Escola Politécnica da UFRJ desenvolve filamento reciclado de PVDF para impressão 3D

O polifluoreto de vinilideno (PVDF) é um polímero semicristalino de fácil usinagem que possui excelente resistência a agentes químicos, à abrasão e a impactos, além de boa impermeabilidade a líquidos e gases. Versátil, ele pode ser usado em muitas áreas, principalmente naquelas que requeiram alta resistência química, alta resistência a radiação ultravioleta, boas propriedades sob baixas e altas temperaturas e alta resistência à abrasão. Por conta disso, ele tem obtido sucesso quando utilizado em equipamentos diversos para as indústrias química, petroquímica, alimentícia, farmacêutica, elétrica e nuclear.

Seu revés é o fato de não ser biodegradável, o que traz consigo um risco de toxicidade ao meio ambiente, fazendo com que seu descarte ainda seja um desafio. Pensando nisso, em 2019, Ana Carolina Pereira Soares Brandão, então aluna do curso de Engenharia de Materiais da Escola Politécnica da UFRJ, elaborou um projeto de graduação intitulado “Viabilização da impressão 3D como método de reciclagem para o PVDF incluindo a fabricação do filamento”.

O trabalho, que teve orientação das professoras Marysilvia Ferreira da Costa e Rossana Mara da Silva Moreira Thiré, do Programa de Engenharia Metalúrgica e de Materiais, acabou originando um pedido de patente.

Em sua pesquisa, Ana Carolina Brandão explica que a reciclagem de plásticos teve início no século XX como uma solução para o consumo desenfreado de matérias-primas e o grande acúmulo de lixo em áreas urbanas. Contudo, a utilização do PVDF para a fabricação de linhas flexíveis para a extração de petróleo ainda é responsável por gerar grandes quantidades de resíduos pós-processamento que, a princípio, têm seu destino em aterros sanitários e lixões.

Foi com tal cenário em vista que surgiu a ideia de desenvolver um novo método para que o PVDF oriundo de resíduos pós-industriais provenientes principalmente das indústrias de óleo e gás possam ser reaproveitados enquanto filamentos para impressão 3D.

Os artigos impressos com o filamento originado a partir deste processo de reciclagem apresentaram propriedades térmicas, químicas e mecânicas superiores, que justificam o seu uso em aplicações com alto valor agregado. Além disso, esta invenção também viabiliza condições necessárias do processo de impressão 3D por extrusão de material, utilizando filamentos de PVDF para a obtenção de peças tridimensionais com propriedades especiais.

No caso dos polímeros de engenharia, como o PVDF, a reciclagem não é tão comum. Em função da densidade destes materiais ser maior, a relação custo por peso é alta e somente em aplicações de longo prazo e alto valor agregado a reciclagem desses materiais torna-se economicamente viável. Desta forma, normalmente, as indústrias preferem não utilizar materiais reciclados evitando assim comprometer o desempenho de seus produtos.

No entanto, a nova tecnologia desenvolvida na UFRJ originou um processo de reciclagem de PVDF, pós-processamento ou pós-uso, que permite a obtenção de artigos customizados com propriedades químicas, térmicas e mecânicas semelhantes às do polímero virgem. Assim, o filamento pode ser utilizado como matéria-prima principalmente para a fabricação por impressão 3D de peças customizadas, com geometrias complexas, que serão submetidas a ambiente agressivo de solventes, temperatura e solicitação mecânica.

Por agregar uma inovadora solução ambiental à impressão 3D, que, por sua vez, é considerada fundamental à nova indústria 4.0, a Agência UFRJ de Inovação enxergou na nova tecnologia um grande potencial econômico e optou por proceder à sua proteção intelectual junto ao Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI) no intuito de viabilizar futuras parcerias capazes de levar esta inovação ao setor produtivo.

Mais detalhes sobre o Filamento reciclado de PVDF para impressão 3D estão disponíveis aqui.