O melhor purificador de ar para vapores de impressoras 3D e outros poluentes

A impressão 3D tem um potencial incrível para o fabrico. À medida que a tecnologia amadurece e os preços baixam, é agora possível ter impressoras 3D nas nossas oficinas domésticas e nas salas de aula das escolas, permitindo que mais pessoas se dediquem à impressão 3D como passatempo ou mesmo como negócio.

Infelizmente, as impressoras 3D também podem afetar negativamente a qualidade do ar interior devido aos vapores e outros poluentes que emitem. Para descobrir qual o purificador de ar mais adequado para compensar os efeitos das impressoras 3D, vamos examinar os poluentes emitidos pelas impressoras e quais os dispositivos mais adequados para remover esses poluentes do ar.

Num ambiente industrial, é frequente existirem filtros e sistemas de ventilação potentes para manter a qualidade do ar interior adequada, que pode ser medida em relação às normas do local de trabalho estabelecidas pelo governo. No entanto, para os utilizadores domésticos ou escolares de impressoras 3D, não existe nada disto. Uma vez que esta tecnologia é relativamente nova, existem poucos regulamentos e ninguém efectua inspecções à sua oficina doméstica para garantir que as emissões da sua impressora 3D cumprem as normas OSHA. Isto significa que tem de garantir que a qualidade do ar em sua casa permanece segura e saudável. Uma forma de o fazer é utilizar um purificador de ar.

Os purificadores de ar funcionam contra os vapores e as partículas das impressoras 3D?

As impressoras 3D utilizam uma variedade de métodos para criar formas tridimensionais, mas a maioria das impressoras 3D disponíveis no mercado para particulares ou pequenas empresas utiliza um método designado por Deposição de polímero fundido (MPD). Este processo é também designado por Modelação por Deposição Fundida (FDM). As impressoras MPD extrudem o plástico através de um bocal, derretem-no a temperaturas até 320 °C e depositam-no em camadas finas que são construídas para formar o objeto desejado. Quando os plásticos são aquecidos a temperaturas tão elevadas, os seus componentes começam a decompor-se e são libertados para o ar sob a forma de poluentes e vapores muito finos. Um purificador de ar deve ser capaz de reduzir este tipo de poluentes no ar.

Iremos centrar-nos aqui na impressão 3D MPD. As populares impressoras MakerBot enquadram-se nesta categoria. É provável que outros tipos de impressoras 3D produzam outros tipos de poluentes, mas quase todos eles se baseiam em pós, aglutinantes ou na fusão de materiais de base, pelo que os sistemas de purificação do ar devem ser considerados independentemente do tipo de impressora que utiliza.

Tipos de substâncias nocivas nas impressoras 3D

Devido à sua utilização generalizada, a maioria dos testes laboratoriais foi efectuada com impressoras 3D MPD. Estas impressoras produzem dois tipos de poluentes: compostos orgânicos voláteis (COV) e partículas ultrafinas (UFP).

Vapores de plástico (COV)

O plástico utilizado nas impressoras 3D é geralmente o acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) ou o ácido poliláctico (PLA). Ambos os plásticos emitem uma série de COV a temperaturas tão elevadas, incluindo estireno, formaldeído, metacrilato de metilo e cianeto de hidrogénio. O monóxido de carbono também pode ser produzido. A tecnologia correta de purificação do ar teria de ter em conta os COV, e nem todas o fazem. Os filtros de ar convencionais, como os filtros HEPA ou os ionizadores, foram concebidos apenas para partículas e não para gases, pelo que são ineficazes contra a mistura nociva de COV libertada durante o processo de impressão 3D.

O plástico ABS é potencialmente mais nocivo, uma vez que derrete a uma temperatura mais elevada do que o PLA, e um ponto de fusão mais elevado tende a provocar a libertação de mais compostos tóxicos (Stephens et al., 2013). Sabemos que os vapores da fusão do plástico são tóxicos para ratos, ratazanas e outros mamíferos (Schaper, Thompson & Detwiler-Okabayashi, 1994). Além disso, muitos materiais de base para impressoras 3D contêm aditivos para conferir cor, flexibilidade, condutividade eléctrica ou outras propriedades. Estes aditivos podem libertar compostos orgânicos voláteis (COV) ainda mais tóxicos para o ar quando aquecidos.

Plásticos e partículas ultrafinas

Outra área problemática é a das partículas ultrafinas (UFP), que são produzidas quando os plásticos são aquecidos a temperaturas tão elevadas. Tal como os COV, estas partículas são subprodutos das matérias-primas fundidas. Estas partículas podem ter menos de 0,1 micrómetros de diâmetro e são facilmente inaladas. Pouco se sabe sobre os efeitos a longo prazo da inalação de UFP das impressoras 3D, mas o que é certo é que a acumulação de UFP não é boa para si. Devido ao seu tamanho extremamente pequeno, os filtros de ar existentes requerem tecnologia especializada para lidar com estes contaminantes. Os filtros de ar convencionais conseguem normalmente lidar com partículas de um determinado tamanho (normalmente prometem ser mais eficazes em partículas com 0,3 mícrones de largura), mas os UFP são normalmente mais pequenos.

Estes dois tipos de contaminantes tornam as impressoras 3D num problema particularmente complicado para os purificadores de ar, que têm de ser capazes de lidar com dois contaminantes diferentes: COVs e UFPs.

Que tipo de purificador de ar é mais adequado para combater a poluição das impressoras 3D?

Cada tecnologia de purificação do ar tem os seus próprios pontos fortes e fracos e nem todos os purificadores de ar conseguem tratar tanto as partículas poluentes como os compostos orgânicos voláteis.

HEPA - Os filtros HEPA são concebidos de acordo com uma norma específica para remover 99,97% das partículas com 0,3 mícron de tamanho. Uma vez que as UFPs das impressoras 3D podem ser tão pequenas como 0,1 mícron, um filtro HEPA não consegue removê-las todas do ar. No entanto, estas partículas minúsculas tendem a aderir umas às outras ou a outras partículas no ar, tornando-as maiores. Estudos demonstraram que, quando a própria impressora foi colocada num compartimento com um filtro HEPA, a concentração de UFPs na sala foi reduzida em 98%. Um filtro HEPA pode, portanto, ajudar a reduzir a quantidade de UFPs na sala, mesmo que não os consiga remover a todos. No entanto, os filtros HEPA não removem os compostos orgânicos voláteis ou os odores do plástico queimado.

Filtro de carvão - Os filtros de carvão utilizam carvão ativado para remover os compostos orgânicos voláteis (COV) do ar. O carbono contém numerosos locais onde as moléculas de COV podem ficar presas, como uma fechadura que se encaixa num buraco de fechadura. Este processo, conhecido como "adsorção", pode remover eficazmente tanto os compostos orgânicos voláteis como os odores do ar. O problema dos purificadores de ar de carbono é que perdem gradualmente a sua eficácia à medida que o carbono se "enche" de moléculas de COV. A dada altura, o filtro não só deixa de funcionar, como também começa a libertar os mesmos compostos tóxicos de volta para o ar. Por conseguinte, têm de ser substituídos frequentemente. Além disso, os filtros de carbono não conseguem filtrar certos compostos, como o monóxido de carbono e outros tipos de gases. Uma vez que os compostos orgânicos voláteis emitidos pelas impressoras 3D estão relacionados com a fusão do plástico, os filtros de carvão domésticos podem não ser tão eficazes na remoção destas substâncias. Por último, os filtros de carbono não captam quaisquer partículas poluentes, incluindo os UFP.

Gerador de ozono - Os geradores de ozono não só têm uma eficácia limitada na remoção de gases, como também produzem ozono nocivo. Isto também produz subprodutos tóxicos e, como o plástico da impressora está quente, o ar já contém químicos. Além disso, os geradores de ozono não removem as partículas, pelo que os UFPs potencialmente perigosos não são afectados. Devido a estes factores, a EPA desaconselha a utilização de geradores de ozono em espaços interiores.

Ionizador - Um ionizador carrega eletricamente as partículas que passam por ele, fazendo com que se aglomerem e se separem do ar. No entanto, este processo produz ozono, o que significa que têm as mesmas desvantagens que os geradores de ozono. Os ionizadores também não são eficazes contra os COV, pelo que não removem os subprodutos tóxicos do plástico derretido das impressoras 3D. Alguns purificadores de ar têm uma secção especial de "ionização" que complementa a tecnologia principal do aparelho.

PCO - Os purificadores de ar PCO afirmam que podem remover compostos orgânicos voláteis do ar através de reacções fotoquímicas. No entanto, os subprodutos destas reacções são imprevisíveis e podem ser tóxicos. Além disso, os purificadores de ar PCO emitem algum ozono e não são eficazes contra as partículas poluentes.

As nossas recomendações para substâncias nocivas na impressão 3D

Um híbrido de filtragem de carbono e HEPA - Em alternativa, se a sua situação pessoal ou o seu orçamento o permitirem, pode considerar uma unidade híbrida com um número suficiente de filtros de carbono e HEPA, uma vez que isto pode ajudar a combater as partículas e os COV criados pelos compostos da impressora 3D. Embora as partículas orgânicas não sejam destruídas, os filtros HEPA continuam a reter os poluentes. Note-se que a camada de carbono deve ser suficientemente pesada (por exemplo, mais de 1 kg) para absorver suficientemente os COV (as camadas finas saturam rapidamente).

Outras formas de melhorar a qualidade do ar quando se utiliza uma impressora 3D

O passo mais importante na utilização de uma impressora 3D é a utilização de ventilação adequada. Uma vez que um processo de impressão 3D pode demorar horas ou mesmo dias, é provável que seja necessário mais do que uma janela aberta. Uma ventoinha de exaustão adequada que saia para o exterior extrairá os compostos orgânicos voláteis (COV) e as partículas da casa para um ar mais limpo.

À medida que os potenciais perigos da utilização de impressoras 3D são melhor compreendidos, estão a ser desenvolvidos novos plásticos e materiais de base que produzem níveis mais baixos de COV e UFPs. A escolha de materiais de base com baixas emissões pode também melhorar a qualidade do ar interior.

A utilização da impressora 3D num compartimento equipado com um filtro HEPA é um método comprovado para a tornar mais segura. No entanto, muito poucas impressoras 3D são atualmente vendidas com caixas de proteção. Adicionar uma caixa HEPA à sua oficina é uma óptima maneira de evitar muitos dos problemas de qualidade do ar causados pelas impressoras 3D.

À medida que a tecnologia de impressão 3D se torna mais disponível e acessível, a nossa compreensão do seu impacto na qualidade do ar interior e na nossa saúde também está a aumentar. Por conseguinte, se tiver uma impressora 3D em casa ou no local de trabalho, é importante tomar uma decisão informada ao escolher um purificador de ar para manter um ambiente interior seguro.