فناوریهای نوین بازیافت PET در صنعت بستهبندی
- مقالهها
- 03آبان 1404
در دهه اخیر، صنعت پلاستیک و بستهبندی جهانی با چالش بزرگ حفاظت از محیطزیست روبهرو شده است. بطریهای PET (پلیاتیلن ترفتالات)، که در بستهبندی نوشیدنیها، مواد شوینده و محصولات غذایی استفاده میشوند، سهم بزرگی در پسماند پلاستیکی دارند. با این حال، نوآوریهای جدید در فناوریهای بازیافت PET مسیر تازهای برای تحقق اقتصاد چرخشی (Circular Economy) و کاهش آلودگی پلاستیکی باز کردهاند.
جهش جهانی به سوی اقتصاد چرخشی پلاستیک
صنعت بستهبندی در سالهای اخیر، بهویژه پس از رویدادهای مهمی چون نمایشگاه K 2022 آلمان، تغییر پارادایم چشمگیری را تجربه کرده است. محور اصلی گفتوگو میان شرکتهای بزرگ تولیدکننده تجهیزات و مصرفکنندگان عمده مانند Erema، Faerch، Coca-Cola و انجمنهای صنعتی نظیر Plastics Europe، تمرکز بر بازیافت کامل (Closed-Loop Recycling) PET بود. این همکاریها نشاندهنده تعهد صنعتی به اهداف بلندپروازانه زیر است:
اهداف کلیدی صنعتی برای سالهای آتی:
-
۱۰۰٪ قابلیت بازیافت: طراحی تمام محصولات بستهبندی PET بهگونهای که قابلیت بازیافت کامل داشته باشند، تا سال ۲۰۲۵ هدفگذاری شده است .
-
استفاده از مواد بازیافتی (rPET): استفاده از حداقل ۵۰٪ محتوای بازیافتی در تولید بطریهای جدید تا سال ۲۰۳۰الزامی خواهد بود.
-
کاهش وابستگی به PET تازه: جایگزینی تدریجی مواد اولیه تولید شده از نفت با rPET برای کاهش انتشار رد پای کربنی.
این رویکرد با شعار جهانیِ “جهانی بدون زباله، با چرخه بسته بازیافت” همراه است که طراحی آگاهانه محصول و سیستمهای جمعآوری مؤثر را در اولویت قرار میدهد. این استراتژی نیازمند سرمایهگذاری عظیم در زیرساختهای بازیافت است.
فناوریهای نوین در جداسازی و فرآیند شستوشوی پیشرفته
یکی از بزرگترین چالشهای فنی در بازیافت مکانیکی PET، آلودگیهای سطحی ناشی از مواد چسبنده، برچسبها، آلودگیهای آلی و همچنین تفکیک اشتباه PET از سایر پلاستیکها (مانند PVC یا HDPE) است.
بهینهسازی شستوشو با رویکرد جریان معکوس
سیستمهای سنتی شستوشو اغلب با مصرف بالای آب و انرژی همراه بودند. سیستم شستوشوی ضدجریان (Counter-Flow Washing) این روند را بهبود بخشیده است:
-
اصل عملکرد: آب تمیز در مراحل پایانی فرآیند شستوشو وارد میشود و در خلاف جهت حرکت مواد ورودی (که کثیفتر هستند) جریان مییابد.
-
مزایا: این تکنیک تضمین میکند که مواد با بیشترین میزان ناخالصی با آبی که بیشترین آلودگی را جذب کرده است تماس پیدا کنند، در حالی که خروجی نهایی (PET تمیز) با تازهترین آب شسته میشود. این امر کارایی شستوشو را افزایش داده و همزمان مصرف آب و انرژی مورد نیاز برای تصفیه مجدد را کاهش میدهد.
سیستمهای بازیابی و تصفیه آب-فرآیند
تأکید بر پایداری، منجر به توسعه سیستمهای فیلتراسیون چندمرحلهای و بازیافت آب-فرآیند شده است. در این سیستمها، آب مورد استفاده در شستوشو از طریق فیلترهای غشایی و تصفیه شیمیایی/فیزیکی مجدداً قابل استفاده میشود.
-
بهرهوری: در خطوط پیشرفته امروزی، امکان بازیافت و استفاده مجدد از آب تا ۸۰٪ از کل مصرف آب فرآیند وجود دارد، که تأثیر زیستمحیطی کارخانهها را به شدت کاهش میدهد.
استفاده از انرژی مکانیکی و حرارتی برای نفوذپذیری
برای از بین بردن آلودگیهای سرسخت مانند باقیمانده چسبهای حرارتی (Hot-melt Adhesives) یا آلودگیهای چسبیده به بطریهای PET، ترکیب نیروهای فیزیکی و حرارتی ضروری است.
-
مکانیزم: استفاده از اصطکاک مکانیکی بالا در محیط آب داغ (اغلب نزدیک به نقطه جوش یا دمای بالا) در این خطوط صنعتی، به افزایش نفوذپذیری و جداسازی کامل این آلودگیها کمک میکند.
-
ظرفیت صنعتی: این نسل جدید خطوط اکنون در مقیاس تجاری با ظرفیتهای ۲ تا ۹ تن در ساعت عمل میکنند و rPET تولیدی آنها از نظر خلوص به استاندارد مواد غذایی نزدیک میشود.
پیشرفت در بازیافت شیمیایی PET: بازگشت به مونومرها
بازیافت مکانیکی، هرچند کارآمد است، اما محدودیتهایی در پذیرش پلیمرهای آلوده، چندلایه و یا پلیمرهایی که چندین بار بازیافت شدهاند، دارد. بازیافت شیمیایی (Chemical Recycling) به عنوان مکمل ضروری بازیافت مکانیکی مطرح شده است.
تعریف بازیافت شیمیایی: برخلاف بازیافت مکانیکی که صرفاً شکل ظاهری پلیمر را تغییر میدهد، بازیافت شیمیایی، پلیمر را از طریق فرآیندهایی نظیر هیدرولیز، گلیکولیز یا متانولیز، به مونومرهای اولیه (مانند ترفتالیک اسید و اتیلن گلیکول) تجزیه میکند.
بر اساس گزارش آزمایشگاه ملی برکلی و دپارتمان انرژی آمریکا:
“هر پلیمر میتواند طی چند مرحله در دمای متفاوت، به مونومرهای اولیه خود تجزیه شود. این مونومرها کاملاً خالص بوده و خواص شیمیایی و فیزیکی آنها با مواد بکر هیچ تفاوتی ندارد.”
فناوریهای کلیدی بازیافت شیمیایی
تجزیه تحت خلاء (Vacuum Depolymerization)
فناوریهایی مانند Vacunite که توسط شرکتهایی مانند Eastman توسعه یافتهاند، بر تجزیه PET در شرایط خلاء تمرکز دارند.
-
حفاظت از کیفیت: PET بدون تماس با اکسیژن و در دمایی بالاتر از ۱۵۰ درجه سانتیگراد (اما زیر دمای تخریب کامل) حرارت داده میشود. این کنترل دمایی دقیق، از پدیده زردی (Yellowness Index) یا تغییر رنگ جلوگیری میکند و خلوص شیمیایی محصول نهایی را تضمین مینماید.
-
کاربرد: این روش بهویژه برای بستهبندیهای چندلایه (مانند سینیهای فودگرید با لایههای حاجب)، فیلمهای غذایی و زبالههای ترکیبی که حاوی مقادیر زیادی ناخالصی آلی هستند، ایدهآل است.
مزایای بازیافت شیمیایی
این رویکرد محدودیتهای سختی (مانند خلوص ۹۹.۹٪ مورد نیاز برای تماس با مواد غذایی) را از بین میبرد و امکان استفاده از تمام جریانهای زباله PET را فراهم میآورد. مواد حاصل از این فرآیند عملاً در صنعت با عنوان “مواد اولیه زیستی (Bio-based Feedstock)” یا “مواد حاصل از بازیافت پیشرفته (Advanced Recycling)” شناخته میشوند.
استفاده از PET غیرقابل بازیافت در قالبهای جدید
چالش سینیهای PET و فیلمهای چندلایه
سینیهای PET که برای بستهبندی گوشت، مرغ یا محصولات آماده استفاده میشوند، اغلب دارای لایههای نازکی از پلیمرهای دیگر (مانند EVOH یا PE) هستند که بهعنوان لایه حاجب (Barrier Layer) عمل میکنند. این لایهها در بازیافت مکانیکی به شدت باعث کاهش کیفیت میشوند.
شرکتهایی مانند Faerch در اروپا و تأمینکنندگان تکنولوژی مانند Erema توانستهاند خطوط اکستروژن ویژهای طراحی کنند که قادر به فرآوری این مواد دشوار (Trays) هستند. این خطوط با استفاده از سیستمهای حذف گاززدایی پیشرفته و فیلتراسیون مذاب چندگانه، پلیمرهای ناخواسته را از جریان اصلی PET جدا میکنند.
تغییر استراتژیک: از طاقچه به ضرورت
اظهارات مدیران صنعتی در کنفرانسهای اخیر نشاندهنده این دگرگونی است:
«از حالت طاقچهای (Niche) به ضرورت صنعتی (Must-have) رسیدهایم؛ بازیافت حالا بخشی جداییناپذیر از طراحی محصولات است، نه یک راهکار اختیاری.»
این بدان معناست که طراحی محصول دیگر تنها بر اساس عملکرد (مانند ماندگاری یا زیبایی) نیست، بلکه باید بازیافتپذیری در انتهای عمر محصول را در نظر بگیرد.
طراحی برای بازیافت (Design for Recycling - DfR)
مهمترین استراتژی بلندمدت، اطمینان از این است که محصول از همان ابتدا با هدف بازیافت آسان طراحی شود. این رویکرد نیازمند نوآوریهایی در مواد کمکی و ساختار بطری است.
نوآوری در چسبها و برچسبها
برچسبها و چسبهای مورد استفاده در بستهبندیها یکی از بزرگترین منابع آلودگی در مراحل اولیه بازیافت هستند.
-
پروژه RefPET (شرکت Sacmi Beverage): این پروژه بر توسعه چسبهایی تمرکز دارد که در طول فرآیند شستوشوی قلیایی استاندارد (استفاده از سودا کاستیک یا شویندههای قوی) به راحتی در آب حل شده و از سطح بطری جدا شوند. این امر منجر به تولید برچسبهای بازیافتی میشود که خود میتوانند در دیگر کاربردهای پلاستیکی استفاده شوند، یا اینکه چسبهای کاملاً قابل حل در آب سرد یا سودا را جایگزین چسبهای مقاوم در برابر رطوبت کنند.
سبکسازی و بهینهسازی وزن (Lightweighting)
کاهش وزن بطریها نه تنها مصرف مواد اولیه را کاهش میدهد، بلکه حمل و نقل و پردازش آنها را در کل زنجیره بازیافت کارآمدتر میکند.
-
نمونههای پیشرفته: شرکتهایی مانند Sidel توانستهاند با استفاده از فرآیندهای قالبگیری پیشرفته، وزن پریفرم بطریهای استاندارد نوشیدنی را از حدود ۲۴ گرم به کمتر از ۹ گرم (بسته به حجم) برسانند، بدون اینکه فشار داخلی یا مقاومت مکانیکی لازم را از دست بدهند.
مدیریت رنگ و افزودنیها
رنگهای تیره یا افزودنیهای رنگی (به ویژه کربن سیاه که برای فیلمهای مات استفاده میشود) بازیافت نوری (اپتیکال سورتینگ) را مختل میکنند و مانع از تولید rPET شفاف میشوند.
-
راهکار: جایگزینی رنگدانههای سنتی با ترکیباتی که در فرآیند تجزیه شیمیایی یا فرآوری مکانیکی قابل حذف هستند، یا تمرکز بر استفاده از PET شفاف برای تولید rPET با خلوص بالا.
آیندهی بازیافت PET در جهان: به سوی کارخانههای هوشمند
روندهای کنونی نشان میدهند که صنعت در حال حرکت از روشهای مبتنی بر نیروی انسانی به سمت سیستمهای کاملاً خودکار و هوشمند است.
مدیریت رنگ و افزودنیها
بر اساس پیشبینیهای صنعت، انتظار میرود بیش از نیمی از بطریهای نوشیدنی عرضه شده در بازارهای توسعهیافته تا سال ۲۰۳۰ حاوی مواد بازیافتی باشند. این حجم عظیم نیازمند تحول در زیرساختها است.
تمرکز بر کاهش مصرف انرژی
تولید rPET بهخصوص در مراحل ذوب و ریاکستروژن (Extrusion) همچنان انرژیبر است. توسعه مواد افزودنی جدید که نقطه ذوب را کاهش دهند یا فرآیندهای اکستروژن با دمای پایینتر، از اهداف اصلی R&D هستند.
هوش مصنوعی در کنترل کیفیت
برای اطمینان از خلوص مواد ورودی و نهایی، استفاده از بینایی ماشین (Machine Vision) و هوش مصنوعی (AI) در سورتینگ (جداسازی) در حال گسترش است. این سیستمها میتوانند با سرعت بسیار بالا، برچسبها، انواع پلاستیکها (مانند PET در مقابل PVC) و حتی رنگهای ناخواسته را در خطوطی با ظرفیتهای عظیم شناسایی و تفکیک کنند.
کارخانههای بازیافت هوشمند
شرکتها در اروپا و شرق آسیا بهدنبال تأسیس «کارخانههای بازیافت هوشمند» هستند که در آنها دادهها بهصورت لحظهای جمعآوری و تحلیل میشوند. هدف این کارخانهها، به حداقل رساندن ردپای کربنی در هر تن rPET تولیدی از طریق بهینهسازی مصرف انرژی، آب و مواد شیمیایی است.
نتیجه گیری
فناوریهای نوین بازیافت PET، از شستوشوی پیشرفته مکانیکی تا تجزیه شیمیایی کامل، نقش حیاتی در آیندهی صنعت پلاستیک دارند. آنچه زمانی فقط راهحلی زیستمحیطی محسوب میشد، حالا به یک مزیت رقابتی اقتصادی و ابزاری قدرتمند برای برندسازی تبدیل شده است.
بستهبندیهای PET با استفاده روزافزون از مواد بازیافتی (rPET)، نه تنها تصویر سبزتری از برندها ایجاد میکنند، بلکه با تثبیت قیمت مواد اولیه و کاهش نوسانات ناشی از قیمت نفت، هزینههای تولید را بهطور قابلتوجهی کاهش میدهند. شرکتهایی که در بکارگیری رویکردهای پایدار و ادغام فناوریهای بهروز بازیافت پیشگام باشند، در مسیر حرکت جهانی به سوی اقتصاد چرخشی و آیندهای پاکتر، موقعیت برتری خواهند یافت.
Circular Packaging
پلاسـتیک پایدار
بازیافت PET
rPET
Disclaimer
The information contained in these articles has not been independently verified or fact-checked. It is provided without warranty of any kind, whether express or implied. The website and its authors do not warrant or make any representations regarding the use or results of the information contained herein.
