Zrównoważone rozwiązania w zakresie opakowań Siatka Bio-Netz łączy w sobie możliwość kompostowania z wysoką wydajnością

Nowo opracowana siatka ekologiczna po raz pierwszy łączy w sobie właściwości mechaniczne tradycyjnych siatek z tworzyw sztucznych z certyfikowaną kompostowalnością. Ta innowacyjna materiałowa na bazie skrobi termoplastycznej może być przetwarzana na istniejących liniach produkcyjnych i otwiera nowe możliwości w zakresie zrównoważonych zastosowań w branży opakowaniowej i rolniczej.

Nie można sobie wyobrazić zastosowań opakowaniowych i rolniczych bez dzianych siatek z tworzyw sztucznych. Niezależnie od tego, czy chodzi o handel detaliczny owocami i warzywami, czy też o rolnictwo – gdzie wykorzystuje się je do transportu i przykrywania upraw – siatki te przekonują niskim zużyciem materiału przy jednoczesnej wysokiej funkcjonalności. Jednocześnie konwencjonalne siatki coraz częściej stają się przedmiotem dyskusji na temat zrównoważonego rozwoju. Nowo opracowana siatka ekologiczna po raz pierwszy łączy w sobie wysoką wytrzymałość mechaniczną z biodegradowalnością, otwierając tym samym nowe perspektywy dla tej ugruntowanej grupy produktów.

Sprawdzone materiały o znanych ograniczeniach

Nowoczesne siatki dziane są obecnie produkowane głównie z polietylenu (HDPE) lub polipropylenu (PP), a częściowo także z HDPE pochodzącego z recyklingu. Materiały te charakteryzują się wysoką wytrzymałością, są ekonomiczne i można je niezawodnie przetwarzać na istniejących liniach produkcyjnych. W związku z tym są one szeroko stosowane w takich zastosowaniach, jak opakowania do żywności, siatki transportowe czy systemy osłonowe.

Jednocześnie jednak pod koniec cyklu życia pojawiają się wyraźne wyzwania. W praktyce siatki są często wykorzystywane tylko przez krótki czas, a następnie poddawane utylizacji termicznej lub składowane na wysypiskach. Recykling mechaniczny jest co prawda zasadniczo możliwy, jednak często napotyka przeszkody związane z typową geometrią siatek, zanieczyszczeniami – na przykład pozostałościami organicznymi w branży spożywczej – a także z ryzykiem technicznym w zakładach sortowania, gdzie siatki mogą zaplątać się w ruchome elementy.

Alternatywy pochodzenia biologicznego – ograniczone pod względem technicznym

Siatki celulozowe stanowią dobrze znaną alternatywę pochodzenia biologicznego. Są one wytwarzane z włókien celulozowych, częściowo z odpadów drzewnych, i zasadniczo ulegają biodegradacji. Jednocześnie zazwyczaj nie osiągają one właściwości mechanicznych konwencjonalnych siatek z tworzyw sztucznych. Ogranicza to znacznie ich zastosowanie, zwłaszcza w bardziej wymagających zastosowaniach.

Niezależnie od zastosowanego materiału, siatki dziane charakteryzują się ponadto pewną cechą strukturalną: podczas cięcia oczka ulegają rozciągnięciu, co powoduje powstawanie niewielkich fragmentów. Podczas gdy w przypadku celulozy nie ma to większego znaczenia, siatki wykonane z poliolefin mogą przyczyniać się do uwalniania trwałych cząstek mikroplastiku.

Sieć ekologiczna jako nowe podejście

Nowo opracowana siatka ekologiczna stanowi ukierunkowaną odpowiedź na te wyzwania. Łączy w sobie właściwości mechaniczne porównywalne z konwencjonalnymi siatkami z tworzyw sztucznych z wykorzystaniem w pełni certyfikowanych surowców nadających się do kompostowania.

W ten sposób udało się uzyskać włókna o średnicy zaledwie 4 µm, które wytrzymują obciążenia sięgające nawet 70 kg. Jednocześnie struktura cenowa mieści się w przedziale znanych rozwiązań alternatywnych, co umożliwia ekonomiczną realizację projektu.

Współpraca w ramach łańcucha wartości

Bio-Netz jest wynikiem międzynarodowej współpracy: firma Meshpack GmbH (Niemcy) wnosi swoje doświadczenie w zakresie produkcji siatek, natomiast firma BiologiQ Inc. (USA) dostarcza technologię materiałową. Firma Plastrans GmbH (Austria) odpowiada w szczególności za koordynację i budowę łańcucha wartości. W centrum uwagi znajduje się mieszanka na bazie skrobi termoplastycznej (TPS), sprzedawana pod nazwą NuPlastiQ.

Skrobia termoplastyczna jako funkcjonalny składnik matrycy

Skrobia termoplastyczna nie jest klasycznym tworzywem termoplastycznym, lecz plastyfikowaną skrobią, w której pierwotne struktury krystaliczne zostały przekształcone w stan amorficzny. Dzięki temu materiał ten zasadniczo nadaje się do obróbki, jednak w czystej postaci nie spełnia wymagań wielu zastosowań technicznych.

W związku z tym TPS stosuje się zazwyczaj w połączeniu z polimerem nośnikowym, w którym skrobia występuje jako faza dyspersyjna. Jakość dyspersji ma przy tym decydujące znaczenie dla właściwości materiału.

Kluczowe znaczenie: najdrobniejsza dyspersja dla ultracienkich struktur

Właśnie w zastosowaniach z wyjątkowo cienkimi włóknami – jak w niniejszym przypadku, gdzie średnice mieszczą się w zakresie mikrometrów – wielkość cząstek odgrywa kluczową rolę. Jeśli cząstki TPS nie są znacznie mniejsze od wymiarów włókien, powstają niejednorodności, które mogą prowadzić do powstania mechanicznych słabych punktów.

Technologia materiałowa firmy BiologiQ pozwala uzyskać odpowiednio drobną i stabilną dyspersję, która stanowi warunek udanej obróbki oraz zapewnienia wymaganych właściwości mechanicznych.

Wdrożenie na istniejących instalacjach

W firmie Meshpack mieszanka jest najpierw przetwarzana na folie, które następnie są cięte na tysiące pojedynczych włókien, a w kolejnym etapie poddawane rozciąganiu. Dzięki celowemu dostosowaniu parametrów procesu – zwłaszcza w zakresie naprężenia wstępnego i regulacji temperatury – udało się z powodzeniem przetwarzać ten materiał na istniejących instalacjach, które pierwotnie były przeznaczone do poliolefin.

Szczególnym wyzwaniem jest tutaj stabilność procesu: jeśli pęknie pojedyncze włókno, należy zatrzymać cały proces i ręcznie ponownie nawlec włókno. W związku z tym wymagania dotyczące spójności materiału i jakości obróbki są bardzo wysokie.

Potencjał w zakresie bardziej zrównoważonych zastosowań sieciowych

Siatka Bio-Netz łączy zatem kluczowe właściwości tradycyjnych siatek z tworzyw sztucznych – w szczególności wytrzymałość mechaniczną i efektywne wykorzystanie materiału – z zaletami biodegradowalności i możliwości kompostowania.

W ten sposób otwiera nowe możliwości w zastosowaniach, w których dotychczas dominowały materiały pochodzenia kopalnego, i stanowi praktyczne rozwiązanie pozwalające pogodzić wymogi zrównoważonego rozwoju z wymaganiami technicznymi i ekonomicznymi.

Sieć Bio-Netz zajęła trzecie miejsce w konkursie Biopolymer Innovation Awards podczas Międzynarodowego Kongresu Biopolimerów.