По всему миру для упаковки целого спектра жидких и пастообразных продуктов применяют упаковочные материалы Тетра-Пак — это привычные «картонные» коробочки, например, для сока и молока. В своем составе, помимо целлюлозного волокна, они содержат полиэтилен и алюминий, из-за чего сдавать их в макулатуру с обычной бумагой и газетами нельзя. Состав и многослойность такого материала делают его переработку сложным и дорогим процессом. Отходы производства и потребления упаковки разделяют на компоненты, которые утилизируют по отдельности, то есть подвергают рециклингу. Ученые Пермского Политеха нашли способ переработки картонной части упаковки Тетра-Пак с получением из нее порошковой целлюлозы. Такой подход позволит расширить область вторичного применения упаковочного материала во многих отраслях промышленности.
Переработка волокнистой части упаковки Тетра-Пак в порошковую целлюлозу / © Ольга Носкова, пресс-служба ПНИПУ
Статья опубликована в сборнике «Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации». Исследование проведено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Тетра-Пак – это не биоразлагаемый материал, поэтому вопрос его экологичной переработки остро стоит во всем мире. Большая его часть, примерно на 75 процентов, состоит из волокон (картона), 20 процентов составляет полиэтиленовая пленка, пять – алюминиевая фольга. И если у смеси пластика и металла больше вариантов реализации, то целлюлозное волокно упаковки Тетра-Пак относится к отходам низкого качества с содержанием клеящих веществ или покрытия, из-за чего его вторичное использование ограничено. В России упаковку такого типа способны переработать лишь несколько предприятий, которые мокрым методом отделяют фракции друг от друга и перерабатывают макулатуру в гофрокартон, бумажные пакеты и новое бумажное волокно.
Ученые Пермского Политеха исследовали возможность утилизации волокнистой части упаковки Тетра-Пак путем получения из нее порошковой целлюлозы. Это легкий сыпучий материал, который в основном получают из древесины и других растительных материалов. Его применение актуально для изготовления фармацевтических препаратов, зубных паст, кремов, продуктов питания. Также он используется в качестве сорбента и фильтрующего материала, при получении материалов высокой прочности и термостабильности.
Для исследования политехники использовали волокнистую часть упаковки Тетра-Пак, которую получили сухим разделением в разработанном ранее аппарате аэродинамического действия. С помощью направленного потока воздуха устройство измельчает макулатуру на отдельные волокна, при этом не разрушая их структуру.
«В соответствии с требованиями к пищевой порошковой целлюлозе один из важнейших параметров – это белизна продукта. Для улучшения качественных показателей полученного волокна мы проводили его отбелку с помощью химических реагентов по специально разработанной схеме. В результате белизна составила 80 процентов, что соответствует техническим условиям к волокнам для изготовления пищевой порошковой целлюлозы», – рассказывает Ольга Носкова, доцент кафедры «Технология полимерных материалов и порохов» ПНИПУ, кандидат технических наук.
Порошковую целлюлозу из беленого волокна политехники получили методом кислотного гидролиза, который заключается в разложении сложных соединений на более простые с помощью соляной кислоты. У сформированного продукта определяли показатели качества: сорбционную (поглощающую) способность, водоудержание, степень полимеризации, насыпную плотность и фракционный состав.
«Результаты показали возможность использования полученной порошковой целлюлозы в пищевой, фармацевтической и медицинской промышленности. По всем показателям она соответствует нормам и не уступает по качеству продукту, полученному из природной древесной целлюлозы», – поделилась Ольга Носкова.
Исследование ученых Пермского Политеха показало, что переработка упаковки Тетра-Пак в порошковую целлюлозу – это перспективный и многообещающий способ рециклинга многослойного неразлагаемого материала. Реализация технологии на практике позволит значительно снизить количество таких отходов и расширит сферу его вторичного применения в отечественной промышленности.
