Klucząc między sklepowymi półkami z napojami, nie zastanawiamy się, ilu przełomów w technice trzeba było, byśmy mogli cieszyć się smakiem świeżego soku. Jednym z nich były opakowania zwane wielomateriałowymi: połączenie kartonu, folii aluminiowej i tworzywa sztucznego. Lekkie i tanie w produkcji, pozwoliły wprowadzić na rynek napoje, soki czy mleko, które mają długie terminy przydatności do spożycia.

Każdy ze składników takiego opakowania ma inną funkcję. Karton nadaje wytrzymałość, aluminium chroni przed parą wodną, światłem i bakteriami, dzięki polietylenowi opakowanie można zamknąć na zgrzew. Razem stanowią więcej niż sumę poszczególnych składników. Niestety, czyni to z nich także koszmar dla kogoś, kto chciałby odzyskać surowce – mówi mgr inż. Szymon Wojciechowski z Politechniki Śląskiej (PŚ). Dlatego zespół, którego jest on członkiem, postanowił zmierzyć się z tym koszmarem. I rozłączyć to, co człowiek złączył.

Zabierając się do pracy, naukowcy pamiętali o tym, że technologia odzysku musi być ekonomiczna. Nie chodzi więc po prostu o to, żeby wyłuskać z kartonu po soku aluminium i tworzywo, ale żeby zrobić to po konkurencyjnej cenie. Nikt w końcu nie będzie chciał kupić wtórnego surowca, który jest droższy od nowego. – To się udaje np. w przypadku odpadów poprodukcyjnych, takich jak resztki folii aluminiowej, z której wycięto wieczka do jogurtów. Taki surowiec jest czysty, biznes wie, że każdego miesiąca dostanie tyle, a tyle ton – tłumaczy dr hab. Beata Orlińska z PŚ. – W przypadku kartonów może nie powstaje aż tak czysty odpad poprodukcyjny, choć jest to materiał bardzo powtarzalny, ze znaną ilością zanieczyszczeń. I co ważne, jest go odpowiednio dużo, co przekłada się na skalę produkcji – dodaje dr inż. Tomasz Piotrowski z PŚ.

Jak mówią naukowcy ze Śląska, próby odzyskania surowców z opakowań wielomateriałowych trwają od dekad. Mniej więcej od 30 lat udaje się to w przypadku kartonu. – To najprostsza część procesu, która przypomina recykling zwykłego papieru. Opakowania wrzuca się do letniej wody w urządzeniu, które przypomina wielki blender. Po kilku godzinach szarpania i mieszania z kartonami dzieje się coś podobnego, co z chusteczką higieniczną po zanurzeniu w wodzie – mówi dr inż. Adam Marek z PŚ.

Uzyskana w ten sposób pulpa papiernicza może z powodzeniem trafić na linię technologiczną. To proces wykorzystywany też w Polsce, np. przez Fabrykę Papieru i Tektury Beskidy w Wadowicach. – Problemem są jednak pozostałe składniki opakowania, czyli polietylen i aluminium w postaci laminatu, znanego pod nazwą polialu. Unosi się on w pulpie papierniczej w kawałkach o wielkości zbliżonej do pocztówek – tłumaczy mgr Mateusz Data z wadowickiej fabryki.

Teraz wchodzi innowacja opracowana przez śląskich naukowców. Polialu jest mielone na jeszcze drobniejsze kawałki, a następnie mieszane z gorącym rozpuszczalnikiem. – Aluminium nie reaguje z tym związkiem, więc możemy je później odwirować. Co prawda pozostają na aluminium jeszcze zanieczyszczenia, ale jest to już produkt, którym zainteresuje się hutnictwo – tłumaczy technik Iwona Szmidt z PŚ. Zaś roztwór rozpuszczalnika z polietylenem wystarczy później ochłodzić; w wyniku procesu polimer wytrąci się pod postacią granulek, które nadają się do ponownego użycia w pełnej gamie produktów: od worków na śmieci po meble ogrodowe.

Jak naukowcy wpadli na to, po który rozpuszczalnik sięgnąć? – Wcześniej pracowaliśmy nad sposobem odzysku aluminium z folii metalizowanych. Z nich robi się np. opakowania na czipsy. Warstwa metalu, zwana metalizatem, ma grubość od 10 do 100 atomów i jest napylana na tworzywo sztuczne – mówi prof. Jan Zawadiak, kierownik zespołu. Rozpuszczalnik, który wykorzystali naukowcy do odzysku aluminium z opakowań wielomateriałowych, jest tym, którym wcześniej starali się podziałać (niestety, bez powodzenia) na paczki od czipsów.

To był strzał w dziesiątkę. – Cały proces jest zgodny z zasadą umiaru technologicznego, nie stosujemy zbyt skomplikowanej aparatury. W efekcie Politechnika już sprzedała prawa do patentu na nasz wynalazek – cieszy się Wojciechowski.

Eureka! DGP

Trwa szósta edycję konkursu „Eureka! DGP – odkrywamy polskie wynalazki”, do którego zaprosiliśmy polskie uczelnie, instytuty badawcze i jednostki naukowe PAN. Do 17 maja w Magazynie DGP będziemy opisywać wynalazki nominowane przez naszą redakcję do nagrody głównej, wybrane spośród 54 prac nadesłanych przez uczelnie oraz instytuty.

Rozstrzygnięcie konkursu nastąpi 22 maja podczas kongresu Impact’19 w Krakowie. Nagrodą jest 30 tys. zł dla zespołu, który pracował nad zwycięskim wynalazkiem, ufundowane przez Mecenasa Polskiej Nauki – firmę Polpharma, oraz kampania promocyjna dla uczelni lub instytutu o wartości 50 tys. zł w mediach INFOR Biznes (wydawcy Dziennika Gazety Prawnej), ufundowana przez organizatora.