Rodney Weber, un professore alla School of Earth &Atmospheric Sciences della Georgia Tech, si trova nel suo laboratorio accanto a diverse stampanti 3D di livello consumer. Credito:Allison Carter
Le stampanti 3D di livello consumer sono cresciute in popolarità negli ultimi anni, ma le particelle emesse da tali dispositivi possono avere un impatto negativo sulla qualità dell'aria interna e possono potenzialmente danneggiare la salute respiratoria, secondo uno studio condotto da ricercatori del Georgia Institute of Technology e UL Chemical Safety.
Per lo studio, che è stato pubblicato il 12 settembre sulla rivista Scienze e tecnologie ambientali e sponsorizzato da Underwriters Laboratories, Inc. (UL)., i ricercatori hanno raccolto particelle emesse dalle stampanti 3D e hanno condotto diversi test per valutare il loro impatto sulle colture cellulari respiratorie.
"Tutti questi test, che sono stati fatti ad alte dosi, ha mostrato che esiste una risposta tossica alle particelle di vari tipi di filamenti utilizzati da queste stampanti 3D, "ha detto Rodney Weber, un professore alla School of Earth &Atmospheric Sciences della Georgia Tech, che ha condotto la ricerca.
Lo studio faceva parte di un progetto di ricerca pluriennale volto a caratterizzare le emissioni di particelle delle stampanti in un ambiente controllato e a identificare le misure che potrebbero essere adottate sia dai produttori di stampanti 3D che dagli utenti per ridurre il potenziale danno. Mentre gli studi precedenti si erano concentrati sulla quantificazione delle particelle emesse, questa volta i ricercatori hanno esaminato più da vicino la composizione chimica delle particelle e il loro potenziale di tossicità.
Le stampanti 3D in genere funzionano fondendo i filamenti di plastica e quindi depositando lo strato fuso su strato per formare un oggetto. Riscaldando la plastica per fonderla rilascia composti volatili, alcuni dei quali da particelle ultrafini che vengono emesse nell'aria vicino alla stampante e all'oggetto.
In ricerche precedenti, il team ha scoperto che generalmente maggiore è la temperatura richiesta per fondere il filamento, più emissioni sono state prodotte. Di conseguenza, filamenti di plastica acrilonitrile butadiene stirene (ABS), che richiedono una temperatura più alta per fondere, ha prodotto più emissioni rispetto ai filamenti di acido polilattico (PLA), che si sciolgono a una temperatura inferiore.
Per testare l'impatto delle emissioni sulle cellule vive, i ricercatori hanno collaborato con il Weizmann Institute of Science in Israele, che ha esposto le cellule respiratorie umane e le cellule del sistema immunitario dei ratti alle concentrazioni delle particelle delle stampanti. Hanno scoperto che sia le particelle di ABS che di PLA hanno un impatto negativo sulla vitalità cellulare, con quest'ultimo che provoca una risposta più tossica. Ma questi test non riflettevano le esposizioni effettive
I ricercatori hanno anche eseguito un'analisi chimica delle particelle per ottenere ulteriori informazioni sulla loro tossicità e consentire confronti con la tossicità delle particelle trovate negli ambienti urbani esterni. L'analisi, chiamata potenziale ossidativo, simula la risposta tossica che un aerosol avrebbe sugli organismi cellulari.
"I test di tossicità hanno mostrato che le particelle di PLA erano più tossiche delle particelle di ABS in un confronto per particella, ma poiché le stampanti emettevano molto di più dell'ABS, sono le emissioni dell'ABS che finiscono per essere più preoccupanti, " Weber ha detto. "Presi insieme, questi test indicano che l'esposizione a queste particelle di filamenti potrebbe nel tempo essere tossica quanto l'aria in un ambiente urbano inquinato da emissioni veicolari o di altro tipo".
Un'altra scoperta dello studio è stata che le particelle di ABS emesse dalle stampanti 3D avevano caratteristiche chimiche diverse dal filamento di ABS.
"Quando le aziende produttrici di filamenti producono un certo tipo di filamento, possono aggiungere piccole percentuali in massa di altri composti per ottenere determinate caratteristiche, ma per lo più non rivelano quali sono questi additivi, " Weber ha detto. "Poiché questi additivi sembrano influenzare la quantità di emissioni per l'ABS, e può esserci una grande variabilità nel tipo e nella quantità di additivi aggiunti all'ABS, un consumatore può acquistare un certo filamento ABS, e potrebbe produrre molte più emissioni di quelle di un altro fornitore."
Lo studio ha anche esaminato quali tipi di scenari ambientali interni avrebbero avuto un impatto maggiore sulle emissioni di una stampante 3D. Hanno stimato che in un edificio commerciale come una scuola o un ufficio, una migliore ventilazione limiterebbe la quantità di esposizione alle emissioni. Però, in un tipico ambiente residenziale con ventilazione meno efficace, l'esposizione potrebbe essere molto più alta, hanno riferito.
"Questi studi su come le emissioni di particelle e sostanze chimiche delle stampanti 3D possono comportare rischi di esposizione involontaria agli inquinanti, e siamo lieti di condividere questa ricerca in modo che si possano adottare misure per ridurre i rischi per la salute, " disse Marilyn Black, consulente tecnico senior per UL.
Intanto, alcune misure possono essere adottate dagli operatori di stampanti 3D per ridurre il loro impatto sulla qualità dell'aria.
