El reciclaje en la impresión 3d

INTRODUCCIÓN

Al lector asiduo ya debería resultarle familiar el espectro medioambiental de esta tecnología, ya que son continuas las noticias que nos van llegando en torno a los diferentes proyectos y avances científicos en este sentido.

Hasta ahora habíamos hablado del potencial ecológico de esta tecnología desde diferentes vertientes, si bien nos habíamos centrado en presentar una larga lista de materiales ecológicos, o bien, cuál sería el óptimo de escala más ecológico dentro del rango productivo de la fabricación aditiva.

Hoy traemos otro post sobre la dimensión ecológica de la impresión 3d. Pero esta vez lo haremos centrándonos en las posibilidades que nos ofrece el reciclaje de materiales.

Podemos decir que existe una creciente concienciación sobre la más que necesaria racionalización de los recursos dentro de un escenario global con verdaderos problemas para gestionar la ingente cantidad de desechos generados por los países industrializados.

Veamos algunos ejemplos que hemos ido recopilando hasta la fecha:

Reciclaje doméstico de materiales:

Un equipo investigador liderado por Joshua Pearce de la Universidad Tecnológica de Michigan (Michigan Tech), en Estados Unidos, ha demostrado que producir nuestros propios filamentos de plástico para impresoras 3D a partir de botellas desechables emplea menos energía, a menudo mucha menos, que reciclar de forma convencional esas botellas.

El equipo de Pearce efectuó un análisis del ciclo de vida de una botella de leche típica, hecha con polietileno de alta densidad (HDPE).

RecycleBot es un proyecto sobre una máquina de reciclaje doméstica que trata de convertir el residuo de plástico en filamento apto para impresoras 3D. El artefacto aún no está en fase comercial, pero se espera que lo esté pronto. Su procesamiento de los residuos domésticos contribuye a la sostenibilidad, en tanto se produce un reciclaje real y se evita comprar plástico nuevo.

Para que el proceso se desarrolle adecuadamente es necesario llevar a cabo una puesta a punto del material, de manera que la máquina pueda procesar correctamente los plásticos. Las etiquetas y otros accesorios que no sean plástico deben quitarse de los residuos. Seguidamente se lavan y se cortan en tiras.

Después se introducen en la máquina, que los comprime de manera que los deja preparados para la impresión final.

Comparado con un programa de reciclaje urbano ideal, en el que se que recoge, se transporta y se procesa el plástico , la conversión doméstica de las botellas desechables en filamentos reduce el consumo energético al menos un 3 %, mucho más en los lugares en los que el reciclado del plástico implica desplazamientos considerables, donde el ahorro de energía se dispara hasta un 70-80 por ciento.

Además, el reciclaje en casa de las botellas de plástico por el propio usuario utiliza un 90 por ciento menos de energía que fabricar plástico virgen a partir del petróleo.

Joshua Pearce afirma que con 20 envases de leche se consigue sacar alrededor de un kilo de filamento plástico.

Otras máquinas similares son Filabot, con un gran apoyo en Kisckstarter, y Filastruder, el proyecto más avanzado. Filastruder es en estos momentos, el proyecto más avanzado para la extrusión de plásticos.

La necesidad de abaratar el coste del material plástico utilizado en la impresión 3d, cuyo precio va de 20 a 40€ el kilo, animó a Tim Elmore a embarcarse en el proyecto.

Existe una lista de espera para adquirir unidades montadas y listas para empezar a extruir, por 300$, gastos de envío aparte.

Filastruder utiliza pellets.

Un pellet, es una pequeña porción de material, en este caso de plástico de tipo ABS.

Los pellets, que pueden provenir de plásticos reciclados, una vez dentro de la máquina, a la temperatura adecuada, se funden y conforman a través del extrusor, el filamento que necesitamos para alimentar a nuestras impresoras.

El coste del pellet está alrededor de los 7-8€ el kilo, con lo que ciertamente es un ahorro importante.

Con estos nuevos avances ahora el ABS resulta más ecológico que el PLA, ya que éste último no se puede reciclar todavía.

Recordemos que el PLA era el otro material más utilizado dentro de la extrusión de plásticos. Las dos principales ventajas que presenta el PLA es que no emite gases nocivos y que además es biodegradable (se fabrica a partir de plantas como el máiz).

Con la posibilidad de reciclaje del ABS éste resulta ahora mucho más barato y ecológico que el PLA.

Impresoras 3d construidas a partir de desechos:

Saliendo un poco del reciclaje de materiales para impresión 3d, también nos encontramos con casos de impresoras 3d montadas a partir de residuos electrónicos.

El caso más sonado lo vimos hace un tiempo de la mano del joven fabricante africano de Togo. Afate creó una impresora 3D inspirada en un modelo ya existente (Prusa i3), con alguna mejora y fabricada a partir del reciclado de residuos.

Es la primera impresora 3D “Made in Africa” y ha sido bautizada con el nombre de WAFATE, en una mezcla entre el nombre de su creador y la W de WoeLab, inspirada en la Prusa Mendel.

Woelab importó un kit Prusa Mendel de Francia y Afate se encargó de su ensamblaje. Durante el mismo identificó algunos problemas y fue cuando decidió iniciar este nuevo proyecto.

En los últimos años, los suburbios de la capital de Ghana se han convertido en un vertedero donde almacenar residuos electrónicos procedentes de Europa y EEUU.

Cobre, discos duros, carcasas, circuitos son algunas de las cosas que se pueden encontrar en ese vertedero urbano por lo que Afate vio en ese lugar una buena fuente de materiales donde abastecerse para la fabricación de su impresora 3D.

Afate se siente muy satisfecho de su trabajo no sólo por lo que supone para el pueblo africano, sino porque en el reciclaje de materiales electrónicos, podría encontrarse una solución (al menos parcial) para el problema global de los residuos electrónicos.

Casas impresas con desechos de la construcción:

Winsun Decoration Design Engineering realizó este proyecto de viviendas económicas a con la ayuda de una impresora 3d gigante.

Su precio, por increíble que parezca, ronda los 5.000 dólares. Es impresora 3d sería de extrusión, concretamente de un hormigón especial hecho a partir de concretos —residuos reciclados de la construcción y residuos industriales—.

Existen algunas empresas dedicadas al reciclaje y puesta a punto de concretos, como la empresa mexicana Winsun, que tiene la intención de construir 100 fábricas que aprovechen este tipo de residuos con el fin de generar su propio material, reforzado, entre otros materiales, con fibra de vidrio.

Las producciones Winsun no son estructuras 3D impresas en el sentido tradicional.

No se imprimen en la capa sitio por capa, no es una impresora enorme la que va construyendo el espacio. La vivienda se compone de partes impresas en 3D, que requieren la intervención humana, a fin de ser ensamblado posteriormente.

De cualquier manera, estos métodos pueden reducir los costos de construcción a la mitad, con lo que podríamos estar hablando de viviendas accesibles para las capas populares.

El reciclaje de este compuesto conlleva un proceso algo complejo pero, en la actualidad existen diferentes empresas que se dedican a su procesamiento y obtención.

La más conocida hasta ahora es una empresa mexicana, “Concretos reciclados”, ubicada en el Distrito Federal, fundada en 2004 y dedicada a promover la cultura del reciclaje y crear nuevos estándares en el reciclado de los desechos y materiales pétreos derivados de la construcción.

Además de proveer a la industria de la construcción de otros materiales reciclados de alta calidad.

Viviendas de madera con impresoras 3d:

En un pequeño poblado a las afueras de Copenhague, Dinamarca, los arquitectos de Eentileen, en coordinación con Facit Homes, especialistas en la arquitectura de fabricación digital, concibieron un proyecto para construir Villa Asserbo:

una casa de 116 m2 de chapa de madera que puede levantarse a través de componentes impresos.

La casa no necesitó maquinaria pesada ni una gran fuerza de trabajo, sólo un par de personas y seis semanas de plazo para unir fácilmente los elementos prefabricados.

Para levantarla los arquitectos han empleado algo de acero en las estructuras y vidrio para las ventanas pero, en todo momento, han intentado reducir el número de materiales contaminantes con el objetivo de interferir mínimamente en el entorno.

Así, la casa no descansa en una base de hormigón sino que se sitúa sobre 28 pilares atornillados, lo que hace que quede como «flotando» y pueda desarmarse y montarse nuevamente, si es necesario, sin dañar la tierra. En esa misma dirección, la calefacción aprovecha la energía solar.

Entre sus ventajas, los arquitectos de Eentileen destacan las siguientes:

– Que no utiliza hormigón.

– Que el material empleado es principalmente madera y el acero estructural es mínimo.

– Que se trata de madera certificada procedente de bosques sostenibles de Finlandia.

– Que la máquina de prototipado rápido gasta muy poco material.

– Que la estructura toca el suelo sólo en las bases.

Visto lo visto, la impresión por componentes parece resultar más práctica y más factible a día de hoy que la impresión 3d del total de las estructuras, ya que en este último caso se necesita una gran “impresora” altamente especializada que no puede ser transportada fácilmente de un lado a otro.

Rapid re(f)use (reutilización rápida de desecho), ecologías positivas de residuos fabricadas en 3D:

La gestión de residuos necesita una revisión radical. Sin ir más lejos, Estados Unidos es el principal generador de basura del mundo; produce aproximadamente el 30% de la basura, 0,72 toneladas por ciudadano al año (EPA 2008).

Ahora imaginemos nuestros colosales vertederos municipales como naves de recursos para construir el futuro urbano. ¿Qué se requiere para utilizar esa ingente masa de recursos desaprovechados?

El urbaneering

El urbaneering es una disciplina que trata de integrar todas las escalas de participación sobre el diseño de lo que deberían ser las nuevas ciudades sostenibles.

Sus proyectos pueden variar desde nuevos materiales, sistemas de transporte y espacios abiertos hasta edificios, ciudades y regiones circundantes.

El urbaneering implica el diseño de la ciudad con una enorme variedad de nuevas ideas, incluyendo crowdsourcing, proyectos de bricolaje, energía localizada, transporte compartido, etc.

Dentro de la corriente urbaneer resuenan los proyectos Rapid Re(f)use y Homeway de Terreform ONE, los cuales tratan de capturar, reducir y rediseñar la infraestructura de residuos de Nueva York.

La iniciativa supone una ciudad ampliada reconstituida a partir de sus propios materiales de desecho. El concepto reconstruye la ciudad utilizando toda la basura enterrada en el vertedero de Fresh Kills.

El objetivo principal de la ciudad de Rapid R(e) fuse es establecer un urbanismo inteligente y enteramente autosuficiente.

Las ciudades son sistemas biológicos complejos, al igual que lo son los diferentes medios naturales.

El reto está en concebir un sistema complejo urbano autosustentable, o sea, sin necesidad de contraponer el crecimiento de la ciudad con el resto del ecosistema natural.

La ecología es capaz de alcanzar un estado de armonía continuo o, es más, una intensificación positiva.

Si los modelos ecológicos son eternamente productivos, por lógica, los modelos urbanos también pueden serlo. Rapid R(e)fuse nos pone en el escenario utópico de una ciudad sin tubo de escape, una ciudad que no solo tiene impacto cero, sino que contribuye positivamente al entorno natural.

«Con el tiempo, la ciudad futura no haría distinción entre residuos y suministros.»

Y aquí es donde entraría la impresión 3d como como tecnología potencial para la racionalización y reutilización de estos recursos infrautilizados.

Según los creadores del proyecto, se podrían usar descomunales impresoras 3D para procesar rápidamente la basura y completar la tarea en cuestión de décadas.

Esto no puede parecernos inalcanzable a estas alturas, ya que hemos visto diferentes proyectos de construcción de casas impresas en solo un día. Estos autómatas potenciales se basarían en técnicas existentes utilizadas habitualmente en los dispositivos industriales de compactación de desechos.

Para realizar este trabajo no hay que inventar nada drásticamente nuevo. Los distintos materiales podrían servir para fines específicos: el plástico transparente para las ventanas, los compuestos orgánicos para andamios temporales degradables, los metales para las estructuras principales, y así sucesivamente.

Otros artículos de interés: