Ekologiczne opakowania na bazie enzymów
Na całym świecie na popularności zyskuje koncepcja gospodarki o obiegu zamkniętym, a jej rozwijanie wymaga radykalnych innowacji w różnych branżach. Finansowany przez UE projekt TERMINUS to przełomowa inicjatywa w zakresie recyklingu i ponownego wykorzystania elastycznych wielowarstwowych i wieloskładnikowych materiałów opakowaniowych stosowanych do różnych łatwo psujących się produktów. Przedsięwzięcie to, prowadzone przez interdyscyplinarny zespół naukowców z ośmiu krajów UE, zakłada zrewolucjonizowanie obsługi złożonych materiałów opakowaniowych poprzez opracowanie inteligentnych polimerów zawierających enzymy. TERMINUS koncentruje się na wzmocnieniu gospodarki o obiegu zamkniętym oraz na spełnieniu rygorystycznych celów wyznaczonych przez Komisję Europejską. Projekt ma doprowadzić do uwolnienia potencjału recyklingu elastycznych opakowań wielowarstwowych używanych do żywności, napojów, kosmetyków i innych łatwo psujących się produktów. Dzięki połączeniu wybranych enzymów z klejami i warstwami wiążącymi rozwiązanie TERMINUS umożliwia oddzielenie różnych warstw polimerowych, co jest niezbędne, by można je było poddać recyklingowi. Co więcej, enzymy są zaprojektowane tak, aby były wytrzymałe na temperatury obróbki, dzięki czemu nie przestają działać podczas przekształcania materiału.
Pionierska rola w budowie gospodarki o obiegu zamkniętym
Do kluczowych osiągnięć zespołu TERMINUS należy pomyślne zastosowanie procesów usuwania kleju we wstępnym projektowaniu materiałów. Dodanie enzymów do klejów i zastosowanie mechanizmów wyzwalających (takich jak aktywacja promieniowaniem UV lub chemiczna) umożliwiło oddzielenie warstw w laminowanych i koekstrudowanych plastikowych opakowaniach wielowarstwowych. Uczeni napotkali jednak także pewne wyzwania, w szczególności dotyczące doboru silnych enzymów do degradacji klejów poliuretanowych, które z zasady nie ulegają biodegradacji. „Aby mieć pewność, że enzymy przetrwają temperatury występujące podczas przetwarzania materiałów, zostały zaprojektowane w taki sposób, że są chronione przed wysoką temperaturą i uwalniane na żądanie przez określony bodziec”, mówi Vincent Verney, koordynator naukowy i techniczny projektu TERMINUS. Dzięki skrupulatnemu zmodyfikowaniu składu i doborze enzymów, takich jak lakazy i kutynazy, poczyniono znaczne postępy. Opracowano precyzyjnie skonstruowane kleje na bazie poliuretanu i biodegradowalne warstwy wiążące wraz z innowacyjnymi technologiami, takimi jak nanowarstwowy podwójny wodorotlenek w celu ochrony enzymów i optymalizacji wydajności separacji podczas recyklingu.
Szanse rynkowe związane z technologiami o obiegu zamkniętym
Zespół TERMINUS zademonstrował przetwarzanie opracowanych przez siebie materiałów opakowaniowych na skalę przemysłową w integracji z europejską produkcją. To pionierskie podejście pozwala na uzyskanie niespotykanego rozwiązania rynkowego: dzięki projektowaniu materiałów pod kątem wydajnego przetwarzania po zakończeniu eksploatacji możliwe jest wdrożenie obiegu zamkniętego nie tylko w sektorze opakowań, ale także na przykład w produkcji tekstyliów czy powłok. „Jeśli jednak analiza ekonomiczna została dobrze przeprowadzona, konieczne jest ulepszenie tego rozwiązania w różnych przypadkach użycia, aby umożliwić sięgnięcie po nowe możliwości. Ta jedyna w swoim rodzaju koncepcja może być stosowana do dowolnych materiałów składających się z różnych struktur fizycznych lub chemicznych, na przykład w sektorze tekstylnym do powłok”, dodaje Verney.
Cyfrowy paszport na potrzeby przyszłej ekspansji
Projekt został już zakończony, ale badacze zajmują się dalszym rozwojem technologii TERMINUS. Podejmowane są inicjatywy mające na celu szersze wykorzystanie naturalnych rozpuszczalników głęboko eutektycznych (NADES) zgodnie z opracowaną w projekcie koncepcją, co będzie sprzyjało dalszym innowacjom i i przyczyni się do przygotowania jej do wprowadzenia na rynek. Jednym z wyróżniających się aspektów projektu TERMINUS jest stworzenie cyfrowej grupy danych mającej na celu rozpowszechnianie ważnych informacji dotyczących materiałów opakowaniowych. Elementem jej działań jest informowanie centrów recyklingu o potencjalnych pozostałościach enzymów w strumieniach odpadów. „W oparciu o tę platformę zaczęliśmy tworzy cyfrowy paszport dotyczący materiałów wielowarstwowych Terminus, aby móc przekazywać różnym podmiotom różne rodzaje informacji – na przykład będzie to opis techniczny w przypadku firm zajmujących się recyklingiem, a w przypadku konsumentów informacje o środowisku i bezpieczeństwie”, dodaje Verney. Projekt brał także udział w inicjatywach Plastics Circularity Multiplier i The Bio Innovation of a Circular Economy for Plastics, gdzie jego uczestnicy mieli okazję współpracować z podobnie myślącymi specjalistami. Projekt TERMINUS zapoczątkowuje nową erę w dziedzinie zrównoważonych opakowań, a jego spuścizna nie ogranicza się wyłącznie do innowacji – przyczynia się bowiem do całościowej budowy gospodarki o obiegu zamkniętym, kładąc nacisk na współpracę, innowacje i świadome zaangażowanie w różnych branżach i wśród różnych interesariuszy.
Słowa kluczowe
TERMINUS, gospodarka o obiegu zamkniętym, zasilanie enzymami, recykling opakowań, proces usuwania kleju, opakowania o obiegu zamkniętym
