Федеральное министерство экономики и энергетики Германии (BMWi) регулярно присуждает награды разработчикам выдающихся технологий, позволяющим за счет внедрения интеллектуальных решений повышать эффективность использования ресурсов. В этом году жюри под руководством Немецкого агентства по минеральным ресурсам (DERA) выдвинуло на соискание премии проект по плазменно-химическому осаждению из газовой фазы (PECVD) газобарьерного покрытия для многооборотных бутылок из ПЭТ. Исследование было реализовано рабочей группой по плазменным технологиям и технологиям обработки поверхностей Института переработки пластмасс (IKV) совместно с партнерами из компании KHS Corpoplast.
Покрытия, выдерживающие процесс мойки
 |
Правильно организованная экономика замкнутого цикла пластмасс должна обеспечивать ценность продукции на протяжении всей производственной цепочки. Другая цель — многократное использование этих продуктов. Примером такого подхода является промывка раствором едкого натра (NaOH) многооборотных бутылок из полиэтилентерефталата (ПЭТ), которые затем вновь наполняются напитком. Однако в отличие от стекла ПЭТ не является газонепроницаемым материалом, что значительно снижает срок хранения разлитых в такую тару соков, газированных напитков или пива. Поэтому, несмотря на множество экологических преимуществ, доля многооборотных ПЭТ-бутылок для соков в Германии в 2018 году составила всего 0,5%. Современный уровень технологий, применяемых в производстве одноразовых ПЭТ-бутылок, позволяет устранить данный недостаток за счет барьерного покрытия из оксида кремния (SiO), наносимого с помощью плазменного метода. Однако обычные слои SiO не могут противостоять агрессивному моющему раствору в процессе мойки многооборотных бутылок. Поэтому институт IKV и фирма KHS Corpoplast разработали структуру слоев, которая способна выдержать процесс мойки с использованием NaOH. Благодаря такому решению появилась возможность использования многооборотных
бутылок, гарантирующих сохранность продукции.
Переход от одноразовых к многооборотным бутылкам
Немецкие системы обращения одноразовых и многооборотных ПЭТ-бутылок различаются. Одноразовые после сбора измельчаются и повторно перерабатываются, однако данный процесс не является полностью замкнутым, поскольку лишь 30% рециклированного ПЭТ используется для изготовления новых бутылок из ПЭТ. Срабатывает в том числе такое ограничение, что ПЭТ может подвергаться рециклингу не более 10 раз, поскольку при каждой переработке молекулярные цепочки укорачиваются, из-за чего свойства материала ухудшаются. Оставшиеся 70% собранных бутылок перерабатываются в том числе текстильной промышленностью, то есть не используются для изготовления новой тары. В 2018 году 72% всех безалкогольных напитков в Германии продавались в одноразовых ПЭТ-бутылках. То есть это 16,4 млрд бутылок, или 394 тыс. т первичного ПЭТ, произведенного в Германии за год (при условии, что все бутылки имеют объем 0,5 л и массу 24 г). Многооборотные бутылки из ПЭТ, напротив, после использования очищаются раствором NaOH, стерилизуются и вновь наполняются напитками. В настоящее время такая тара может выдерживать подобный цикл до 20 раз. Как показывает приблизительная оценка, здесь кроется огромный потенциал для экономии ресурсов: если предположить, что одна многооборотная бутылка выполняет работу 15 одноразовых, то при последовательном переходе на применение многооборотных бутылок теоретически расход сырья можно уменьшить на 260 тыс. т ПЭТ в год.
Экономия ресурсов
Учитывая действующий закон о пластиковой упаковке, который устанавливает обязательною квоту на применение многооборотной упаковки (она составляет не менее 70% от всей упаковочной тары), научно-исследовательский проект по плазменному нанесению покрытий может внести неоценимый вклад в достижение поставленной цели. Качество и срок хранения разлитых продуктов останутся на привычном уровне, поскольку нанесение защитного слоя от агрессивных моющих растворов происходит на том же этапе, что и нанесение барьерного слоя. В технологии используется плазма низкого давления, индуцируемая с помощью СВЧ-излучения. В результате производители и фасовщики напитков могут разливать любой фасуемый продукт в многооборотные бутылки из ПЭТ без ограничений. Это дает возможность значительно экономить ресурсы. Специалисты IKV выразили признательность Федеральному министерству экономики и энергетики Германии, выдвинувшему уникальный проект на соискание премии, так как это свидетельствует об оценке усилий института по внедрению концепции экономики замкнутого цикла. Получит ли проект премию, станет известно 21 октября 2020 года на церемонии награждения в Берлине. Проект «Плазменно-химическое осаждение из газовой фазы газобарьерного покрытия для многооборотных бутылок из ПЭТ» осуществляется при поддержке Немецкого научно-исследовательского общества (DFG) в рамках группы специальных научных исследований SFB-TR87 «Импульсная высокомощная плазма для синтеза наноструктурированных функциональных слоев».
