rPET – Tổng quan dự án thử nghiệm chai tái chế trong dây chuyền sản xuất

PET là một loại chai nhựa có thể được tái chế 100% trong quy trình từ chai sang chai. Đặc tính có lợi này của PET rất tiếc đã bị bỏ qua trong khá nhiều cuộc tranh luận về ô nhiễm môi trường tự nhiên và trách nhiệm chung của chúng ta đối với nhựa. Thức tế, đúng là hàng triệu chai PET không được tái sử dụng hoặc thải bỏ đúng cách, cuối cùng lại nằm trong đại dương của chúng ta. Cho dù điều này là do luật pháp chưa đủ mạnh hay do người dân không được nâng cao nhận thức đầy đủ, hay cơ sở hạ tầng chưa tốt với việc xử lí vật liệu tái sử dụng - đó là điều mà không ai mong muốn và cần phải thay đổi mang tính cấp bách trong tương lai. Các hãng sản xuất dây chuyền lớn của Thế Giới như Krones, KHS,. cũng đang đóng góp vào việc này bằng cách sản xuất thành công các nhà máy tái chế loại PET hơn 10 năm. Những điều này đang được thiết lập và chạy thử nghiệm, chẳng hạn như các  khách hàng ở Bangladesh , Nhật Bản , Châu Phi hoặc Hoa Kỳ .

Việc sử dụng nhựa tái chế gần đây đã trở thành bắt buộc trong các quy định khác nhau trên toàn thế giới - theo những cách khá khác nhau và vào những thời điểm khác nhau, nhưng xu hướng là rõ ràng: việc sử dụng PET tái chế cho các loại chai,lọ trong sản xuất đang tăng lên, cũng như nhu cầu về nó. Vì vậy, Bộ phận Công nghệ Nhựa tại Krones, KHS, Sidel,..cũng đã dành sự quan tâm của mình trong nhiều năm cho PET tái chế (hay viết tắt là rPET) - ở đây, trọng tâm của kết quả ban đầu: sản phẩm của khách hàng sử dụng dây chuyền

Dữ liệu thực nghiệm về cách xử lý rPET

Điều đầu tiên và quan trọng nhất mà khách hàng của chúng tôi muốn biết từ các chuyên gia là liệu - và nếu có - thì rPET có ảnh hưởng gì đến quá trình kỹ thuật và mức tiêu thụ năng lượng liên quan cũng như an toàn thực phẩm hay không. Để nghiên cứu chính xác vấn đề này một cách chuyên sâu hơn nữa, nhóm “Tư vấn và Phát triển Bao bì PET” đã khởi động một dự án thử nghiệm vào cuối năm 2019.

Đối với các loạt thử nghiệm khác nhau, có thể tạo ra một loạt các hình dạng vật chứa - từ đơn giản đến cực kỳ phức tạp, và từ dạng điển hình đến phức tạp - có thể được tạo ra bằng khuôn mô đun. Vì vậy, điều này giúp cho việc sử dụng tiết kiệm các nguồn lực cho cả sản xuất và chính quá trình thiết lập thử nghiệm - tất cả đều phù hợp với yêu cầu cấp cao hơn về tính bền vững. Bằng cách chạy thử nghiệm với các hình dạng chai, lọ chứa khác nhau, chúng tôi có thể kiểm tra hiệu quả xem có bất kỳ hạn chế nào về thiết kế chai, lọ hay không và liệu hiệu suất cơ học của chai có thay đổi khi rPET được thêm vào phôi mẫu hay không: “thiết kế từ tái chế” và “thiết kế để tái chế ” làm slogan

Ví dụ, những thay đổi trong bối cảnh này có thể bao gồm độ nhớt cao hơn trong quá trình đúc thổi căng từ nhựa chảy, các đặc điểm phục hồi khác nhau của các thùng chứa cũ hoặc suy giảm thị lực như những gì được gọi là đốm đen. Những nguyên nhân sau là do các loại nhựa không phải PET gặp phải là chất gây ô nhiễm trong quy trình tái chế PET. Cacbonise nhựa không phải PET này do được xử lý thêm vật liệu và sau đó có thể nhìn thấy dưới dạng đốm đen. Tất nhiên, sẽ là mong muốn, nếu ngay từ đầu các dòng nguyên liệu không chứa bất kỳ chất gây ô nhiễm nào thuộc loại đó - điều này có thể được đảm bảo bởi các hệ thống thu gom phù hợp, loại mà chúng tôi có ở Đức dưới hình dạng của các máy bán hàng tự động ngược , hoặc bằng cách loại trừ theo quy định đối với một số vật liệu để đóng và đóng nắp chai, v.v. Các câu hỏi về việc liệu - và nếu có - những chất gây ô nhiễm nhựa này có ảnh hưởng gì đến an toàn thực phẩm của sản phẩm được làm đầy như đã được kiểm tra trong dự án thử nghiệm, với sự hỗ trợ của Viện Fraunhofer và được cho là không quan trọng. Tuy nhiên, hiện tại, chúng tôi sẽ phải sống chung với khả năng bị khiếm thị - nhưng Krones AG đã có thể đưa ra giải pháp ngay cả cho vấn đề này để khách hàng của chúng tôi không cần lo lắng về hình thức trực quan của sản phẩm khi điền vào Chai PET: công nghệ kiểm tra trong máy móc và dây chuyền của chúng tôi cho phép phát hiện bất kỳ phôi hoặc chai bị ô nhiễm nào ở giai đoạn đầu, loại bỏ và chuyển sang quy trình tái chế khác. Phải thừa nhận rằng kinh nghiệm cho thấy điều này làm tăng tỷ lệ phế phẩm - nhưng vật liệu liên quan không bị mất,

Hình minh họa bên dưới cho thấy mức tiêu thụ năng lượng để thu được PET nguyên chất và sản xuất và chuyển đổi các vật chứa làm bằng nó so với mức tiêu thụ cho các chai làm bằng rPET:

Hình 1 : Năng lượng tiêu thụ trong quá trình sản xuất PET nguyên chất cho đến khi chai thành phẩm (trái) và trong quá trình tái chế các chai đã qua sử dụng được thu gom để sản xuất chai PET mới (phải) (IM: ép phun; SBM: ép kéo căng)

Theo quy định, suy giảm thị lực cũng bao gồm các thay đổi về màu sắc trong vật liệu PET do quá trình tái chế gây ra. Các thùng làm bằng rPET có vẻ hơi tối hơn, vàng hơn - hoặc đôi khi hơi xám hơn. Một số khách hàng của chúng tôi đã sản xuất thùng chứa của họ từ rPET nhuộm vật liệu bằng các sắc tố xanh lam hoặc xanh lá cây, để che bớt vết ố vàng. Nhưng theo quan điểm của chúng tôi, nó cũng có thể có tác dụng có lợi khi người tiêu dùng có thể thấy rằng một vật chứa cụ thể là đồ tái chế - giống như với giấy tái chế, sự đổi màu hơi xám của chai PET có thể trở thành biểu tượng trạng thái và đề cập đến một người dùng khá cụ thể nhóm.

Nghiên cứu mới nhất tại Krones

Aurélie Börmann là một kỹ sư hóa học và đã làm việc tại Krones AG trong nhóm “Tư vấn và Phát triển Bao bì PET” từ năm 2017. Trong nhóm liên ngành, cô đã chịu trách nhiệm tiến hành và đánh giá một loạt các thử nghiệm liên quan đến rPET được thực hiện cho đến nay .

Aurélie, chính xác thì mục tiêu của loạt thử nghiệm hiện tại là gì?

Mục tiêu của loạt thử nghiệm này là để kiểm tra vật liệu, cài đặt quy trình, hiệu suất của chai, các hạn chế về thiết kế nếu có, và độ an toàn của sản phẩm với tỷ lệ PET tái chế ngày càng tăng.

Có kết quả nào khiến bạn ngạc nhiên không?

Mặc dù hàm lượng rPET tăng lên trong các phôi, chỉ có những sửa đổi tối thiểu đã được thực hiện đối với quá trình đúc thổi; Hơn nữa, năng lượng đầu vào vẫn như cũ. Tất nhiên, điều làm hài lòng là thực tế là tất cả các hình dạng của container được thử nghiệm - như bạn đã đề cập ở trên, từ đơn giản đến cực kỳ phức tạp - đều cho kết quả xuất sắc để chúng tôi không tìm thấy bất kỳ hạn chế nào trong thiết kế container.

Tương tự như vậy, một tác dụng phụ dễ chịu đã khiến tôi chiến thắng: màu xám tạo cho chất liệu một độ sang trọng nhất định, thể hiện cái chai của ngày mai!

Có bất kỳ hạn chế nào đối với rPET về mặt kỹ thuật quy trình không?

Về mặt hóa học thuần túy, rPET không khác gì so với PET. Những thách thức liên quan thay vào đó là chất lượng của nguyên liệu đầu vào. Tương ứng, không có hạn chế được dự đoán rõ ràng về khả năng xử lý, loại có thể gặp phải với các vật liệu khác. Liên quan đến loạt thử nghiệm của chúng tôi, chúng tôi đã thành công - như đã đề cập trước đó - trong việc chứng minh rằng tất cả các hình dạng chai đều tuân thủ các thông số kỹ thuật của thùng chứa để mang lại hiệu quả tốt như nhau, bất kể hàm lượng rPET.

Chính xác vật liệu nào đã được kiểm tra?

Vật liệu tái chế mà chúng tôi đã kiểm tra có nguồn gốc từ Châu Âu và được sản xuất chủ yếu từ chai lọ và có thể từ các khay trưng bày trước đây được sử dụng để đóng gói thực phẩm và đồ uống. Một tỷ lệ nhỏ (<5%) cũng có thể được chiếm bởi các hộp đựng phi thực phẩm, như chai PET đựng xà phòng, chất tẩy rửa, v.v. Hà Lan có hệ thống ký gửi PET với tỷ lệ hoàn vốn rất cao. Vì vậy, chúng tôi cho rằng phần lớn tài liệu của chúng tôi bắt nguồn từ dòng nguyên liệu này. Ưu điểm là những gì liên quan ở đây có thể là một chu trình khép kín rất tinh khiết với chỉ một số chất gây ô nhiễm. Điều này có ảnh hưởng có lợi đến kết quả của chúng tôi vì tỷ lệ phế phẩm nhiều hơn hoặc ít hơn 0%.

Các bước tiếp theo trong dự án là gì?

Trong loạt thử nghiệm đầu tiên, một tổ hợp chai định hình cực kỳ phù hợp với mục đích đã được chọn, do đó có thể tạo ra một cửa sổ quy trình rất lớn cho chức năng đúc. Bây giờ sẽ đáng xem xét đến mức độ vật liệu có thể bị căng và hành vi mà các cửa sổ quy trình sẽ hiển thị đối với các thùng chứa nhẹ chẳng hạn. Hơn nữa, chúng tôi sẽ hợp tác với Viện Fraunhofer để tiến hành các thử nghiệm sâu hơn về tính an toàn của sản phẩm.

Từ quan điểm hiện tại, bạn muốn giới thiệu điều gì cho khách hàng của chúng tôi?

Nên tránh tiêu thụ tài nguyên hóa thạch và khuyến khích sử dụng các vật liệu bền vững. Bằng cách sử dụng PET tái chế nhiều hơn trong các chai nước giải khát, chúng tôi có thể đóng góp cổ phần của mình vào việc chuyển đổi thị trường và tiến gần hơn đến nền kinh tế chu kỳ khép kín. rPET đã được chế biến trên đá tảng Krones trong nhiều năm nay và không có hạn chế đáng kể về khả năng chế biến, chất lượng và an toàn thực phẩm. Sự thay đổi màu sắc gây ra bởi sự nóng lên và tan chảy lặp đi lặp lại trong tương lai thậm chí có thể trở thành một biểu tượng: chúng tôi cam kết sử dụng tài nguyên tiết kiệm tài nguyên!