کنترل کیفیت نانوپوشش‌ها در بسته‌بندی قابل بازیافت مواد غذایی

با همکاری صنعت و دانشگاه، ابزاری برای مشخصه‌یابی و تولید مواد بسته‌بندی ساخته شده است که می‌تواند به بازیافت بهتر و سریع‌تر مواد کمک کند.

کد خبر: ۱۰۳۷۳۵۴

يکشنبه - ۲۴ مهر ۱۴۰۱ / October 16, 2022

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، با همکاری صنعت و دانشگاه، ابزاری برای مشخصه‌یابی و تولید مواد بسته‌بندی ساخته شده است که می‌تواند به بازیافت بهتر و سریع‌تر مواد کمک کند.

در سراسر اتحادیه اروپا، سالانه بیش از ۳۰۰ میلیارد قطعه از بسته‌بندی‌ها بازیافت نمی‌شود چرا که در آن‌ها مخلوطی از مواد مختلف استفاده شده است. از طرف دیگر بسته‌بندی تک‌ماده‌ای به راحتی قابل بازیافت است. با این حال، برای محافظت از محصولات ظریف با استفاده از تنها یک ماده و برای این که به همان خوبی مواد مرکب محافظت انجام شود، باید بسته‌بندی با لایه‌های محافظ بسیار نازک پوشانده شود. مرکز تحقیقاتی Fraunhofer IPM در حال توسعه یک سیستم اندازه‌گیری نوری است که امکان کنترل کیفیت درونی این لایه‌های محافظ را فراهم می‌کند.

امروزه بسته‌بندی محصولات ظریف معمولاً از ترکیبات پلاستیکی، مخلوطی از پلیمر‌های مختلف تشکیل شده است. این بسته‌بندی‌ها، محصولاتی مانند مواد غذایی یا دارویی را، از تأثیرات محیطی مانند اکسیژن، از تولید تا مصرف محافظت می‌کند. مواد ترکیبی پلیمری این عملکرد‌ها را انجام می‌دهند، اما نمی‌توان آن‌ها را به سادگی بازیافت کرد.

با توجه به حجم عظیم بسته‌بندی، دولت آلمان و اتحادیه اروپا اخیراً قوانین بازیافت بسته‌بندی را به میزان قابل توجهی تشدید کرده‌اند. به‌عنوان بخشی از پروژه تحقیقاتی RE-USE، چهار موسسه تحقیقاتی روی رویکرد‌های بسته‌بندی جدیدی کار می‌کنند که به ترکیبات مواد متکی نیستند و بنابراین می‌توانند تا حد زیادی بازیافت شوند.

امروزه بیشتر بسته‌بندی‌ها به‌عنوان زباله سوزانده می‌شوند، زیرا از مواد مرکب تشکیل شده است. محققان در حال توسعه لایه‌های محافظی هستند که تنها چند نانومتر نازک هستند تا بسته‌بندی‌های قابل بازیافت متشکل از یک ماده را تولید کنند و نرخ بازیافت را افزایش دهند. برای این منظور، تیمی در Fraunhofer IPM در حال توسعه فرآیندی برای بررسی کیفیت لایه‌های محافظ هستند.

در بسیاری از موارد، پوشش‌های بسیار نازک، به‌عنوان مثال متشکل از اکسید آلومینیوم یا دی‌اکسید سیلیکون، می‌توانند عملکرد بازدارنده پلیمر‌ها را نیز انجام دهند. شرکای این پروژه در حال توسعه فرآیندی با هدف ایجاد پوشش‌هایی به نازکی ۱۰ نانومتر هستند که به طور قابل اعتماد به‌عنوان یک مانع عمل می‌کنند. این لایه‌ها بسیار نازک هستند، بنابراین مقدار مواد ثانویه اعمال شده روی بسته‌بندی آنقدر کم خواهد بود که بسته‌بندی را می‌توان به راحتی به‌عنوان یک ماده منفرد بازیافت کرد.

محققان این پروژه راه حلی ایجاد خواهند کرد که می‌تواند ضخامت و ترکیب لایه محافظ را در طول فرآیند تولید به‌طور کامل بررسی و همچنین تنظیم کند. این فناوری بر ویژگی‌های طیف نوری پوشش‌های مختلف در ناحیه مادون قرمز متکی است. تشعشعات فروسرخ از یک لیزر آبشاری کوانتومی که به لایه محافظ برخورد می‌کند بهره‌مند است. می‌توان این ویژگی‌های طیفی را برای ارائه اطلاعاتی در مورد ضخامت و ترکیب شیمیایی لایه تفسیر کرد.

در پروژه دیگری که توسط Land of Baden-Württemberg تامین مالی شده است، این تیم تحقیقاتی با شرکت پلاسما الکترونیک (PLASMA ELECTRONIC GmbH) همکاری می‌کنند تا فرآیند نوری مادون قرمز را در بخش تولید استفاده کند. این کار با استفاده از مجموعه‌ای از حسگر‌های فردی بسیار فشرده انجام شد. این ابزار امکان کنترل کیفیت ۱۰۰ درصدی را فراهم می‌کند.