί να είναι τόσο μικρά όσο 0,1 μικρά, ένα φίλτρο HEPA δεν μπορεί να τα απομακρύνει όλα από τον αέρα. Ωστόσο, αυτά τα μικροσκοπικά σωματίδια τείνουν να κολλούν μεταξύ τους ή με άλλα σωματίδια στον αέρα, καθιστώντας τα μεγαλύτερα. Μελέτες έχουν δείξει ότι όταν ο ίδιος ο εκτυπωτής τοποθετήθηκε σε ένα περίβλημα με φίλτρο HEPA, η συγκέντρωση των UFPs στο δωμάτιο μειώθηκε κατά 98%. Επομένως, ένα φίλτρο HEPA μπορεί να συμβάλει στη μείωση της ποσότητας των UFPs στο δωμάτιο, ακόμη και αν δεν μπορεί να τα απομακρύνει όλα. Ωστόσο, τα φίλτρα HEPA δεν απομακρύνουν τις πτητικές οργανικές ενώσεις ή τις οσμές από το καμένο πλαστικό.

Φίλτρο άνθρακα - Τα φίλτρα άνθρακα χρησιμοποιούν ενεργό άνθρακα για την απομάκρυνση των πτητικών οργανικών ενώσεων (VOC) από τον αέρα. Ο άνθρακας περιέχει πολυάριθμες θέσεις όπου τα μόρια των πτητικών οργανικών ενώσεων μπορούν να παγιδευτούν, όπως μια κλειδαριά που ταιριάζει σε μια κλειδαρότρυπα. Αυτή η διαδικασία, γνωστή ως "προσρόφηση", μπορεί να απομακρύνει αποτελεσματικά τόσο τις πτητικές οργανικές ενώσεις όσο και τις οσμές από τον αέρα. Το πρόβλημα με τους καθαριστές αέρα με άνθρακα είναι ότι χάνουν σταδιακά την αποτελεσματικότητά τους καθώς ο άνθρακας "γεμίζει" με μόρια VOC. Κάποια στιγμή, το φίλτρο όχι μόνο σταματά να λειτουργεί, αλλά αρχίζει και να απελευθερώνει τις ίδιες τοξικές ενώσεις πίσω στον αέρα. Ως εκ τούτου, πρέπει να αντικαθίστανται συχνά. Επιπλέον, τα φίλτρα άνθρακα δεν μπορούν να φιλτράρουν ορισμένες ενώσεις, όπως το μονοξείδιο του άνθρακα και άλλα είδη αερίων. Δεδομένου ότι οι πτητικές οργανικές ενώσεις που εκπέμπονται από τους τρισδιάστατους εκτυπωτές σχετίζονται με το λιώσιμο του πλαστικού, τα οικιακά φίλτρα άνθρακα ενδέχεται να μην είναι τόσο αποτελεσματικά στην απομάκρυνση αυτών των ουσιών. Τέλος, τα φίλτρα άνθρακα δεν συλλαμβάνουν σωματιδιακούς ρύπους, συμπεριλαμβανομένων των UFP.

Γεννήτρια όζοντος - Οι γεννήτριες όζοντος όχι μόνο έχουν περιορισμένη αποτελεσματικότητα στην απομάκρυνση των αερίων, αλλά παράγουν και επιβλαβές όζον. Αυτό παράγει επίσης τοξικά υποπροϊόντα, και επειδή το πλαστικό στον εκτυπωτή είναι ζεστό, ο αέρας περιέχει ήδη χημικές ουσίες. Επιπλέον, οι γεννήτριες όζοντος δεν απομακρύνουν τα σωματίδια, οπότε δεν επηρεάζονται τα δυνητικά επικίνδυνα UFP. Λόγω αυτών των παραγόντων, η EPA αποθαρρύνει τη χρήση γεννητριών όζοντος σε εσωτερικούς χώρους.

Ιονιστής - Ένας ιονιστής φορτίζει ηλεκτρικά τα σωματίδια που ρέουν μέσα από αυτόν, με αποτέλεσμα να συσσωρεύονται και να διαχωρίζονται από τον αέρα. Ωστόσο, η διαδικασία αυτή παράγει όζον, πράγμα που σημαίνει ότι έχουν τα ίδια μειονεκτήματα με τις γεννήτριες όζοντος. Οι ιονιστές είναι επίσης αναποτελεσματικοί έναντι των πτητικών οργανικών ενώσεων, επομένως δεν απομακρύνουν τα τοξικά παραπροϊόντα του λιωμένου πλαστικού από τους τρισδιάστατους εκτυπωτές. Ορισμένοι καθαριστές αέρα διαθέτουν ένα ειδικό τμήμα "ιονισμού" που συμπληρώνει την κύρια τεχνολογία της συσκευής.

PCO - Οι καθαριστές αέρα PCO ισχυρίζονται ότι μπορούν να απομακρύνουν τις πτητικές οργανικές ενώσεις από τον αέρα χρησιμοποιώντας φωτοχημικές αντιδράσεις. Ωστόσο, τα παραπροϊόντα αυτών των αντιδράσεων είναι απρόβλεπτα και μπορεί να είναι τοξικά. Επιπλέον, οι καθαριστές αέρα PCO εκπέμπουν κάποιο όζον και δεν είναι αποτελεσματικοί έναντι των σωματιδιακών ρύπων.

Οι συστάσεις μας για τις επιβλαβείς ουσίες στην τρισδιάστατη εκτύπωση

Ένα υβρίδιο φίλτρων άνθρακα και HEPA - Εναλλακτικά, αν η προσωπική σας κατάσταση ή ο προϋπολογισμός σας το επιτρέπει, ίσως θελήσετε να εξετάσετε το ενδεχόμενο μιας υβριδικής μονάδας με επαρκή αριθμό φίλτρων άνθρακα και HEPA, καθώς αυτό μπορεί να βοηθήσει στην καταπολέμηση των σωματιδίων και των πτητικών οργανικών ενώσεων που δημιουργούνται από τις ενώσεις του τρισδιάστατου εκτυπωτή. Ενώ τα οργανικά σωματίδια δεν καταστρέφονται, τα φίλτρα HEPA εξακολουθούν να συλλαμβάνουν τους ρύπους. Σημειώστε ότι το στρώμα άνθρακα θα πρέπει να είναι αρκετά βαρύ (π.χ. πάνω από 5 κιλά) για να απορροφά επαρκώς τις πτητικές οργανικές ενώσεις (τα λεπτά στρώματα κορεστούν γρήγορα).

Άλλοι τρόποι βελτίωσης της ποιότητας του αέρα κατά τη χρήση εκτυπωτή 3D

Το πιο σημαντικό βήμα κατά τη χρήση ενός τρισδιάστατου εκτυπωτή είναι ο επαρκής εξαερισμός. Δεδομένου ότι μια διαδικασία τρισδιάστατης εκτύπωσης μπορεί να διαρκέσει ώρες ή και ημέρες, αυτό πιθανότατα θα απαιτήσει κάτι περισσότερο από ένα ανοιχτό παράθυρο. Ένας κατάλληλος ανεμιστήρας εξάτμισης που βγάζει προς τα έξω θα τραβήξει τις πτητικές οργανικές ενώσεις (VOC) και τα σωματίδια έξω από το σπίτι για καθαρότερο αέρα.

Καθώς οι πιθανοί κίνδυνοι από τη χρήση τρισδιάστατων εκτυπωτών γίνονται καλύτερα κατανοητοί, αναπτύσσονται νέα πλαστικά και βασικά υλικά που παράγουν χαμηλότερα επίπεδα πτητικών οργανικών ενώσεων και UFP. Η επιλογή υλικών βάσης χαμηλών εκπομπών μπορεί επίσης να βελτιώσει την ποιότητα του αέρα εσωτερικών χώρων.

Η χρήση του τρισδιάστατου εκτυπωτή σε περίβλημα εξοπλισμένο με φίλτρο HEPA είναι μια αποδεδειγμένη μέθοδος για να γίνει ασφαλέστερος. Ωστόσο, πολύ λίγοι τρισδιάστατοι εκτυπωτές πωλούνται σήμερα με περίβλημα. Η προσθήκη ενός περιβλήματος HEPA στο εργαστήριό σας είναι ένας πολύ καλός τρόπος για να αποφύγετε πολλά από τα προβλήματα ποιότητας του αέρα που προκαλούν οι τρισδιάστατοι εκτυπωτές.

Καθώς η τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης γίνεται όλο και πιο διαθέσιμη και προσιτή, αυξάνεται και η κατανόηση των επιπτώσεών της στην ποιότητα του αέρα εσωτερικών χώρων και στην υγεία μας. Επομένως, εάν έχετε έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή στο σπίτι ή στο χώρο εργασίας σας, είναι σημαντικό να λάβετε μια τεκμηριωμένη απόφαση κατά την επιλογή ενός καθαριστή αέρα για τη διατήρηση ενός ασφαλούς εσωτερικού περιβάλλοντος.