Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета нашли перспективный способ переработки картонной части упаковки тетрапак с получением из нее порошковой целлюлозы. Такой материал используют в пищевой, фармацевтической и медицинской промышленности. Реализация технологии на практике позволит значительно снизить количество неразлагаемых отходов и расширит сферу их вторичного применения.
По всему миру для упаковки целого спектра жидких и пастообразных продуктов применяют тетрапак — это привычные всем коробочки, например для сока и молока. Это не биоразлагаемый материал, поэтому вопрос его экологичной переработки остро стоит во всем мире. Большая часть тетрапака (около 75%) состоит из волокон, 20% составляет полиэтиленовая пленка, 5% — алюминиевая фольга. И если у смеси пластика и металла больше вариантов реализации, то целлюлозное волокно упаковки 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 тетрапак 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 тетрапак, 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», — рассказала доцент кафедры «Технология полимерных материалов и порохов» ПНИПУ, кандидат технических наук Ольга Носкова.
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», — отметила Ольга Носкова.
Исследование ученых Пермского Политеха показало, что переработка упаковки тетрапак в порошковую целлюлозу — это перспективный и многообещающий способ рециклинга многослойного неразлагаемого материала.
Результаты исследования опубликованы в сборнике «Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации» за 2024 год. Работы проведены в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030».
