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Universidade de Coimbra com impressão 4D sustentável e ecológica

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Com o intuito de abrir portas a uma impressão 4D sustentável e ecológica, uma equipa multidisciplinar de cientistas da Universidade de Coimbra (UC) desenvolveu materiais com base em celulose produzida por bactérias. Desta forma, a investigação está a usar bactérias como fábricas de matéria-prima para a impressão 4D. Esta inovação é um caminho futuro para um número sem fim de aplicações, desde a medicina até aos transportes e o setor têxtil.

O QUE É A IMPRESSÃO 4D

A impressão 4D surge a partir da impressão 3D, que permite imprimir objetos tridimensionais inteligentes, isto é, objetos que com o tempo e mediante estímulos externos como a temperatura, luz ou pH, mudam de forma.

Assim, a equipa de Microbiologia Ambiental da UC que integra o projeto começou por identificar um conjunto de bactérias e selecionar as que demonstraram ter mais capacidade para a função. Para tal, recorreu à Coleção de Culturas de Bactérias da Universidade de Coimbra – UCCCB.

De acordo com Ana Paula Piedade, Investigadora e docente da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, “através da análise genómica, o grupo de microbiologia identificou as bactérias que possuem genes para a produção de celulose. Foi então escolhido um conjunto de bactérias, que foram posteriormente caracterizadas e testadas, tendo sido selecionadas duas estirpes”.

Depois de concluído o processo, a fábrica de bactérias iniciou a laboração até se obter a celulose necessária para produzir um material que possibilitasse a impressão 4D. “As celuloses obtidas foram misturadas com polímeros dissimilares (com propriedades diferentes de cada uma das celuloses) e, a partir daí, produzimos os biocompósitos e desenvolvemos os filamentos adequados à impressão 4D”, descreve Catarina Pinho, investigadora do CEMMPRE – Centre for Mechanical Engineering, Materials and Processes – da FCTUC.

MAIORES DESAFIOS DA IMPRESSÃO 4D SUSTENTÁVEL

Para Ana Paula Piedade um dos maiores desafios é conseguir “reversibilidade do material, ou seja, garantir que o mesmo material que assume diferentes formas mediante os estímulos externos é capaz de, por si mesmo, voltar ao formato original. A tecnologia 4D permite que o material se transforme e regresse depois à forma inicial”.

Superados os vários desafios foram impressos com sucesso diferentes tipos de objetos, abrindo portas a uma vasta gama de aplicações. Por exemplo, produzir “dispositivos que possam atuar em locais onde não há eletricidade, dispositivos capazes de mudar de forma consoante a solicitação mecânica que têm, roupas inteligentes para atletas de alta competição, que regulam a transpiração em função da temperatura ambiente, dispositivos biomédicos, enfim, há um mundo de possibilidades”, acrescenta Ana Paula Piedade.

TECNOLOGIA SUSTENTÁVEL

A tecnologia agora desenvolvida é sustentável e de baixo custo, porque as bactérias apenas necessitam de alimento que podem ser, por exemplo, resíduos alimentares para produzirem celulose amiga do ambiente.

De acordo com a investigação, 97% do material usado fica na própria peça que é impressa, ou seja, o resíduo produzido é mínimo e, mesmo assim, esse resíduo pode ser usado para a produção de mais filamentos.

Além disso, quer o material compósito quer a celulose são completamente biodegradáveis e biocompostáveis. Outra grande vantagem de usar as bactérias é o facto de elas produzirem celulose pura, ao contrário, por exemplo, da celulose obtida das árvores, que exige vários tratamentos de purificação.

A fase seguinte da investigação vai centrar-se no desenho de estruturas para aplicações específicas, designadamente na conceção de dispositivos que possam tirar vantagem deste efeito 4D.

Projetos que fazem realmente a diferença na proteção do ambiente, rumo a um caminho futuro verdadeiramente mais sustentável. Resta agora à investigação explorar diferentes abordagens para a fabricação de dispositivos 4D, pois é necessário definir como se vai imprimir, definir a geometria do que se vai imprimir e otimizar processos que garantam o efeito de 4D desejado.

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