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Filtro de Celulosa para Covid - 19
Este proyecto esta siendo desarrollado por: Paloma Gonzalez and José Tomás Domínguez, en colaboracion con Arauco y UTFSM Fablab.
COVID-19 ha generado una demanda global de máscaras faciales que nuestras cadenas de suministro no han podido satisfacer. Por lo tanto, existe una gran necesidad de crear nuevos materiales y métodos de fabricación para máscaras faciales y filtros en Chile y Latinoamérica. Estamos trabajando en un filtro de celulosa de madera que protege de Covid - 19, y podría producirse en cualquier lugar donde haya una fábrica de celulosa. Las fábricas de celulosa están presentes en la mayoría de las regiones del mundo.
Nuestro objetivo es modificar físicamente las láminas de pulpa de madera para lograr el rendimiento de filtrado de un filtro N95 para producir un filtro para respiradores / máscaras / PPE para los virus corona.
La celulosa es el material con que se fabrica el papel tissue que tiene una capacidad de filtración de partículas de 0.3 μm. Los virus corona son de aproximadamente 0.1 μm. Podemos modificar la compactación de las capas y / o el tamaño de las fibras para aumentar su capacidad de filtración / respirabilidad.
También estamos desarrollando una máscara facial que puede intercambiar filtros, completamente de celulosa madera para poder utilizar nuestra materia prima. Nuestro diseño está basado en el de Wasp. pero lo vamos a desarrollar en cartón moldeado en vez de impresión 3D ya el costo es significativamente más bajo, y el proceso más rápido. Es fundamental el poder producir las máscaras industrialmente.
La ventaja del diseño Wasp es que el filtro se introduce en el interior de la máscara, lo que lo protege de agentes externos. Creemos que este detalle va a contribuir a reducir la contaminación de los filtros. también existen máscaras de tela para las cuales podría servir el filtro que estamos desarrollando, como por ejemplo esta, la HKMask.
Parámetros Clave a Medir [2]
- Microscopio electrónico de barrido SEM: Estas pruebas caracterizan la porosidad de los materiales. Objetivo: <0.1 um.
- Tasa de retención de partículas: "En un proceso de filtración, la eficiencia de retención de partículas de un filtro de tipo de profundidad se expresa en términos del tamaño de partícula (en µm) en el que se mantiene El nivel del 98% del número total de partículas que desafían inicialmente el filtro es obtenido ". Objetivo: 95%
- Caída de presión: cuanto mayor es la caída de presión, más difícil es respirar. Objetivo: <5.82 [mmH20] a una velocidad de flujo de 32 [L / min].
Todas estas pruebas podrían reemplazarse por un DOP.
Pasos Clave:
- Mediciones SEM, miden la porosidad de las láminas de pulpa de madera; debe ser> 0.1um
- Medición de conteo de partículas, medir la capacidad de filtrado del material, el escenario ideal será una capacidad de filtrado N95.
- En caso de que la porosidad del material sea mayor a 0.1um o la capacidad de filtrado no sea suficiente, Arauco modificará su proceso de fabricación para obtener un material más ajustado, o vamos a probar una máquina de electrohilado.
- Hacer el material hidrofóbico. -Producción industrial.
Desarrollo de filtros
- Las láminas de celulosa de madera tienen las siguientes desventajas: Hidrofílico, absorbe cualquier líquido muy rápido, por lo que podría tener una esperanza de vida más baja y podría absorber las gotas contaminadas, esto se puede controlar mediante el diseño o la modificación de las propiedades del material.
- Debido al flujo de aire, el usuario podría inhalar fibras de pulpa de madera, estamos agregando telas a base de pulpa de madera para que actúen como filtro.
- Es importante señalar que las fibras de madera no son tóxicas, simplemente no se pueden digerir.
Estado Actual
Estamos trabajando en una versión hecha de pulpa de madera en lugar de impresión 3D para producir en masa con moldeado de cartón, similares a las bandejas de huevos. El marco del filtro todavía se imprime en 3D. Nuestro siguiente paso es incorporarlo en el molde y hacerlo con pulpa de madera. De acuerdo a nuestros calculos la media mascara va a costar 25-50$ pesos chilenos, y el filtro va a costar 80-90$ pesos chilenos.