Avaliação do ciclo de vida de poli(líquidos iônicos) imidazólicos sintetizados por fotopolimerização em manufatura aditiva

Abstract

Este trabalho apresenta uma Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) do “berço-aoportão” de líquidos iônicos polimerizáveis (PILs) em impressão 3D usando aparelho de estereolitografia. Primeiramente, a fim de fornecer uma visão geral atualizada sobre o estado da arte envolvendo os estudos da ACV em líquidos iônicos (LIs), uma revisão sobre o tema foi conduzida. Esta revisão recomenda uma lista de questões que requerem de maior atenção para a aplicação da ACV para avaliar os processos de LIs, tais como: i) acesso a um inventário completo e adequado do ciclo de vida e ii) desenvolvimento e inclusão de fatores de caracterização de impactos de LIs. Além disso, algumas boas práticas em ACV de LI foram identificadas e são recomendadas. Posteriormente, este trabalho teve como foco o emprego do cátion 3-butil-1-vinilimidazólio ([BVim]+), com o ânion não-coordenado e hidrofóbico bis(trifluorometanosulfonil)imidato ([NTf2]-) como contra-íon. Os resultados indicam que o processo de impressão não exacerba significativamente os impactos ambientais. O monômero polimerizável de LI tem impacto comparável ao análogo, não-polimerizável, 3-butil-1-metilimidazólio [NTf2]-, portanto, permitindo potencialmente o uso mais eficiente das propriedades dos LI por imobilização em fases sólidas. Também, é demonstrado que a troca do ânion [NTf2]- pelo ânion dicianamida [N(CN2)]-, para produção de PILs, diminui significativamente os impactos em todas as categorias avaliadas. Este trabalho representa a primeira fase em direção à geração quantitativa de dados de ACV, para o processo de impressão 3D de PILs, que será um grande suporte para a tomada de decisões durante o projeto de desenvolvimento de processos de impressão 3D de PILs em escala de laboratório.

This work presents a “cradle-to-gate” Life Cycle Assessment (LCA) of 3Dprinting polymerisable ionic liquids (PILs) using stereolithography apparathus. Firstly, in order to provide an up-to-date overview on the currently state-of-the-art involving the life cycle assessment (LCA) studies on ionic liquids (ILs) a review on the subject was employed. This review recommends a list of issues that need further precision for application of LCA to evaluate ILs processes, such as: i) access to comprehensive and adequate life cycle inventory and ii) development and inclusion of characterization factors for IL impacts. Also, some good practices in LCA of IL were identified and are recommended. Later, this work focused on the employment of the 3-butyl-1-vinylimidazolium [BVim] cation, with the non-coordinating and hydrophobic bis(trifluoromethane)sulfonimide [NTf2]- anion as the counter anion. The results indicate that the printing process does not significantly exacerbate the environmental impacts. The polymerisable monomer IL has similar impact compared to the analogous non-polymerisable 3-butyl-1-methylimidazolium [NTf2]- IL, thus potentially allowing for the more efficient use of the IL properties by immobilization in solid phases. Furthermore, it is demonstrated that switching the anion from [NTf2]- to dicyanamide [N(CN2)]- significantly decreases the impacts in all categories evaluated for PIL production. This work represents the first phase toward quantitative LCA data generation for the process of 3D-printing IL, which will be great support for decision making during design of PIL 3D-printing processes at a laboratory scale.