Como reciclar máscaras usando Filastruder

Como primeira linha de defesa contra a propagação da COVID-19, a máscara facial, um dispositivo simples concebido para proteger contra a inalação e transmissão de agentes infecciosos.

Desde que a pandemia global começou, o uso de máscaras tem sido uma necessidade e, em muitos casos, uma obrigação, mas por todo o bem que fizeram, a sua eliminação representa um desafio ecológico monumental que tem sido largamente ignorado em favor de preocupações mais imediatas. Estima-se que foram utilizados cerca de 129 mil milhões de máscaras todos os meses a nível mundial, a maioria das quais foram concebidas para uma única utilização. Atenuar o impacto deste equipamento de protecção pessoal (EPI) no nosso ambiente é um desafio em grande escala, uma vez que as máscaras podem demorar mais de 400 anos a decompor-se.

De acordo com a Conferência das Nações Unidas para o Comércio e Desenvolvimento, cerca de 75 % das máscaras e outros resíduos relacionados com a pandemia irão parar a aterros sanitários ou a flutuar nos nossos oceanos. Como não podem ser incinerados ou reciclados através de sistemas tradicionais, o que fazermos exactamente com eles?

Uma equipa de investigação na Universidade de Bristol, em Inglaterra, parece ter encontrado a solução. A ideia por detrás da iniciativa é recolher máscaras cirúrgicas e transformá-las em material de impressão 3D, a saber, filamento.

Nos primeiros testes, a equipa contactou um fabricante de EPI que forneceu gratuitamente 1 kg de máscaras defeituosas (pontas soltas ou em falta) feitas de polipropileno tipo IIR. As máscaras eram produtos cirúrgicos certificados que cumpriam as normas EN14683: 2019 Tipo IIR.

Imagem 1: Máscaras emprestadas para o projecto. Fonte: Universidade de Bristol.

O primeiro passo no processo, para além de remover as tiras elásticas das orelhas e qualquer folha de metal que possa estar no nariz, é aquecer uma pilha de máscaras entre dois pedaços de papel antiaderente com um ferro.

Imagem 2: Máscaras transformadas em folhas. Fonte: Universidade de Bristol.

Isto faz com que se fundam numa folha sólida que é muito mais fácil de trabalhar e evita o entupimento da máquina trituradora. As folhas resultantes passam por um misturador para produzir pellets finos de polipropileno azul que são adequados para o processo de extrusão.

Imagem 3: Pellets resultantes. Fonte: Universidade de Bristol.

Antes de passar ao passo seguinte, é necessário esclarecer que as máscaras são sujeitas a temperaturas elevadas que os investigadores consideram suficientes para matar possíveis bactérias COVID-19 e desinfectar o material. Contudo, as que utilizaram no projecto não tinham sido utilizadas anteriormente.

Na terceira etapa, os pellets acabam na máquina (uma máquina de trefilagem) que os transforma em filamentos. Para converter o material de máscara no filamento necessário para uma impressora 3D, os investigadores utilizaram Filastruder, um produto de código aberto que está em constante evolução graças à comunidade de utilizadores que partilham os seus desenhos e configurações.

Imagem 4: Filastruder. Fonte: Filastruder.

O Filastruder é capaz de produzir filamento a pedido na cor e tamanho certos para qualquer projecto 3D. O seu funcionamento é simples, basta definir a temperatura de extrusão desejada, esperar até ser alcançada no extrusor, adicionar os pellets e corantes na tremonha escolhida (pode até ser uma garrafa de plástico) e ligar o motor da engrenagem para iniciar a extrusão. Para realizar o enrolamento do filamento e facilitar o seu processamento posterior com uma impressora 3D, a opção ideal é utilizar o Filawinder; concebido especialmente para utilizadores de Filastruder, que enrola automaticamente o filamento que sai da máquina de desenho.

Imagem 5: Filawinder. Fonte: Filastruder.

É aconselhável colocar o Filastruder a uma altura de 1.5 m e deixar o filamento pendurado dali, para que arrefeça antes de tocar o chão. O Filastruder não deve ser colocado num local onde haja correntes de ar, pois estas fariam oscilar e deformar o filamento.

Neste caso, a equipa optou por montar a máquina na vertical e imprimir uma tremonha para trabalhar nesta posição. O bocal atinge até 170 °C e as pastilhas que passam por ele são convertidas em filamento. A equipa observa que no primeiro teste o filamento tinha apenas um diâmetro médio de 1.5 mm, mas os resultados indicam que com um refinamento adicional será possível atingir o diâmetro padrão de 1.75 mm, dentro de uma tolerância razoável, pelo que estão a modificar o bocal (foi perfurado de 1.75 mm para 1.9 mm) e a desenvolver um mecanismo de alimentação mais potente para se aproximar do diâmetro alvo. Ainda assim, ao activar o multiplicador de extrusão no software de corte, a equipa foi capaz de imprimir com sucesso objectos usando o filamento fino de polipropileno.

Imagem 6: Montagem vertical. Fonte: Universidade de Bristol.

O polipropileno (PP) é conhecido por ser difícil de imprimir em 3D, uma vez que não adere bem às superfícies de impressão comuns. No entanto, tem uma boa aderência entre camadas. O truque empregado por estes cientistas foi utilizar fita transparente normal sobre a base, uma vez que muitas vezes também é feita de PP. Usando este método, foi muito fácil de imprimir em 3D com o seu estoque limitado de filamentos rudimentares numa máquina de impressão 3D de baixo custo. Daí resulta que os problemas actualmente residem na produção do filamento e não na impressão em 3D com ele.

Imagem 7: Peça resultante. Fonte: Universidade de Bristol.

O filamento obtido, que é enrolado, atingiu 7 metros de comprimento. A peça de material que pode ser vista nas imagens fornecidas pela Universidade de Bristol é o resultado da transformação de menos de um terço de uma máscara inteira em filamento.

Tendo alcançado este resultado, os investigadores estão agora a analisar novos desafios, tais como a possibilidade de processar materiais mistos tratando a máscara com as asas no mesmo processo. Questionam também se o trabalho pode ser automatizado em grande escala ou se as universidades seriam capazes de criar a sua própria economia circular e supervisionar a distribuição, recolha e reciclagem de EPI.

Projectos como o da Universidade de Bristol também podem ser encontrados em Espanha.

Por exemplo, um grupo de cientistas da Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) concebeu um sistema para conceber uma máscara criada a partir de máscaras anti-covid usadas. A máscara tem camadas de fibra de polipropileno reciclada de máscaras cirúrgicas descartadas e devidamente esterilizadas. Uma camada protectora de óxido de prata e nanopartículas de cério está também incluída, devido à sua função antiviral e antibacteriana. O objectivo é obter um produto que seja protector, funcional, inovador e sustentável. A reciclagem das máscaras faciais usadas e descartadas começa com a sua esterilização em autoclave. O material é então granulado de tal forma que as pastilhas de polipropileno são obtidas para posterior processamento e utilização para criar um filamento plástico que, utilizando uma impressora 3D, resulta numa nova máscara. Um revestimento protector com iões de óxido de cério e prata pode ser aplicado à máscara impressa, o que aumenta a sua protecção antibacteriana. Além de serem reutilizáveis, as máscaras produzidas desta forma também podem ser recicladas em novas máscaras, minimizando assim ao mínimo a produção de resíduos.

No caso da FILMA, uma equipa composta por 4 jovens, eles conceberam um projecto de reciclagem de máscaras cirúrgicas que visa dar-lhes uma segunda vida, transformando-as em filamento para impressoras 3D que podem ser utilizadas para criar novos produtos. Antes de serem transformadas em filamento, as máscaras são submetidas a um tratamento de desinfecção. Os materiais são então separados e enviados para um triturador que os corta em pequenos pedaços. Estes pedaços de plástico são misturados com alguns pellets de plástico e finalmente alimentados numa extrusora que derrete o plástico, formando assim o filamento. Para além da sua própria produção de artigos do filamento, juntamente com outras marcas, concebem processos, campanhas e produtos sustentáveis para introduzir a economia circular nas empresas e demonstrar às novas gerações o seu compromisso com as mudanças necessárias para um futuro melhor.