Nuevos productos sostenibles gracias a tinta 3D obtenida de la madera

El equipo de investigación desarrolló un gel de nanocelulosa que luego se ajustó para convertirse en un material de tinta imprimible 3D.

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Investigadores de la Universidad Tecnológica de  Chalmers, en Suecia, han desarrollado una tinta para impresión en 3D a partir de la madera, que esperan que contribuya a la bioeconomía circular de productos sostenibles, como prendas de vestir, envases y muebles.

El profesor Paul Gatenholm, quien también contribuyó anteriormente a la investigación de la bioimpresión en 3D con tinta de celulosa derivada de la madera, dirigió esta nueva investigación a través del Centro de Ciencia de la Madera Wallenberg de Chalmers. Según el profesor, el desarrollo de nuevos materiales «es un gran avance en la tecnología de fabricación. Nos permite ir más allá de los límites de la naturaleza para crear nuevos productos verdes sostenibles».

Añadió que “Esto significa que los productos que hoy en día se elaboran gracias a los bosque, ahora pueden imprimirse en 3D, en un tiempo mucho más corto. Y los metales y plásticos que se usan actualmente en la impresión 3D pueden reemplazarse con una alternativa renovable y sostenible».

Impresión 3D de tejidos de madera en modelos. Imagen a través de Chalmers University of Technology.
Impresión 3D a partir de tinta derivada de la madera. Imagen gentileza de Chalmers University of Technology.

Celulosa impresa en 3D

El equipo de investigación desarrolló un gel de nanocelulosa obtenido de pulpa de madera, que luego se ajustó para convertirse en un material de tinta imprimible en 3D. Después de esto, el código genético de la madera fue interpretado y digitalizado para la fabricación aditiva para emular la ultraestructura deseable de la madera. Esto incluye estructuras de panal transpirables, mínimamente densas, que se encuentran en la madera natural.

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Usando tres bioimpresoras 3D;  RegenHu, CELLINK  INKREDIBLE y  BIO X, las estructuras jerárquicas características de la madera se diseñaron e imprimieron con control de densidad, espesor y fuerza direccional. Según el grupo del profesor Gatenholm, estas pruebas fundamentales demuestran el potencial para fabricar prendas ecológicas, envases, muebles y casas mediante la impresión 3D a partir de madera.

«La fabricación de productos de esta manera podría generar grandes ahorros en términos de recursos y emisiones nocivas», dijo el profesor Gatenholm.

“IMAGÍNESE, POR EJEMPLO, SI PUDIÉRAMOS COMENZAR A IMPRIMIR PAQUETES A NIVEL LOCAL. SIGNIFICARÍA UNA ALTERNATIVA A LAS INDUSTRIAS ACTUALES, que tienen UNA GRAN DEPENDENCIA DE LOS PLÁSTICOS Y EL TRANSPORTE QUE GENERA C02. EL EMPAQUE PODRÍA SER DISEÑADO Y FABRICADO A PEDIDO SIN NINGÚN DESPERDICIO «.

Estructura jerárquica de la madera desde la estructura del anillo hasta los biopolímeros de la madera (celulosa, hemicelulosa y lignina) presentes en la pared celular. (b) Proceso de impresión 3D desde la idea hasta el objeto impreso por diseño asistido por computadora y corte en capas para la fabricación asistida por computadora. Imagen a través de la Universidad de Tecnología de Chalmers.
Estructura jerárquica de la madera desde la estructura del anillo hasta los biopolímeros de la madera (celulosa, hemicelulosa y lignina) presentes en la pared celular. (b) Proceso de impresión 3D desde la idea hasta el objeto impreso por diseño asistido por computadora y corte en capas para la fabricación asistida por computadora. Imagen gentileza de la Universidad de Tecnología de Chalmers.

¿Un futuro para el packaging?

La hemicelulosa, un componente natural de las células vegetales y el elemento principal en el gel de nanocelulosa, actúa como un pegamento en las estructuras impresas en 3D. Le da a las estructuras suficiente fuerza, de manera similar al proceso natural de lignificación, que se lleva a cabo para fortalecer el cuerpo vascular de una planta.

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Los investigadores creen que las excelentes propiedades de barrera al oxígeno de la celulosa, combinadas con este proceso de impresión 3D, podrían llevar a métodos para crear envases herméticos para alimentos o productos farmacéuticos.

Actualmente, el equipo ha desarrollado un prototipo para un concepto de embalaje a partir de estructuras de panal impresas en 3D. La tecnología se presentó en un taller en la Agencia Espacial Europea y se incorporó a un proyecto para Florida Tech y la NASA.

El profesor Gatenholm agregó:

«EL MATERIAL DE ORIGEN biológico ES FANTÁSTICAMENTE RENOVABLE, POR LO QUE LAS MATERIAS PRIMAS PUEDEN PRODUCIRSE  LOCAMENTE DURANTE UN VIAJE ESPACIAL MÁS LARGO, O EN LA LUNA O EN MARTE».

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