Pesquisadores descobriram que impressoras 3D cospem partículas minúsculas no ar enquanto estão em funcionamento, embora a quantidade e a natureza desses aerossóis potencialmente tóxicos ainda sejam pouco compreendidas. Um novo estudo identifica uma impressionante variedade dessas emissões e as condições sob as quais elas são produzidas.

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Estudos anteriores já mostraram que impressoras 3D estão emitindo pequenas partículas, mas os cientistas ainda não haviam feito experimentos controlados para detectar e caracterizar precisamente as partículas e as substâncias químicas associadas com a impressão. Agora, uma investigação que durou dois anos e foi recentemente publicada, conduzida por cientistas da UL Chemical Safety e pelo Instituto de Tecnologia da Geórgia e que avaliou os impactos das impressoras 3D de mesa na qualidade do ar em ambientes fechados, superou essas deficiências. Os resultados, publicados em dois estudos separados na Aerosol Science and Technology (aqui e aqui), não foram encorajadores; em testes, os pesquisadores puderam identificar centenas de diferentes compostos, alguns dos quais são notoriamente perigosos à saúde.

Essas descobertas vêm em um momento em que essas máquinas de baixo custo estão aparecendo cada vez mais em ambientes comerciais, médicos e educacionais. Marilyn Black, vice-presidente e consultora técnica sênior da UL e coautora de ambos os estudos, diz que as descobertas de sua equipe devem servir como um alerta. Os autores também pedem a pesquisadores da área de saúde, cientistas e outras instituições que investiguem mais o assunto.

“Devido à potencial preocupação com a saúde indicada nos primeiros estudos, vimos a oportunidade de realizar um estudo de laboratório cientificamente controlado para medir e caracterizar essas emissões e entender por que elas ocorrem e para avaliar sua toxicidade”, disse Black ao Gizmodo. “Nosso estudo foi capaz de desenvolver uma tecnologia de câmara ambiental robusta que permite medições consistentes e precisas, a identificação das partículas e produtos químicos e a determinação dos níveis de exposição humana.”

Impressoras 3D desktop padrão produzem quantidades detectáveis de partículas ultrafinas, ou UFPs, na sigla em inglês, enquanto realizam trabalhos de impressão. As UFPs são partículas em nanoescala que são invisíveis ao olho humano, mas que podem levar a sérios problemas de saúde, especialmente se forem inaladas e levadas ao sistema pulmonar do corpo.

“As partículas ultrafinas são partículas finíssimas com menos de 0,1 mícron (100 nanômetros) de diâmetro”, disse Black. “Mais de 90% das partículas que encontramos sendo emitidas de impressoras 3D estavam na faixa das nanopartículas. Essas pequenas partículas, quando inaladas, podem atingir a parte mais profunda dos pulmões, onde podem penetrar tecidos e células, podendo levar a efeitos cardiovasculares e pulmonares em humanos.”

Quando um processo de impressão é iniciado, uma explosão de novas partículas é criada, que então é expelida para o ar. É essa leva inicial que tende a conter os menores tamanhos e o número máximo de concentrações de UFP durante todo o trabalho de impressão, de acordo com a nova pesquisa.

Em testes, os pesquisadores examinaram principalmente as impressoras de fabricação de filamentos que usam matérias-primas termoplásticas ou contendo nylon (Black disse que outras matérias-primas e tecnologias de impressão serão estudadas em trabalhos futuros). Especificamente, os pesquisadores analisaram impressoras 3D FDM (Modelagem por Deposição Fundida), conhecidas por produzirem alguns dos mais altos níveis de UFPs. Conforme descrito pela 3D Hubs, as impressoras FDM criam objetos depositando seletivamente material derretido camada por camada ao longo de um caminho predeterminado. As impressoras FDM são a tecnologia de impressão 3D mais utilizada em todo o mundo e incluem a popular linha de impressoras 3D da MakerBot.

A equipe de Black realizou um pequeno número de testes de toxicidade nessas impressoras usando vários métodos, incluindo testes químicos e ensaios celulares in vitro (o uso de células vivas). Dois tipos de filamentos comuns foram estudados, chamados ABS (acrilonitrila butadieno estireno) e PLA (ácido polilático), e todos os testes indicaram pelo menos algum nível de resposta tóxica (embora a resposta tóxica tenha variado de acordo com o tipo de filamento).

A variedade de substâncias tóxicas produzidas por essas impressoras foi alarmante. Nada menos do que 200 compostos orgânicos voláteis (COVs) diferentes foram detectados nas emissões invisíveis que emanavam das impressoras enquanto elas trabalhavam — incluindo muitos irritantes e carcinogênicos suspeitos e conhecidos. Os COVs comuns detectados incluem formaldeído (composto orgânico e carcinógeno conhecido), estireno (substância química inflamável e irritante) e caprolactama (um composto de fabricação particularmente desagradável que pode causar irritação e queimação nos olhos e na garganta, dores de cabeça, confusão e problemas gastrointestinais).

Os pesquisadores também documentaram os diferentes fatores envolvidos na produção de UFPs. Os fatores que afetaram os tipos de UFPs produzidos incluem a temperatura do bocal, o tipo de filamento utilizado, a marca do filamento e da impressora e a cor do filamento. Os fatores que afetaram os níveis de emissão incluem a temperatura de extrusão, o material do filamento e a marca do filamento.

“Nossa pesquisa fornece informações técnicas sobre o mecanismo de formação de partículas e mostra os fatores operacionais que fazem a diferença”, disse Black ao Gizmodo. “Essas informações podem ajudar fabricantes a adaptarem novas tecnologias e controles para minimizar ou reduzir as emissões.”

Esse estudo não foi uma análise detalhada sobre os efeitos de longo prazo na saúde causados pelas impressoras 3D. Portanto, os pesquisadores estão pedindo aos cientistas que realizem uma avaliação completa de riscos para determinar níveis perigosos de emissões tóxicas, além de pedirem que os fabricantes façam o necessário para minimizar as emissões. Eles também querem que os fabricantes levem esse assunto ao conhecimento de seus clientes, de modo que estes possam tomar as precauções necessárias.

Estes foram os conselhos de Black aos usuários de impressoras 3D:

“Use apenas em espaços bem ventilados, com fluxo de ar externo e fique longe das impressoras durante a operação”, ela afirmou. “Escolha e selecione impressoras e matérias-primas que sejam comprovadamente de baixa emissão.”

Impressoras 3D desktop, por mais maravilhosas que sejam, estão trazendo uma incrível variedade de problemas. Desde preocupações com segurança e a fabricação de dispositivos ilícitos a, agora, potenciais efeitos para a saúde, essas máquinas não são apenas os brinquedos maravilhosos, como constantemente são descritas.

[Aerosol Science and Technology, Aerosol Science and Technology]