Negli ultimi 30 anni, il settore della produzione di carta ha assistito a un significativo livello di cambiamento. Gran parte di questo cambiamento è stato trainato dalla domanda di materiali per imballaggio a base di fibre insieme a un calo nella produzione di carta grafica. Ciò ha portato a un aumento dei programmi di conversione delle macchine per carta grafica in macchine confezionatrici e, contemporaneamente, è aumentato anche il volume di materiale disponibile per le cartiere di riciclaggio. A queste sfide si aggiunge una crescente attenzione alla circolarità e alla sostenibilità, con l'obiettivo di limitare l'uso di sostanze chimiche tossiche e di evitare il conferimento dei rifiuti nelle discariche.
Insieme, queste tendenze hanno alimentato gli sforzi dell'industria cartaria per migliorare l'efficienza dei sistemi di riciclaggio delle fibre e contribuire a soddisfare la domanda di imballaggi, raggiungendo al contempo gli obiettivi economici e di sostenibilità. Questo blog esaminerà alcune delle sfide legate al riciclaggio delle fibre e come le soluzioni Solenis possono essere d'aiuto.
Contaminanti e altre complicazioni
Il riciclo delle fibre è fondamentale per aumentare la sostenibilità e l'efficienza del ciclo di vita della carta. Tuttavia, le cartiere affrontano una serie di sfide nell'ambito del riciclaggio delle fibre, dalla qualità e dalle condizioni dei materiali recuperati ai contaminanti introdotti negli impasti. Esaminiamo tre dei principali ostacoli che si incontrano quando si lavora con la fibra riciclata.
- Imballaggi trattati chimicamente
L'attuale attenzione agli imballaggi sostenibili a base di fibre mira a ridurre l'uso di sostanze chimiche. Tuttavia, le soluzioni sostenibili potrebbero non soddisfare i requisiti di resistenza all'acqua e all'olio necessari per i rivestimenti barriera utilizzati negli imballaggi alimentari. Dalle confezioni per pane e prodotti da forno agli incarti per fast food, i bicchieri per bevande calde e fredde, i vassoi per alimenti e gli imballaggi in materiale composito, queste proprietà barriera sono essenziali e spesso si basano su sostanze chimiche indesiderate come le sostanze per- e polifluoroalchiliche (PFAS) e le soluzioni plastiche tradizionali.
Queste opzioni tradizionali presentano svantaggi, come l'ultraingegnerizzazione (ovvero dosaggi chimici elevati) per l'uso finale funzionale o tassi di riciclaggio inefficaci dei prodotti finiti.
- Contaminanti
Le ricerche hanno dimostrato che, nei casi ideali, le fibre a base di legno possono essere riciclate più di 25 volte (fonte: "Recyclability of Cartonboard and Carton" del dott. Rene Eckhart, dicembre 2021), ma il materiale in fibra riciclata contiene contaminanti o impurità non fibrosi, come inchiostri, adesivi, colla o rivestimenti barriera. Inoltre, gli imballaggi alimentari possono contenere residui di cibo. Questi contaminanti influiscono su molti aspetti critici della fabbricazione della carta, tra cui i processi di macerazione, ritenzione e formazione. Ciò a sua volta comporta problemi di efficienza e un maggiore carico di effluenti nelle acque reflue.
- Qualità e consistenza dei materiali
Il settore ha assistito a un aumento dell'uso di fibre non tradizionali come paglia, bambù, alternative in fibra erbosa e persino bagassa, una fibra di scarto dell'agricoltura. La natura diversificata dei materiali recuperati rende più difficile la preparazione dei materiali. Allo stesso tempo, nel flusso di produzione entra meno materiale in fibra vergine. La qualità delle fibre diminuisce a ogni lavorazione. Al diminuire della quantità di fibra fresca nella miscela, diminuisce anche la qualità complessiva della carta riciclata.
Le cartiere devono comprendere e considerare ciascuno di questi fattori prima di poter sfruttare appieno l'aumento del flusso di carta e cartone recuperati. L'obiettivo è migliorare la ritenzione delle fibre e rimuovere i contaminanti colloidali e dispersi, migliorando così l'efficienza del circuito di riciclaggio delle fibre. Ciò richiede un approccio olistico che consideri anche le soluzioni per il trattamento delle acque. Un fornitore di specialità chimiche con una profonda competenza nelle applicazioni ed esperienza reale nella conversione di macchine continue può essere un partner prezioso nello sviluppo di soluzioni di riciclaggio delle fibre.
Processo, prodotto, persone
Solenis coniuga una potente combinazione di prodotti innovativi, comprensione dei processi e competenza tecnica per aiutare i produttori di carta a ottimizzare la resa delle fibre, l'energia, la lavorabilità, l'uso dell'acqua e il carico idrico degli effluenti. Il nostro ampio portafoglio di prodotti include una gamma di agenti chimici di processo per migliorare l'efficienza operativa del trattamento delle fibre consentendo una maggiore resa delle fibre e il recupero di più fibre vergini da imballaggi riciclati. I nostri prodotti chimici principali includono:
- Additivi per la macerazione. Gli additivi per la macerazione di Solenis consentono una macerazione più efficiente dal punto di vista energetico nel riciclaggio delle fibre, inclusa la macerazione di qualità contenenti resistenza a umido. Gli additivi per la macerazione possono migliorare la disintegrazione delle fibre riciclate, aumentando così la resa delle fibre e allineando la resa dello spappolatore alla produzione delle macchine continue.
- Agenti di controllo dei contaminanti. Le opzioni di controllo dei contaminanti di Solenis aiutano a ridurre il carico di materiali estranei che entrano nel flusso di riciclaggio. Tra questi vi sono i riduttori di viscosità Zenix™ DeTac™, i fissatori Praestafix™ e le tecnologie di passivazione delle superfici Zenix™. I test applicativi di laboratorio, tra cui carica, torbidità e quantificazione delle particelle idrofobiche e della natura dei contaminanti, definiranno le migliori opzioni di trattamento per il controllo dei contaminanti e sono supportati da strumenti analitici per identificare e quantificare il livello dei contaminanti in entrata.
- Ritentivi. Gli additivi per la ritenzione e il drenaggio di Solenis migliorano la ritenzione, l'auto-ritenzione e la disidratazione. PerForm™, Percol™ e il programma di disidratazione totale offrono vantaggi sostenibili ai clienti, come il risparmio di energia, fibra e acqua nella sezione di essiccamento.
- Programmi di gestione dell'amido. Il programma Biobond SM aiuta le cartiere che producono cartone riciclato ad affrontare le sfide legate al contenuto di amido della carta e del cartone riciclati in entrata. L'amido disciolto nel sistema di fabbricazione della carta può influenzare negativamente l'attività microbica, il pH, la conducibilità e le prestazioni di altri additivi di processo funzionali e chimici, nonché i costi di trattamento dei materiali di scarico. Il programma Biobond trattiene e preserva l'amido dalla carta da macero nella sua forma attiva, migliorando così la resa, la resistenza e gli effetti dei trattamenti chimici e riducendo al minimo la necessità di trattamento del materiale di scarico.
- Additivi di rinforzo. Questi additivi consentono ai produttori di carta di gestire le caratteristiche di resistenza a secco e a umido richieste dai loro prodotti. Per quanto riguarda la carta riciclata, ciò è importante per garantire una qualità costante nella resistenza della carta stessa. Solenis offre un ampio portafoglio di additivi di rinforzo e programmi, tra cui le sostanze chimiche polivinilammina (PVAm) Hercobond™ e poliacrilamide gliossilato (GPAM) Hercobond Plus, nonché il programma di polimeri combinati di resistenza e ritenzione-drenaggio FusionSM.
- Rivestimenti barriera. I rivestimenti barriera TopScreen™ di Solenis consentono ai produttori di carta di produrre carta da imballaggio priva di polietilene ed ecologica. I prodotti TopScreen possono essere progettati per fornire vari gradi di resistenza a olio e grasso, idrorepellenza, tasso di trasmissione del vapore acqueo (WVTR) e sigillabilità termica. E tutti i prodotti TopScreen consentono la produzione di articoli a base di fibre macerabili, riciclabili e spesso compostabili.
Oltre a questo portafoglio diversificato di prodotti, Solenis offre un ampio supporto di laboratorio e servizi di verifica per aiutare i clienti a sviluppare una soluzione ottimizzata per la gestione del materiale riciclato che entra nei flussi di carta e cartone. Ad esempio, i nostri esperti possono valutare l'efficienza di macerazione e riciclaggio di vari materiali, compresi quelli con trattamenti di barriera e superficiali, in base a standard di prova industriali consolidati e armonizzati, come quelli definiti dalla Western Michigan University (WMU) e dalla Confederation of European Paper Industries (CEPI). I test si concentrano sul tasso di macerazione iniziale, sulla definizione del bilancio di massa delle frazioni accettate/rifiutate e delle perdite, sulla definizione del materiale colloidale disciolto e sulla valutazione dell'aspetto del foglio (proprietà ottiche, di conta delle impurità e di resistenza) al momento del riciclaggio.
Figura 1: a sinistra, rivestimento barriera TopScreen; al centro, carta laminata in PLA; a destra carta laminata in PE
Solenis si avvale anche di strumenti analitici, come il Dynamic Sheet Former e la nostra macchina continua pilota, e offre ampie capacità di test della carta per valutare la resistenza delle fibre riciclate in entrata e per fornire raccomandazioni per programmi di resistenza a secco per compensare la perdita di resistenza delle fibre e la riduzione della grammatura di base, consentendo una maggiore percentuale di utilizzo delle fibre recuperate.
Il vostro partner per le fibre riciclate
Mentre i programmi di riciclaggio delle fibre possono aiutare a soddisfare la crescente domanda di imballaggi in cartone, le cartiere devono essere in grado di adattare le proprie operazioni per superare una serie di sfide, dalla contaminazione all'utilizzo inefficiente di energia e acqua. Le soluzioni innovative di Solenis offrono un percorso promettente verso sistemi più efficienti e programmi di riciclo sostenibile delle fibre.
In qualità di fornitore di soluzioni affidabili per l'industria della cellulosa e della carta, Solenis dispone della conoscenza del mercato e delle applicazioni e delle capacità di laboratorio per sviluppare soluzioni su misura e affrontare qualsiasi sfida che i nostri clienti potrebbero trovarsi di fronte.
Contatta un esperto Solenis oggi stesso per scoprire come possiamo supportarti nelle sfide di riciclaggio delle fibre.