Tinta reciclable para impresión 3D
Una tinta a base de agua derivada de residuos industriales podría permitir una fabricación circular y energéticamente eficiente
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Investigadores del Helmholtz-Zentrum Hereon acaban de presentar una tinta totalmente reciclable para impresión 3D fabricada a partir de lignina, un subproducto industrial abundante. Esta tinta, presentada en un artículo publicado en la revista ACS Sustainable Chemistry & Engineering, podría sustituir a los materiales de origen fósil que se utilizan actualmente para imprimir diversos bienes de consumo, prototipos de productos y componentes tecnológicos. Sus propiedades únicas permiten imprimir artículos con excelente resolución, estabilidad de forma a temperaturas de hasta 200 °C y reciclarlos mediante un proceso de rehidratación.
Los métodos de fabricación aditiva (AM), como la impresión 3D, permiten realizar objetos con diferentes propiedades geométricas, añadiendo materiales capa a capa para replicar físicamente un modelo digital. En la actualidad, estos métodos se utilizan ampliamente para crear con rapidez prototipos de productos, así como componentes para vehículos, bienes de consumo y tecnologías médicas. Una técnica de AM especialmente eficaz, denominada escritura directa con tinta (DIW), consiste en imprimir objetos en 3D a temperatura ambiente utilizando tintas con diversas formulaciones.
La mayoría de estas tintas se basan en polímeros de origen fósil, materiales que no son ni reciclables ni biodegradables. Las tintas derivadas de la lignina, introducidas recientemente, podrían ser una alternativa más sostenible. Sin embargo, normalmente necesitan ser tratadas a altas temperaturas o someterse a procesos de unión química permanente para soportar de forma fiable la impresión 3D. Esto impide que puedan reutilizarse una vez impresos los objetos, lo que limita su sostenibilidad.
Hacia una impresión 3D sostenible
El equipo del Instituto de Materiales Funcionales para la Sostenibilidad de Hereon se inspiró en la idea de que los materiales sostenibles no deberían ser un compromiso y podrían ser los principales componentes estructurales de las tintas para impresión 3D. "Queríamos demostrar que los materiales derivados de residuos, como la lignina, pueden satisfacer las exigencias técnicas de la impresión 3D moderna al tiempo que mejoran la sostenibilidad", explica la Dra. Maria Balk, una de las autoras principales del artículo. "Para ello, transformamos un residuo industrial en una tinta de impresión 3D a base de agua que puede reciclarse por completo simplemente añadiendo agua".
La profesora Francesca Toma, autora correspondiente del manuscrito, destaca el contexto más amplio: "Los flujos de residuos industriales son una oportunidad sin explotar. La lignina es uno de los componentes más abundantes de la madera, pero está muy infrautilizada. Convertirla en un material totalmente reciclable demuestra cómo los residuos pueden impulsar la innovación en una industria que necesita urgentemente soluciones sostenibles." Aproximadamente el 70% de la tinta imprimible creada por la Dra. Balk y sus colegas está compuesta de lignina. La lignina se produce durante los procesos de fabricación del papel o puede extraerse directamente de la biomasa. Aunque generalmente se trata como un residuo, los investigadores la utilizaron para crear su tinta reciclable para impresión 3D.
Reciclabilidad total para la fabricación circular
Se descubrió que la nueva tinta fluye fácilmente a través de las boquillas de las impresoras 3D cuando se le aplica presión, recuperando rápidamente su fuerza tras la impresión. A diferencia de la mayoría de las tintas a base de lignina introducidas en el pasado, se solidifica para crear los objetos deseados sin necesidad de tratamientos químicos o térmicos. "Uno de los hallazgos más interesantes es que los objetos impresos pueden reciclarse varias veces mediante rehidratación sin perder rendimiento", afirma el Dr. Balk. "Esto es todavía muy raro en la fabricación aditiva y podría ofrecer una vía realista hacia la fabricación circular en la impresión 3D, donde los materiales pueden ser reutilizados en lugar de desechados, reduciendo significativamente los residuos y las emisiones de CO2."
Los recientes esfuerzos de estos científicos podrían abrir nuevas posibilidades para la impresión 3D sostenible de una amplia gama de objetos, incluidos prototipos de productos personalizados y componentes para diversas tecnologías. La tinta reciclable del equipo podría mejorarse y probarse en breve para facilitar su futura comercialización. "Ahora estamos interesados en ampliar el proceso y explorar aplicaciones en el mundo real, especialmente en áreas en las que el procesamiento de bajo consumo energético y la reciclabilidad son cruciales", añade Balk.
Investigación puntera para un mundo cambiante
El objetivo de la investigación científica del Helmholtz-Zentrum Hereon es preservar un mundo en el que merezca la pena vivir. Con este fin, unos 1.000 empleados generan conocimientos e investigan nuevas tecnologías para aumentar la resistencia y la sostenibilidad, en beneficio del clima, la costa y las personas. El camino que va de la idea a la innovación pasa por una interacción continua entre estudios experimentales, modelización e IA hasta llegar a gemelos digitales que cartografían en el ordenador los diversos parámetros del clima y la costa o la biología humana. Se trata de un enfoque interdisciplinario que abarca desde la comprensión científica fundamental de sistemas complejos hasta escenarios y aplicaciones prácticas. Como miembro activo de redes de investigación nacionales e internacionales y de la Asociación Helmholtz, Hereon apoya a la política, la empresa y la sociedad en la configuración de un futuro sostenible mediante la transferencia de los conocimientos adquiridos.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Maria Balk, Michael Schroeter, Eduardo da Conceição, Nicole Schneider, Matthias Heuchel, Yvonne Pieper, Susanne Schwanz, Navid Khani, Hanin Alkhamis, Katarzyna Polak-Kraśna, Axel T. Neffe, Francesca M. Toma; "Room-Temperature, Aqueous-Based 3D Printing of Fully Recyclable Wood-like Inks from Upcycled Lignin"; ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2026-2-11
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