Development of renewable filaments for 3D printing from PLA e chemically modified kraft lignin

• Grant number: 22/00365-8
• Support Opportunities: Scholarships in Brazil - Innovative Research in Small Business - PIPE
• Start date: February 01, 2022
• End date: April 30, 2022
• Field of knowledge: Engineering - Materials and Metallurgical Engineering - Nonmetallic Materials
• Principal Investigator: Júlia Rocha Gouveia
• Grantee: Júlia Rocha Gouveia
• Company: Entropic Solutions - Tecnologias a Partir de Biomassa Ltda
• CNAE: Fabricação de artefatos de material plástico não especificados anteriormente
• Associated research grant: 21/12726-2 - Development of bio-based 3D printing filaments from PLA and chemically modified Kraft lignin, AP.PIPE

Abstract

Durante a fase 1 desse projeto, foi demonstrada a viabilidade técnica (prova de conceito) da obtenção de filamentos para impressão 3D a partir de poli(ácido láctico) (PLA) e lignina Kraft modificada, por reação de esterificação com anidrido acético ou com ácido láctico. Paralelamente ao trabalho experimental, foram realizadas dezenas de entrevistas com profissionais do mercado de impressão 3D, profissionais de indústrias químicas e acadêmicos; com o objetivo de identificar necessidades tecnológicas e de adequar o projeto ao modelo de negócio da empresa. Os resultados da fase 1 demonstraram a possibilidade de obtenção de filamentos com até 40% de lignina modificada em PLA. Apesar de imprimíveis, esses filamentos apresentam um ponto crítico de melhoria, que é a redução de sua fragilidade. Além disso, o comportamento reológico desses filamentos e sua relação com o desempenho durante a impressão 3D ainda não foram completamente elucidados. Sendo assim, a fase 2 desse projeto propõe um trabalho experimental em duas frentes, que são: (1) otimização das reações de modificação da lignina e adaptação do processo para reator piloto e (2) otimização das propriedades e caracterização dos filamentos para impressão 3D desenvolvido na fase 1. Ao término dessa fase, espera-se a obtenção de blendas a partir de PLA/lignina modificada para impressão 3D que gerem produtos impressos com propriedades mecânicas superiores aos dos filamentos comerciais e custo competitivo. Além disso, as blendas serão caracterizadas quanto a sua biodegradabilidade, de forma que a sua comprovação pode viabilizar o uso da blenda desenvolvida em outras aplicações, com pequenas alterações na relação dos componentes da blenda. Os resultados obtidos neste projeto irão fomentar o desenvolvimento de um produto inovador, com apelo ambiental, sem concorrentes no mercado nacional e que, conta com o já demonstrado interesse de potenciais clientes e parceiros comerciais. (AU)