Giải pháp tái chế sáng tạo cho bao bì nhiều lớp (MLP)

Bao bì nhiều lớp (MLP) đóng vai trò trung tâm trong ngành hàng tiêu dùng nhanh (FMCG) do có đặc tính bảo vệ vượt trội và khả năng kéo dài thời hạn sử dụng của sản phẩm.Công nghệ đóng gói này kết hợp các đặc tính của nhiều loại vật liệu khác nhau để tạo thành nhiều lớp chức năng, thể hiện khả năng chống thấm nước và khí tuyệt vời (như oxy và carbon dioxide), cũng nhưsức mạnh cơ học mạnh mẽvà khả năng chịu nhiệt độ thấp tuyệt vời. Những đặc điểm này mang lại cho MLPS một lợi thế riêng biệt trong việc bảo vệ thực phẩm và giảm lãng phí thực phẩm.

Bao bì nhiều lớp (MLP) phải đối mặt với những thách thức trong quá trình tái chế do thiết kế cấu trúc phức tạp của nó. Đặc biệt ở một số quốc gia có hệ thống tái chế không đầy đủ, việc tái chế chất thải MLP gần như không thể thực hiện được, chẳng hạn nhưỞ Ấn Độ, do thiếu hệ thống thu gom rác thải hiệu quả nên rác thải MLP khó có thể được tái chế hiệu quả, gây nguy cơ cho môi trường và sức khỏe cộng đồng. Trong quá khứ,MLPS thường được coi là "không thể tái chếd"do cấu trúc nhiều lớp và sự khác biệt về điểm lưu biến của các lớp polyme khác nhau làm tăng độ khó tách.

Tuy nhiên, với sự tiến bộ của công nghệ, việc tái chế MLPS không còn là vấn đề nữa.Công nghệ hiện đại đã có thể phá vỡ huyền thoại "hhhhh rằng MLP khó tái chế và chuyển đổi chất thải MLP thành các hạt chất lượng cao,có thể được sử dụng rộng rãi trong sản xuất đồ nội thất, dải phân cách đường, nắp chai, pallet và các sản phẩm khác, bao gồm nhiều lĩnh vực như công nghiệp và đồ gia dụng. Sự chuyển đổi này là nhờ vào các công nghệ tái chế tiên tiến, bao gồm các quy trình nhiều bước như loại bỏ tạp chất, phân loại thông minh, rửa nhiều giai đoạn, lọc đùn hai giai đoạn và tạo viên, đảm bảo chất lượng tái chế MLP. Sự phát triển của các công nghệ này không chỉ cải thiện tỷ lệ thu hồi MLP mà còn góp phần bảo vệ môi trường và tái chế tài nguyên.

Phân tích cấu trúc của bao bì nhiều lớp

Bao bì nhiều lớp (MLP) là vật liệu tổng hợp bao gồm nhiều vật liệu kết hợp các lớp vật liệu khác nhau (như polyme, lá nhôm, v.v.) theo nhiều cách khác nhau để tạo thành một cấu trúc vừa linh hoạt vừa ổn định. Thiết kế của cấu trúc này cho phép MLP cung cấp các đặc tính bảo vệ khác nhau như rào cản, độ bền cơ học và khả năng chịu nhiệt độ thấp theo yêu cầu để đáp ứng nhu cầu đóng gói của nhiều sản phẩm khác nhau. Hình 1 cho thấy dạng ba lớp điển hình của cấu trúc màng mỏng nhiều lớp. Mỗi lớp bao bì nhiều lớp linh hoạt thực hiện một chức năng cụ thể trong ứng dụng, chẳng hạn như:

Hình 1: Cấu trúc ba lớp của cấu trúc màng bao bì mềm nhiều lớp

Lớp ngoài: cung cấp bề mặt in, thường được làm từ vật liệu BOPP hoặc PET, vừa có tính thẩm mỹ vừa có tính bảo vệ.

Lớp chắn: Lớp này ngăn chặn hiệu quả oxy và độ ẩm xâm nhập và duy trì độ tươi của thực phẩm đóng gói. Các vật liệu phổ biến bao gồm EVOH, nylon, METPET, METBOPP và giấy bạc, có đặc tính chắn tuyệt vời trong bao bì mềm.

Lớp niêm phong: Một loại polymer có nhiệt độ nóng chảy thấp thường được sử dụng làm lớp niêm phong, có thể nhanh chóng tan chảy và liên kết khi được gia nhiệt, do đó tạo thành một kết nối mạnh mẽ giữa các lớp khác nhau của bao bì. Polyetylen là vật liệu màng niêm phong bên trong phổ biến nhất trong bao bì mềm.

Cấu trúc ghép lớp của bao bì nhiều lớp (MLP) mang lại hiệu suất tuyệt vời trong quá trình sử dụng, nhưng cũng mang lại sự phức tạp nhất định cho việc tái chế. Cấu trúc này làm cho MLPS trở nên tuyệt vời trong việc bảo vệ sản phẩm, kéo dài thời hạn sử dụng, v.v., nhưng việc tách và tái sử dụng các lớp vật liệu khác nhau đòi hỏi công nghệ tinh vi hơn khi tái chế.

Những trở ngại đối với việc tái chế MLP

1. Thách thức về tách vật liệu: MLPS bao gồm nhiều lớp vật liệu có đặc tính lưu biến và thành phần hóa học khác nhau, khiến việc tách hiệu quả trong quá trình tái chế trở nên khó khăn. Ví dụ, việc trộn các polyme không tương thích như polyethylene (PE) và polyethylene terephthalate (PET) có thể làm giảm chất lượng tổng thể của vật liệu thu hồi được.

2. Đặc điểm xử lý Sự khác biệt: Các lớp MLP có sự khác biệt đáng kể về tốc độ dòng chảy nóng chảy và độ ổn định nhiệt, đòi hỏi phải tùy chỉnh các điều kiện xử lý thu hồi cụ thể cho từng vật liệu, làm tăng thêm độ phức tạp cho hoạt động và gây khó khăn cho việc áp dụng phương pháp thu hồi chung.  

3. Công nghệ phân loại không đầy đủ: Hầu hết các cơ sở tái chế hiện nay đều dựa vào hoạt động thủ công hoặc công nghệ tương đối lạc hậu, khó có thể xác định và loại bỏ chính xác các chất gây ô nhiễm, dẫn đến độ tinh khiết của vật liệu tái chế thấp.

4. Thiếu cơ sở thu gom: Ở nhiều khu vực, chưa có hệ thống thu gom dành riêng cho chất thải MLP, khiến chất thải MLPS thường phải đưa đến bãi chôn lấp hoặc đốt, gây lãng phí đáng kể tài nguyên.

Ứng dụng công nghệ tái chế tiên tiến

Một công nghệ tiên tiến đang thay đổi quan điểm thông thường về tái chế bao bì nhiều lớp (MLP) bằng cách đảm bảo chất lượng tái chế MLP thông qua một loạt các bước phức tạp như sau:

1. Loại bỏ tạp chất: Sau khi chất thải MLP đi vào hệ thống thu hồi, trước tiên chất thải sẽ được loại bỏ bằng lưới lăn, lưới rung và máy tách xoáy để loại bỏ các tạp chất như thủy tinh, giấy và kim loại, tạo nền tảng cho các quy trình thu hồi tiếp theo.

2. Phân loại thông minh: Sử dụng công nghệ phân loại AI tiên tiến, bao gồm công nghệ UV-Vis, cận hồng ngoại, tia X và các công nghệ khác, để tự động phát hiện và loại bỏ các chất gây ô nhiễm không phải polyme, do đó cải thiện hiệu quả phân loại.

3. Rửa nhiều giai đoạn: Thông qua các quy trình làm sạch nhiều giai đoạn như giặt khô, giặt kiềm nóng ở 60°C và giặt nóng tốc độ cao ở 60°C, đảm bảo độ tinh khiết cao của vật liệu tái chế.

4. Lọc đùn hai giai đoạn: Hệ thống khử khí chân không đùn hai giai đoạn với bộ lọc laser 200μm và bộ lọc đĩa 150μm loại bỏ các chất dễ bay hơi và làm sạch hơn nữa hỗn hợp polyme nóng chảy để đảm bảo các hạt thu hồi có chất lượng cao.

5. Tạo viên: Cuối cùng, các hạt PCR-MLP chất lượng cao được sản xuất bằng phương pháp đúc khuôn đùn, có thể được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và đời sống hàng ngày.

Hình 2: Quy trình tái chế hoàn chỉnh cho MLPS

Triển vọng ứng dụng của hạt tái sinh

Công nghệ phá vỡ huyền thoại khó tái chế cho phép các hạt PCR-MLP tái chế thể hiện tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: 

Sản phẩm trang trí: Trong sản xuất các sản phẩm trang trí như đồ nội thất bằng nhựa và CHẬU HOA, tỷ lệ vật liệu PCR so với nguyên liệu thô có thể đạt tới 60:40, điều này cho thấy tỷ lệ vật liệu tái chế trong các sản phẩm này khá cao.

Các thành phần chức năng: Đối với các thành phần chức năng như dải phân cách đường và nắp chai, tỷ lệ PCR là 40:60, cho thấy vật liệu tái chế cũng có thể thay thế vật liệu bản địa ở một mức độ nhất định trong khi vẫn duy trì chức năng.

Ứng dụng có độ bền cao: Trong các sản phẩm có yêu cầu độ bền cao, chẳng hạn như nút lõi và gạch lát sàn, tỷ lệ PCR có thể đạt tới 25:75, điều này chứng tỏ tính khả thi và độ tin cậy của vật liệu tái chế trong các ứng dụng có độ bền cao.

Ngoài ra, các hạt tái chế này cũng được sử dụng rộng rãi trong sản xuất ống, đĩa và bể chứa nông nghiệp, mở ra những khả năng mới cho việc tái chế tài nguyên nhựa. Sự phát triển của công nghệ này không chỉ thay đổi quan niệm cũ rằng MLP không thể tái chế mà còn thúc đẩy sự phát triển của nền kinh tế tuần hoàn, hiện thực hóa việc tái chế hiệu quả chất thải MLP và cung cấp một con đường mới cho việc bảo vệ môi trường và sử dụng bền vững tài nguyên.

Hình 3: Các ứng dụng khác nhau của các hạt PCR-MLP