Ученые Пермского Политеха исследовали инновационный вариант переработки продуктовых картонных упаковок Тетра-Пак

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.

Статья опубликована в сборнике «Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации», 2024 год. 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%, состоит из волокон (картона), 20% составляет полиэтиленовая пленка, 5% – 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%, 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.