Một dự án tham vọng và hợp tác giữa BASF, Krones, Südpack và Tomra Recycling Sorting đã chứng minh rằng bao bì đa lớp dựa trên PET có thể được tách lớp và tái chế trên quy mô công nghiệp bằng cơ sở hạ tầng tái chế cơ khí hiện có.
Để chứng minh ý tưởng của mình, các đối tác đã sử dụng vật liệu bao bì đa lớp với các lớp PET và polyethylene (PE), tách vật liệu thành hai thành phần và sau đó tái chế nhựa bằng cách sử dụng cơ khí.
Trong thử nghiệm công nghiệp đầu tiên của quy trình này được thực hiện tại một nhà máy thử nghiệm của Krones tại Flensburg, Đức, các công ty đã hoàn toàn tách được đến 69% PET và PE và phần tách được thêm 12%.
Sự tham gia của các công ty hàng đầu từ các phần khác nhau của chuỗi giá trị nhựa và tái chế đã trang bị cho dự án cái nhìn sâu sắc về những thách thức của việc tái chế bao bì đa lớp, mà từ trước đến nay đã khó tái chế.
Từng bước tái chế bao bì đa lớp
Trong giai đoạn đầu tiên của dự án vào năm 2021, Tomra đã thực hiện các thử nghiệm sắp xếp ban đầu bằng các khay PET/PE được sản xuất bởi Südpack. Các khay này sử dụng chất kết dính được phát triển tại BASF để tách các lớp.
Để sản xuất vật liệu khay, Südpack sử dụng sự chuyên môn của mình về lớp phủ - đặc biệt là lớp phủ dựa trên nước - để phát triển các bộ phim PET/PE có thể tách lớp bằng cách rửa nóng kiềm. Südpack sản xuất các bộ phim đóng gói hiệu suất cao cho thực phẩm, sản phẩm không phải thực phẩm và y tế.
Tiếp theo, để kiểm tra khả năng lựa chọn được khay tái chế này từ các loại bao bì kết hợp khác, Tomra đã sử dụng công nghệ Autosort gần hồng ngoại (NIR) của mình để sắp xếp bao bì đa lớp tái chế từ một hỗn hợp của các khay tái chế và không thể tái chế.
Thiết bị sắp xếp NIR đã phát hiện được bao bì đa lớp được làm bằng chất kết dính tách lớp của BASF, chứng tỏ các khay đa lớp có thể được sắp xếp ra khỏi dòng chảy chất thải để điều hướng vào tái chế.
Bước tiếp theo là tách lớp các bộ phim PET/PE thành các lớp riêng biệt. Nhà máy thử nghiệm của Krones đã thực hiện các thử nghiệm vào giữa năm 2022 để kiểm tra hiệu quả của việc tách các bộ phim PET/PE phủ lên nhau thành các lớp đơn trên quy mô công nghiệp. Krones bán các thiết bị rửa và loại bỏ chất độc để tái chế bao bì PET thành bột có thể được sử dụng để sản xuất các container mới.
Để tách lớp bao bì đa lớp, Krones sử dụng quy trình rửa nóng tiêu chuẩn thường được sử dụng trong tái chế PET. Phương pháp này đã thành công, cho kết quả PET và PE có thể được sử dụng lại, riêng biệt, như các vật liệu đơn chất.
Vai trò của tái chế cơ khí và hóa chất.
Sau khi tách lớp, các vật liệu được tái chế bằng công nghệ tái chế cơ khí hiện có. Trong tương lai, cả tái chế cơ khí hoặc hóa chất có thể được sử dụng, tùy thuộc vào ứng dụng bao bì cho PE và PET tái chế.
"PET đa lớp đã được tách lớp và tái chế cơ khí. Kết quả đầu tiên của thử nghiệm thử nghiệm cho thấy rằng PET có thể được sử dụng lại cho các ứng dụng liên quan đến thực phẩm," Kresimir Cule, quảng cáo tiếp thị sản phẩm keo công nghiệp của BASF, cho biết. "PE thu được trong quá trình này có thể được sử dụng trực tiếp cho các ứng dụng không liên quan đến thực phẩm."
Để sử dụng PE tái chế cho bao bì thực phẩm, "cần phải sử dụng tái chế hóa chất. Các thử nghiệm tiếp theo về điều này sẽ được tiến hành trong dự án," Cule cho biết.
Để điều chỉnh việc tách lớp trong quá trình tái chế cơ khí, BASF đã phát triển keo Epotal dựa trên nước, đóng một vai trò quan trọng trong dự án, cho phép dễ dàng tách lớp PET và PE để tái chế mà không làm giảm sức mạnh kết dính trong bao bì đa lớp. Thử nghiệm công nghiệp ban đầu và các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm trước đó đã chứng minh rằng các bộ phim được làm bằng keo này có thể dễ dàng tách lớp.
Tuy nhiên, các đối tác hợp tác tin rằng họ có thể cải thiện quá trình tách lớp của các lớp PET/PE bằng cách thực hiện các điều chỉnh bổ sung, chẳng hạn như điều chỉnh kích thước của các hạt và/hoặc thêm ma sát hơn trong quá trình rửa.
BASF cho biết công việc hợp tác đang tiếp tục, với sự tập trung vào việc tăng tỷ lệ tái chế và chất lượng vật liệu tái chế.
"Các đối tác hợp tác đang làm việc để tối ưu hóa phương pháp - tham số quá trình, keo - để cải thiện tỷ lệ tái chế," Cule nói. "Bước tiếp theo là, ví dụ như điều tra và thử nghiệm chất lượng PET và PE tái chế."
Cule thêm, "Mục đích của dự án hợp tác là kích thích một cuộc thảo luận chung trong các hiệp hội và toàn chuỗi giá trị và cho họ thấy cách tiếp cận tái chế đa lớp có thể được triển khai trong tương lai."
Quy trình mới của các đối tác để tách lớp bao bì đa lớp làm cho các vật liệu này có thể tái chế theo các điều khoản của Nghị định về Bao bì và Chất thải Bao bì của Ủy ban Châu Âu (PPWR). Ở Liên minh Châu Âu, hầu hết các bao bì sẽ cần phải được tái chế vào năm 2030.
