Projekt Reinholds łączy Politecnico di Milano, Politecnico di Torino oraz Greenchemicals w drugiej wspólnej inicjatywie badawczej poświęconej recyklingowi tworzyw sztucznych. W ramach programu Alta Scuola Politecnica (ASP) zespół pracuje nad recyklingiem komponentu polietylenowo-glinowego (PE-Al, określanego też jako polyAl) z opakowań Tetra Pak. Głównym celem technicznym jest zbadanie, czy rezyduum z niskiej gęstości polietylenu (LDPE) i aluminium może zostać przekształcone, poprzez wytłaczanie, w wodorotlenek glinu odpowiedni do zastosowania jako bezhalogenowy środek uniepalniający, na przykład w aplikacjach kablowych. Projekt bazuje na doświadczeniach zdobytych w poprzednim projekcie Oracle dotyczącym recyklingu XPS do zastosowań w sektorze spożywczym, który otrzymał nagrodę Alta Scuola 2024 za najlepszy projekt, i ilustruje rosnącą rolę multidyscyplinarnych współprac akademicko-przemysłowych w rozwiązywaniu złożonych wyzwań recyklingu w obszarze opakowań wielowarstwowych.
Reinholds: od opakowań wielowarstwowych do środków uniepalniających
Reinholds, którego pełna nazwa brzmi „REcycle INnovative of Tetrapak for HalOgen-free fLame-retarDant”, koncentruje się na jednym z najpowszechniej stosowanych rozwiązań opakowaniowych w sektorze żywności i napojów. Opakowanie Tetra Pak jest strukturą wielowarstwową składającą się z papieru, LDPE i aluminium. Taka konfiguracja zapewnia długi okres przydatności do spożycia, niską masę w transporcie oraz barierową ochronę dla produktów łatwo psujących się, jednocześnie jednak komplikuje zagospodarowanie poużytkowe ze względu na ścisłe połączenie różnych materiałów.
Ugruntowany schemat recyklingu tego typu opakowań zasadniczo przebiega w dwóch etapach. Najpierw oddziela się i odzyskuje włókna celulozowe, które następnie są ponownie wykorzystywane do produkcji nowych wyrobów papierniczych. Pozostaje tak zwana frakcja polyAl, mieszanina LDPE i aluminium. Pozostałości te są trudniejsze do ponownego wykorzystania, ponieważ obecność aluminium zmienia właściwości fazy polimerowej i ogranicza proste sposoby ponownego przetwarzania oparte na konwencjonalnych procesach recyklingu tworzyw sztucznych.
Reinholds bezpośrednio ukierunkowany jest na tę frakcję polyAl. Celem projektu jest zbadanie możliwości wykorzystania wytłaczarki do promowania przekształcania LDPE wraz z pozostałościami aluminium w wodorotlenek glinu. Jeśli proces okaże się skuteczny, uzyskany wodorotlenek glinu mógłby zostać wprowadzony jako bezhalogenowy środek uniepalniający w dalszych zastosowaniach przemysłowych. Jednym z głównych sektorów odniesienia w tym kontekście jest przemysł kablowy, w którym stosowanie bezhalogenowych systemów uniepalniających jest dobrze ugruntowane i ściśle powiązane z ewoluującymi wymaganiami regulacyjnymi i rynkowymi.
Kluczową cechą inicjatywy jest jej osadzenie w ramach ASP, dwuletniego programu doskonałości realizowanego równolegle ze studiami magisterskimi i zarezerwowanego dla wybranych studentów Politecnico di Milano oraz Politecnico di Torino. W ramach ASP realizowane są multidyscyplinarne projekty innowacyjne i rozwojowe we współpracy z przedsiębiorstwami, ośrodkami badawczymi i administracją publiczną, pod nadzorem naukowym kadry akademickiej z obu uczelni.
Partnerzy akademiccy i przemysłowi w projekcie
Komponent akademicki Reinholds tworzy zespół sześciu studentów ASP: Riccardo Sandon, Matteo Capolli, Eleonora Esposito, Sophie Vigè, Sophie Gorrex i Marco Urro. Prace są koordynowane przez profesor Lidię Castoldi z Wydziału Energii Politecnico di Milano oraz profesora Fabio Alessandro De Orsola z Wydziału Nauk Stosowanych i Technologii Politechniki w Turynie. Działania laboratoryjne prowadzone są w firmie Polichem w Garlasco (Pawia), gdzie zlokalizowane są laboratorium i zakład produkcyjny Greenchemicals.
Po stronie przemysłowej trzech przedstawicieli Greenchemicals wspiera studentów w pracach eksperymentalnych i rozwoju projektu: prezes zarządu (CEO) Micaela Lorenzi, menedżer ds. B+R i techniki Barbara Chinello oraz specjalistka ds. regulacyjnych i B+R Valentina Pelliccioli. Greenchemicals jest włoską firmą specjalizującą się w dodatkach do tworzyw sztucznych, ze szczególnymi kompetencjami w zakresie rozwiązań zrównoważonych i bezhalogenowych formulacji uniepalniających.
Dodatkowymi partnerami przemysłowymi są Prysmian, znaczący producent systemów kablowych dla telekomunikacji i energetyki, oraz Grupa Crosspolimeri. Ta ostatnia działa w obszarze kompoundów kablowych i obejmuje spółkę macierzystą Crosspolimeri SpA, Crosspolimeri AG Schweiz, Eurocompound Srl i ReCross Srl. Ich udział jest istotny zarówno dla określenia specyfikacji technicznych potencjalnych zastosowań wodorotlenku glinu w kompoundach kablowych, jak i dla oceny wykonalności przemysłowej oraz perspektyw rynkowych.
Studenci projektu Alta Scuola z personelem laboratorium Polichem i Micaelą Lorenzi (w środku)
Multidyscyplinarny zakres i zadania
Zgodnie z wymaganiami ASP projekt Reinholds jest ustrukturyzowany jako kompleksowe, multidyscyplinarne przedsięwzięcie, niewyłączające się do walidacji transformacji chemicznych w skali laboratoryjnej. Zadaniem studentów jest weryfikacja technicznej wykonalności ścieżki wytłaczania do otrzymywania wodorotlenku glinu z pozostałości PE-Al, w tym określenie warunków procesu oraz ocena wpływu na jakość i powtarzalność produktu. Prace eksperymentalne mają potwierdzić, czy wytłaczanie może zapewnić kontrolowalną i skalowalną drogę do uzyskania pożądanej fazy nieorganicznej przy jednoczesnym przetwarzaniu niejednorodnego wsadu.
Równolegle z walidacją techniczną zespół prowadzi analizę całkowitych kosztów procesu. Obejmuje ona takie czynniki, jak zbiórka i transport frakcji polyAl, wymagania wstępnego przetwarzania, zużycie energii związane z wytłaczaniem i obróbką końcową oraz potencjalne korzyści skali. Ocena ekonomiczna jest kluczowa dla zrozumienia, czy proponowana ścieżka może konkurować z istniejącymi rozwiązaniami recyklingu oraz z konwencjonalnymi źródłami wodorotlenku glinu stosowanego w formulacjach uniepalniających.
Projekt wymaga również identyfikacji i oceny konkretnych obszarów zastosowań dla wytwarzanego wodorotlenku glinu. Obejmuje to analizę rynku bezhalogenowych środków uniepalniających, ze szczególnym uwzględnieniem sektora kablowego, oraz mapowanie potencjalnych odbiorców, wymagań eksploatacyjnych i uwarunkowań regulacyjnych. Na tej podstawie zespół opracowuje model biznesowy opisujący możliwe łańcuchy wartości łączące strumienie recyklingu kartonów po napojach z produkcją uniepalniających kompoundów i, docelowo, wyrobów kablowych.
Studenci prowadzą analizy w Polichem
Zaangażowanie interesariuszy i perspektywa rynkowa
Oprócz badań laboratoryjnych i oceny ekonomicznej, kolejnym filarem Reinholds jest zaangażowanie interesariuszy. Oczekuje się, że studenci będą wchodzić w interakcje z recyklerami, aby ocenić ich zainteresowanie dostawą lub przetwarzaniem frakcji PE-Al w ramach proponowanego schematu oraz zidentyfikować praktyczne ograniczenia związane ze zmiennością i dostępnością rezyduów polyAl. Dzięki tym kontaktom zespół zamierza ocenić możliwości włączenia nowego procesu w istniejące systemy zbiórki i recyklingu.
Równocześnie projekt zakłada zaangażowanie potencjalnych dalszych użytkowników, w tym wytwórców kompoundów i producentów kabli, którzy mogliby włączyć uzyskany wodorotlenek glinu do swoich bezhalogenowych systemów uniepalniających. Dialog z takimi interesariuszami ma na celu doprecyzowanie wymagań dotyczących parametrów użytkowych, warunków przetwórstwa i wymogów certyfikacyjnych, które są kluczowe dla zaprojektowania produktu zgodnego z praktyką przemysłową.
Centralnym rezultatem tych prac jest model biznesowy, który może zostać zaprezentowany potencjalnym inwestorom. Oczekuje się, że model ten połączy wyniki techniczne, ekonomiczne i rynkowe oraz zarysuje możliwe scenariusze wdrożenia, w tym etapy skalowania i struktury partnerstw. Ogólną ambicją jest wykazanie, czy i w jaki sposób recykling komponentu PE-Al z opakowań Tetra Pak może generować wartość dodaną w wyspecjalizowanym segmencie rynku.
Od Oracle do Reinholds: ciągłość badań nad recyklingiem
Reinholds jest kontynuacją projektu Oracle, innej współpracy ASP z Greenchemicals, skoncentrowanej na recyklingu spienionego polistyrenu (XPS) w przemyśle spożywczym. Oracle, zrealizowany wcześniej, wykazał już wymierny wpływ w obszarze recyklingu tworzyw sztucznych i został wyróżniony nagrodą Alta Scuola 2024 za najlepszy projekt. Według partnerów wyróżnienie to podkreśla zarówno jakość techniczną wykonanych prac, jak i znaczenie poruszanych tematów dla łańcucha wartości tworzyw sztucznych.
Trwające badania w ramach Reinholds znajdują się nadal na etapie rozwojowym, jednak dotychczasowe wyniki wstępne są oceniane pozytywnie przez zaangażowane strony. Doświadczenia i metodyki wypracowane w Oracle, w szczególności w zakresie powiązania badań eksperymentalnych z analizą rynku i regulacji, stanowią podstawę dla obecnych działań i wspierają Greenchemicals w realizacji strategii rozwoju rozwiązań spójnych z jej priorytetami w obszarze zrównoważonego rozwoju, w tym technologii bezhalogenowych środków uniepalniających.
Kolejne kroki i harmonogram
Prace nad Reinholds oficjalnie rozpoczęły się w maju 2025 r. podczas targów Green Plast w Rho, gdzie odbyło się spotkanie inaugurujące z udziałem Greenchemicals, studentów ASP i potencjalnych interesariuszy. W nadchodzących miesiącach działania będą kontynuowane poprzez dalsze testy laboratoryjne, dopracowanie parametrów procesu, pogłębioną analizę rynku oraz konsolidację kontaktów z partnerami przemysłowymi i recyklerami.
Końcowa prezentacja i omówienie projektu przez zespół studencki zaplanowane są na wrzesień 2026 r. Do tego czasu konsorcjum będzie kontynuować dopracowywanie oceny wykonalności technicznej, opłacalności ekonomicznej oraz potencjału rynkowego konwersji frakcji PE-Al z opakowań Tetra Pak w wodorotlenek glinu przeznaczony do zastosowania w bezhalogenowych systemach uniepalniających. Aktualizacje dotyczące projektu Reinholds i powiązanych inicjatyw Greenchemicals są publikowane w sekcji aktualności na stronie greenchemicals.eu.
