El mejor purificador de aire para los vapores de las impresoras 3D y otros contaminantes

La impresión 3D tiene un potencial increíble para la fabricación. A medida que la tecnología madura y los precios bajan, ya es posible tener impresoras 3D en nuestros talleres domésticos y aulas escolares, lo que permite a más personas dedicarse a la impresión 3D como hobby o incluso como negocio.

Por desgracia, las impresoras 3D también pueden afectar negativamente a la calidad del aire interior debido a los vapores y otros contaminantes que emiten. Para saber qué purificador de aire es el más adecuado para contrarrestar los efectos de las impresoras 3D, examinaremos los contaminantes que emiten las impresoras y qué dispositivos son los más adecuados para eliminar estos contaminantes del aire.

En un entorno industrial, suele haber filtros y potentes sistemas de ventilación para mantener una calidad adecuada del aire interior, que puede medirse en función de las normas establecidas por el gobierno para el lugar de trabajo. Para los usuarios domésticos o escolares de impresoras 3D, sin embargo, no hay nada de esto. Dado que esta tecnología es relativamente nueva, existen pocas normativas y nadie realiza inspecciones de su taller doméstico para garantizar que las emisiones de su impresora 3D cumplen las normas de la OSHA. Esto significa que tienes que asegurarte de que la calidad del aire en tu casa sigue siendo segura y saludable. Una forma de hacerlo es utilizar un purificador de aire.

¿Funcionan los purificadores de aire contra los vapores y partículas de las impresoras 3D?

Las impresoras 3D utilizan diversos métodos para crear formas tridimensionales, pero la mayoría de las impresoras 3D disponibles en el mercado para particulares o pequeñas empresas utilizan un método denominado deposición de polímero fundido (MPD). Este proceso también se denomina modelado por deposición fundida (FDM). Las impresoras MPD extruden plástico a través de una boquilla, lo funden a temperaturas de hasta 320 °C y lo depositan en finas capas que se acumulan para formar el objeto deseado. Cuando los plásticos se calientan a temperaturas tan altas, sus componentes empiezan a descomponerse y se liberan al aire en forma de contaminantes y vapores muy finos. Un purificador de aire debe ser capaz de reducir este tipo de contaminantes en el aire.

Aquí nos centraremos en la impresión 3D MPD. Las populares impresoras MakerBot entran en esta categoría. Otros tipos de impresoras 3D probablemente producirán otros tipos de contaminantes, pero casi todas se basan en polvos, aglutinantes o la fusión de materiales base, por lo que los sistemas de purificación de aire deben ser considerados independientemente del tipo de impresora que utilice.

Tipos de sustancias nocivas en las impresoras 3D

Debido a su uso generalizado, la mayoría de las pruebas de laboratorio se han realizado con impresoras 3D MPD. Estas impresoras producen dos tipos de contaminantes: compuestos orgánicos volátiles (COV) y partículas ultrafinas (PUF).

Vapores de plástico (COV)

El plástico utilizado en las impresoras 3D suele ser acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) o ácido poliláctico (PLA). Ambos plásticos emiten una serie de COV a temperaturas tan elevadas, como estireno, formaldehído, metacrilato de metilo y cianuro de hidrógeno. También puede producirse monóxido de carbono. La tecnología de purificación del aire adecuada tendría que tener en cuenta los COV, y no todas lo hacen. Los filtros de aire convencionales, como los filtros HEPA o los ionizadores, sólo están diseñados para partículas y no para gases, por lo que son ineficaces contra la mezcla nociva de COV que se libera durante el proceso de impresión 3D.

El plástico ABS es potencialmente más nocivo, ya que se funde a mayor temperatura que el PLA, y un punto de fusión más alto tiende a provocar la liberación de más compuestos tóxicos (Stephens et al., 2013). Sabemos que los vapores procedentes de la fusión del plástico son tóxicos para ratas, ratones y otros mamíferos (Schaper, Thompson y Detwiler-Okabayashi, 1994). Además, muchos materiales de base para impresoras 3D contienen aditivos para conferirles color, flexibilidad, conductividad eléctrica u otras propiedades. Estos aditivos pueden liberar al aire compuestos orgánicos volátiles (COV) aún más tóxicos cuando se calientan.

Plásticos y partículas ultrafinas

Otro aspecto problemático son las partículas ultrafinas (PUF), que se producen cuando los plásticos se calientan a temperaturas tan elevadas. Al igual que los COV, estas partículas son subproductos de las materias primas fundidas. Estas partículas pueden tener un diámetro inferior a 0,1 micrómetros y son fácilmente inhalables. Se sabe poco sobre los efectos a largo plazo de la inhalación de UFP procedentes de impresoras 3D, pero lo que es seguro es que su acumulación no es buena para la salud. Debido a su tamaño extremadamente pequeño, los filtros de aire existentes requieren una tecnología especializada para tratar estos contaminantes. Los filtros de aire convencionales suelen ser capaces de tratar partículas de cierto tamaño (normalmente prometen ser más eficaces con partículas de 0,3 micras de ancho), pero los UFP suelen ser más pequeños.

Estos dos tipos de contaminantes convierten a las impresoras 3D en un problema especialmente delicado para los purificadores de aire, que deben ser capaces de hacer frente a dos contaminantes diferentes: COV y UFP.

¿Qué tipo de purificador de aire es el más adecuado para combatir la contaminación de las impresoras 3D?

Cada tecnología de purificación del aire tiene sus propios puntos fuertes y débiles, y no todos los purificadores de aire pueden tratar tanto las partículas contaminantes como los compuestos orgánicos volátiles.

HEPA - Los filtros HEPA están diseñados según una norma específica para eliminar el 99,97% de las partículas de 0,3 micras de tamaño. Dado que las UFP de las impresoras 3D pueden ser tan pequeñas como 0,1 micras, un filtro HEPA no puede eliminarlas todas del aire. Sin embargo, estas diminutas partículas tienden a adherirse entre sí o a otras partículas del aire, lo que las agranda. Los estudios han demostrado que cuando la propia impresora se colocaba en un recinto con un filtro HEPA, la concentración de UFP en la habitación se reducía en un 98%. Por tanto, un filtro HEPA puede ayudar a reducir la cantidad de UFP en la habitación, aunque no pueda eliminarlos todos. Sin embargo, los filtros HEPA no eliminan los compuestos orgánicos volátiles ni los olores del plástico quemado.

Filtro de carbón - Los filtros de carbón utilizan carbón activado para eliminar los compuestos orgánicos volátiles (COV) del aire. El carbón contiene numerosos sitios donde las moléculas de COV pueden quedar atrapadas, como una cerradura que encaja en el ojo de una cerradura. Este proceso, conocido como "adsorción", puede eliminar eficazmente tanto los compuestos orgánicos volátiles como los olores del aire. El problema de los purificadores de aire de carbono es que pierden gradualmente su eficacia a medida que el carbono se "llena" de moléculas de COV. En algún momento, el filtro no sólo deja de funcionar, sino que empieza a liberar de nuevo los mismos compuestos tóxicos al aire. Por lo tanto, es necesario sustituirlos con frecuencia. Además, los filtros de carbón no pueden filtrar determinados compuestos, como el monóxido de carbono y otros tipos de gases. Dado que los compuestos orgánicos volátiles emitidos por las impresoras 3D están relacionados con la fusión del plástico, los filtros de carbono domésticos pueden no ser tan eficaces a la hora de eliminar estas sustancias. Por último, los filtros de carbono no capturan ninguna partícula contaminante, incluidos los UFP.

Generador de ozono - Los generadores de ozono no sólo tienen una eficacia limitada en la eliminación de gases, sino que también producen ozono nocivo. Esto también produce subproductos tóxicos, y como el plástico de la impresora está caliente, el aire ya contiene sustancias químicas. Además, los generadores de ozono no eliminan las partículas, por lo que los UFP potencialmente peligrosos no se ven afectados. Debido a estos factores, la EPA desaconseja el uso de generadores de ozono en interiores.

Ionizador - Un ionizador carga eléctricamente las partículas que circulan por él, haciendo que se agrupen y se separen del aire. Sin embargo, este proceso produce ozono, lo que significa que tienen las mismas desventajas que los generadores de ozono. Los ionizadores tampoco son eficaces contra los COV, por lo que no eliminan los subproductos tóxicos del plástico fundido de las impresoras 3D. Algunos purificadores de aire tienen una sección especial de "ionización" que complementa la tecnología principal del aparato.

OPC - Los purificadores de aire PCO afirman que pueden eliminar los compuestos orgánicos volátiles del aire mediante reacciones fotoquímicas. Sin embargo, los subproductos de estas reacciones son impredecibles y pueden ser tóxicos. Además, los purificadores de aire PCO emiten ozono y no son eficaces contra las partículas contaminantes.

Nuestras recomendaciones sobre sustancias nocivas en la impresión 3D

Un híbrido de filtración de carbono y HEPA - Alternativamente, si su situación personal o su presupuesto se lo permiten, puede considerar una unidad híbrida con un número suficiente de filtros de carbono y HEPA, ya que esto puede ayudar a combatir las partículas y los COV creados por los compuestos de las impresoras 3D. Aunque las partículas orgánicas no se destruyen, los filtros HEPA siguen atrapando los contaminantes. Tenga en cuenta que la capa de carbono debe ser lo suficientemente pesada (por ejemplo, más de 1,5 kg) para absorber suficientemente los COV (las capas finas se saturan rápidamente).

Otras formas de mejorar la calidad del aire al utilizar una impresora 3D

El paso más importante cuando se utiliza una impresora 3D es utilizar una ventilación adecuada. Dado que un proceso de impresión 3D puede durar horas o incluso días, es probable que esto requiera algo más que una ventana abierta. Un extractor adecuado que salga al exterior extraerá los compuestos orgánicos volátiles (COV) y las partículas de la casa para conseguir un aire más limpio.

A medida que se conocen mejor los peligros potenciales del uso de impresoras 3D, se están desarrollando nuevos plásticos y materiales de base que producen niveles más bajos de COV y UFP. Elegir materiales de base con bajas emisiones también puede mejorar la calidad del aire interior.

Utilizar la impresora 3D en una carcasa equipada con un filtro HEPA es un método probado para hacerla más segura. Sin embargo, actualmente se venden muy pocas impresoras 3D con carcasa. Añadir una carcasa HEPA a su taller es una forma estupenda de evitar muchos de los problemas de calidad del aire causados por las impresoras 3D.

A medida que la tecnología de impresión 3D se hace más accesible y asequible, también aumenta nuestra comprensión de su impacto en la calidad del aire interior y en nuestra salud. Por lo tanto, si tiene una impresora 3D en su casa o lugar de trabajo, es importante tomar una decisión informada a la hora de elegir un purificador de aire para mantener un ambiente interior seguro.