Zgodnie z podstawowym celem gospodarki o obiegu zamkniętym w odniesieniu do przemysłu przetwórstwa tworzyw sztucznych, tworzywa nie powinny w ogóle trafiać do środowiska naturalnego w postaci odpadów.
Istnieją różne sposoby osiągnięcia tego celu, począwszy od właściwego zaprojektowania artykułu z tworzyw sztucznych, poprzez efektywną zbiórkę i sortowanie różnych polimerów, aż po recykling i ponowne wprowadzenie ich do obiegu. Ponadto, częściowym rozwiązaniem jest też stosowanie polimerów ulegających biodegradacji.
Największe firmy wytwarzające produkty szybkozbywalne (FMCG - fast-moving consumer foods) oraz producenci opakowań z tworzyw sztucznych, reprezentujący ponad 20% światowego rynku opakowań, zobowiązali się, że do 2025 r. 100% ich opakowań z tworzyw sztucznych będzie nadawało się do ponownego użycia, recyklingu lub kompostowania.
Jedno jest pewne, kolor nadal będzie odgrywał kluczową rolę w świecie opakowań. Jednak w nowej rzeczywistości wybór odpowiednich barwników będzie miał kluczowe znaczenie.
Przyjrzyjmy się różnym etapom cyklu i pokażmy, w jaki sposób producent barwników pigmentowych i rozpuszczalnych w polimerach może pomóc interesariuszom połączyć zapotrzebowanie na kolor z równie ważną potrzebą zrównoważonego rozwoju.
Projektowanie dla recyklingu
Wszystko zaczyna się od projektanta opakowania. Zadanie polega na stworzeniu opakowania, które będzie atrakcyjne, wzmocni wizerunek marki, wprowadzi rozróżnienie i które będzie można odpowiednio poddać recyklingowi i ponownie wykorzystać jako surowiec dla nowych produktów z tworzyw sztucznych.
Dobór barwnika zależy od technologii recyklingu (mechanicznego, chemicznego). Projektant musi wiedzieć, z jakimi etapami przetwarzania artykuł będzie musiał zmierzyć się w przyszłości, nie tylko ze względu na jego produkcję, ale również ze względu na czas, jaki upłynął od jego użycia. Będzie to miało wpływ na dobór pigmentów.
Ponieważ właściciele marek zobowiązali się do włączenia znacznych ilości recyklatów do nowych artykułów opakowaniowych, kolejnym wyzwaniem będzie osiągnięcie doskonałych i atrakcyjnych kolorów.
Clariant Pigments pracuje nad rozwiązaniami dla takich wyzwań jak szybsze i łatwiejsze dopasowanie kolorów do polimerów pochodzących z recyklingu lub stworzenie gamy pigmentów, które mogą wytrzymać wielokrotne procesy recyklingu bez rozkładu, pozostając bezpiecznymi dla przyszłych zastosowań i środowiska pracy.
Ponowne wykorzystanie jest kolejnym aspektem zrównoważonego rozwoju. W tym przypadku dobór barwnika również wymaga szczególnej uwagi, ponieważ musi on pozostać atrakcyjny i bezpieczny.
Kolor nie powinien zanikać, aby produkt zachował swój wygląd nawet po wielu powtórnych użyciach. Wysoka odporność na światło i warunki atmosferyczne są tu kluczowymi kryteriami.
Aspekt bezpieczeństwa jest jeszcze ważniejszy, gdy mówimy o butelkach do napojów. Pigmenty nie powinny migrować do napoju nawet po wielokrotnym myciu butelki gorącą wodą zawierającą np. silne detergenty.
Recykling
Istnieją trzy główne technologie recyklingu:
- Recykling mechaniczny,
- Recykling z wykorzystaniem rozpuszczalników chemicznych,
- Recykling chemiczny (depolimeryzacja, piroliza, zgazowanie).
Niezależnie od tego, jaki jest to proces, każdy recykling rozpoczyna się od właściwego zbierania i sortowania odpadów z tworzyw sztucznych.
W optymalnym centrum sortowania tworzywo sztuczne jest automatycznie sortowane na różnych etapach w zależności od rodzaju polimeru i koloru za pomocą systemów bliskiej podczerwieni (technologia NIR). LDPE, HDPE, PP, PP, PET, PS.
Do poprawnej pracy technologia ta wymaga minimalnej ilości energii odbijanej na czujniku. Problemem staje się, gdy część plastikowa pochłania energię NIR zamiast ją odbijać. Problem pojawia się w przypadku tworzyw sztucznych barwionych koncentratami czarnymi zawierającymi sadzę pigmentową. Sadza pochłania energię w zakresie NIR, co oznacza, że artykuły z tworzyw sztucznych barwione w ten sposób nie będą identyfikowane w trakcie procesu sortowania. W efekcie tworzywa takie powodują wiele problemów w dalszych etapach recyklingu lub kończą na składowisku odpadów.
Clariant opracował trzy barwniki, które mogą odbijać się w spektrum NIR i pozwolą przemysłowi tworzyw sztucznych nadal produkować czarne artykuły, które mogą być odpowiednio sortowane. Odmiany te mogą być stosowane do HDPE, LDPE, PP, PET, PS, PA i PVC.
Recykling mechaniczny
Recykling mechaniczny jest zdecydowanie najczęściej stosowanym procesem. Obecnie ponad 80% tworzyw sztucznych zbieranych w celu powtórnego użycia jest poddawanych recyklingowi mechanicznemu.
Obecnie recykling mechaniczny działa stosunkowo dobrze w przypadku butelek PET, ale w przypadku innych polimerów lub mieszanych tworzyw sztucznych napotyka pewne ograniczenia, przynajmniej w przypadku recyklatów o najwyższej jakości. Po kilku cyklach recyklingu właściwości polimerów zmniejszają się tak bardzo, że ponowne ich wykorzystanie staje się utrudnione.
Istnieje również potrzeba lepszego zrozumienia zachowań barwników po zastosowaniu wielu cykli recyklingu.
Niezwykle istotne jest również zapewnienie, aby pigmenty i barwniki rozpuszczalne w polimerach nie rozkładały się ani nie wytwarzały żadnych substancji toksycznych podczas procesu kompandowania.
Kolejnym wyzwaniem jest kolor bazowy recyklatu pochodzącego z firm zajmujących się recyklingiem. Ponowne pokolorowanie polimerów pochodzących z recyklingu staje się problemem dla producenta koncentratów barwiących. Istnieją duże różnice w jakości pomiędzy różnymi firmami zajmującymi się recyklingiem.
Recykling chemiczny
Recykling chemiczny może być postrzegany jako technologia uzupełniająca, która poszerzy ofertę surowców pochodzących z recyklingu w jakości spełniającej wymagania przemysłu opakowań.
Istnieją różne rodzaje recyklingu chemicznego, ale wszystkie one znajdują się obecnie w fazie rozwojowej.
Z kolei recykling z wykorzystaniem rozpuszczalników chemicznych to połączenie recyklingu chemicznego i fizycznego. Polega na zastosowaniu rozpuszczalnika, który konkretnie rozpuszcza określony typ polimeru. Praktyka pokazuje, że niektóre pozostałości pozostają w polimerze, a kolory nie są w pełni usunięte. Recyklat wygląda na szarawy. Konieczne są w tym kierunku dalsze prace badawcze.
Innym rodzajem recyklingu chemicznego jest "depolimeryzacja", jest to reakcja chemiczna rozpadu polimeru (związku wielkocząsteczkowego) na monomery. Istnieją różne technologie umożliwiające osiągnięcie tego celu: poprzez zastosowanie enzymów lub katalizatorów.
Piroliza lub zgazowanie to kolejne metody rozkładu polimeru i wytwarzania paliw.
Biodegradowalność
Chociaż rynek jest wciąż niewielki, polimery ulegające biodegradacji cieszą się coraz większą uwagą właścicieli marek i firm zajmujących z branży opakowaniowej.
Nie każdy pigment może być użyty do barwienia polimerów ulegających biodegradacji, ponieważ muszą one spełniać bardzo surowe normy dotyczące zanieczyszczeń.
Clariant Pigments stworzył gamę 26 pigmentów organicznych z linii produktów Graphtol i PV Fast spełniających wymagania europejskiej normy EN 13432. Obejmują one całe spektrum kolorystyczne i dlatego stanowią cenne wsparcie dla producentów i projektantów koncentratów barwiących w poszerzaniu horyzontów kolorystycznych dla tworzyw biodegradowalnych.
Philippe Lazerme
Head of Marketing Segment Plastics at Business Unit Pigment
