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Packaging sostenibile
Utilizzo della cellulosa per lo sviluppo di packaging sostenibile
Francesco Prandi - Università Degli Studi di Bologna
Sommario
Industria del packaging e sostenibilità ambientale
Le fasi del progetto di sviluppo di un prodotto a base cellulosica tramite stampaggio a compressione per la produzione di packaging riciclabile con la carta.
Sviluppo della tecnologia di stampaggio a compressione
Sviluppo di barriera all'acqua
Industria del packaging e sostenibilità ambientale
Settore R&D
1) Impiego di polimeri riciclati o polimeri biodegradabili
2) Sviluppo tecnologico di prodotti a base cellulosica
Vantaggi cellulosa
- Elevata biodisponibilità
- Materia prima rinnovabile
- Possibile produzione di derivati della cellulosa
Punti critici
- Alto grado di cristallinità
- Idrofilicità
- Alta permeabilità ai gas
LIMITAZIONI DEI SISTEMI ATTUALI
- Tossicità e progressive limitazioni degli PFAS (packaging esposto ad elevate temperature e/o destinato a contatto con alimenti grassi)
- Sistemi multistrato contenenti film polimerici non sono compostabili e il loro riciclo è complesso
Scopo: sviluppo di un prodotto a base cellulosica tramite stampaggio a compressione
per la produzione di packaging
Requisito principale del prodotto stampato
- Riciclabilità con la carta
Requisiti secondari
- Compostabile
- Costituito al 100% da materie prime rinnovabili
- Adatto al contatto con alimenti e bevande
Fasi del progetto
1. Sviluppo di un sistema di compressione a secco
2. Sviluppo di articoli in cellulosa
3. Sviluppo barriera all'acqua
1) Impiego di polimeri riciclati o polimeri biodegradabili
2) Sviluppo tecnologico di prodotti a base cellulosica
Vantaggi cellulosa
- Elevata biodisponibilità
- Materia prima rinnovabile
- Possibile produzione di derivati della cellulosa
Punti critici
- Alto grado di cristallinità
- Idrofilicità
- Alta permeabilità ai gas
LIMITAZIONI DEI SISTEMI ATTUALI
- Tossicità e progressive limitazioni degli PFAS (packaging esposto ad elevate temperature e/o destinato a contatto con alimenti grassi)
- Sistemi multistrato contenenti film polimerici non sono compostabili e il loro riciclo è complesso
Scopo: sviluppo di un prodotto a base cellulosica tramite stampaggio a compressione
per la produzione di packaging
Requisito principale del prodotto stampato
- Riciclabilità con la carta
Requisiti secondari
- Compostabile
- Costituito al 100% da materie prime rinnovabili
- Adatto al contatto con alimenti e bevande
Fasi del progetto
1. Sviluppo di un sistema di compressione a secco
2. Sviluppo di articoli in cellulosa
3. Sviluppo barriera all'acqua
Video
Sviluppo di un sistema di compressione a secco
Sviluppo della tecnologia di stampaggio a compressione
- Sviluppo del materiale da stampare
-- Scelta della cellulosa
-- Umidità contenuta
-- Temperatura di stampaggio
-- Pressione di stampaggio
-- Tempo di chiusura dello stampo
Ricerca della correlazione fra:
- Materia prima (tipo, pretrattamento, contenuto d'acqua)
- Parametri di processo
- Proprietà finali dell'oggetto stampato
Sviluppo di uno stampo per la compattazione di fibre di cellulosa in oggetti tridimensionali
Sviluppo di barriera all'acqua
Obiettivo principale: ottenimento di un materiale in cellulosa idrofobo
Altre caratteristiche desiderate dell'oggetto stampato:
- Mantenere la riciclabilità del materiale/compostabilità
- Le sostanze additivate devono essere aggiunte in bassa quantità e/o economicamente ed ambientalmente sostenibili
OPZIONI
- Utilizzo di matrici naturali tal quali, trattate o modificate
chimicamente (es. polimeri naturali come chitosano)
- Sviluppo di sizing agent
Fase di additivazione
1. Funzionalizzazione delle fibre di cellulosa (modifica chimica)
? Condotta in toluene 110°C, 24h
? In massa a 90°C, 24h
2. Preparazione di blend cellulosa/AKD
? Solubilizzazione dell'additivo in diclorometano ed impregnazione delle fibre
? Additivazione sostenibile in fase acquosa con utilizzo di un retention aid
Fase di stampaggio a compressione
Stampaggio di materiali idrofobici per l'ottenimento di dischi e articoli e loro caratterizzazione
Testing dei campioni prodotti
- Angolo di contatto
- Water uptake
- Sealing test (in varie condizioni)
- Prove di migrazione dell'additivo in acqua
- Test meccanici
Conclusioni
Tramite lo sviluppo di una tecnologia innovativa è stato possibile produrre campioni stampati con un tempo-ciclo molto basso e con un'ottima definizione dell'oggetto stampato
- Il naturale sviluppo del progetto consiste nella modifica e/o additivazione della matrice stampata per il raggiungimento delle proprietà desiderate (barriera all'acqua, all'ossigeno, ecc.)
- L'evoluzione di packaging innovativi in cellulosa o in altri materiali eco-sostenibili dovrà tenere conto
di requisiti normativi, ambientali ed economici e di mercato.
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Fonte: SAVE Alimentare Web Edition marzo 2022 Le tecnologie digitali a supporto della qualità e dell’efficienza nell’industria alimentare: sessione automazione industriale
