W listopadzie 2019 roku producent tektury BillerudKorsnä̈s ogłosił nawiązanie współpracy z firmą Talga Resources zajmującą się tworzeniem nowatorskich materiałów opakowaniowych, której celem jest praca nad rozwojem opakowań zawierających grafen. Branża opakowań zaczyna dostrzegać możliwość wykorzystania tego węglowego materiału, o czym świadczy także przystąpienie przed kilkoma miesiącami firmy Tetra Pak do projektu poświęconego eksploracji potencjalnych zastosowań grafenu w przemyśle.
Tetra Pak przeciera szlak
Na początek cofnijmy się do czerwca 2019 r. To wtedy Tetra Pak, koncern znany głównie z produkcji kartonowych opakowań na produkty płynne, zgłosiła swój akces do Graphene Flagship – uruchomionego w 2013 r. projektu współfinansowanego przez Komisję Europejską wspólnie z państwami członkowskimi UE i krajami stowarzyszonymi. Jego celem jest przeniesienie „magicznych właściwości” grafenu i powlekanych nim materiałów z naukowego laboratorium do codziennego użytku. Graphene Flagship, z budżetem 1 mld euro, pomaga Europie przetworzyć efekty najnowocześniejszych badań naukowych w produkty komercyjne i plasuje kontynent w czołówce globalnego wyścigu prac badawczych nad technologiami opartymi na grafenie.
27 października br. Tetra Pak, która przystępując do Graphene Flagship stała się pierwszym producentem opakowań w gronie blisko 150 akademickich i przemysłowych instytutów badawczych z 21 krajów oraz ponad 80 członków stowarzyszonych uczestniczących w projekcie, współorganizowała w swojej siedzibie w Modenie pierwsze targi Graphene Marketplace poświęcone najnowszym odkryciom i innowacjom związanym z zastosowaniem grafenu w przemyśle.
Gościem specjalnym wydarzenia, w którym uczestniczyli eksperci pracujący przy opracowaniu metod wykorzystania grafenu oraz przedstawiciele wielu gałęzi przemysłu, był Konstantin Novoselov, współlaureat Nagrody Nobla z 2010 roku (obok Anre Geima) za wyizolowanie i odkrycie właściwości grafenu. To właśnie on podkreślał, że grafen ma ogromny potencjał: Ten materiał może zrewolucjonizować szereg różnych procesów i gałęzi przemysłu. Od czasu, gdy w 2004 udało się pozyskać tę wyjątkową strukturę węgla, znalazła ona zastosowanie w przemyśle elektronicznym i motoryzacyjnym, gdzie odniosła ogromny sukces. Nie mogę się już doczekać kolejnych badań realizowanych w ramach inicjatywy Graphene Flagship. Już teraz mogę powiedzieć, że grafen będzie wielką innowacją również dla branży opakowań.
Dołączyliśmy do Graphene Flagship przede wszystkim ze względu na nasz ogromny pociąg do innowacji – wyjaśniała Sara De Simoni, wiceprezes ds. inżynierii urządzeń w Tetra Pak. – Jako jedyny przedstawiciel naszej branży, który bierze udział w tym europejskim programie, czujemy się zobowiązani do przekraczania granic i szukania nowych rozwiązań.
Jakie możliwości w sektorze opakowań może zapewnić grafen? Przedstawiciele Tetra Pak widzą dla niego kilka potencjalnych zastosowań. Po pierwsze w dziedzinie innowacyjnych materiałów do produkcji opakowań; ich zdaniem wykorzystanie grafenu do powlekania opakowań mogłoby znacząco ograniczyć ślad węglowy pozostawiany przez opakowania w łańcuchu dostaw, poprawić własności samych materiałów, zwiększyć funkcjonalność opakowań oraz potencjał ich odzysku. W inteligentnych opakowaniach supercienkie i giętkie czujniki wykonane z tego materiału mogłyby stać się nośnikiem szerokiego spektrum danych przeznaczonych dla producentów, sprzedawców i konsumentów; grafenowe sensory byłyby w dodatku mniejsze, lżejsze i tańsze od swych tradycyjnych odpowiedników.
Grafen: cudowny materiał?
Grafen jest wyjątkowym rodzajem struktury węglowej: płaskiej i złożonej z pojedynczej warstwy atomów węgla połączonych w sześciokąty. Jak czytamy w Wikipedii, kształtem przypomina plaster miodu, a ponieważ ma jednoatomową grubość, w przybliżeniu jest strukturą dwuwymiarową. Grafen stanowi przedmiot zainteresowania przemysłu ze względu na różne własności, w tym elektryczne i mechaniczne.
Jakie to własności? Należą do nich m.in.: doskonała przewodność ciepła oraz fantastyczne przewodnictwo elektryczne (w roli przewodnika sprawdza się kilkadziesiąt razy lepiej od krzemu); ogromna wytrzymałość wiązań atomowych (ponad 200 razy większa niż w przypadku stali); najmniejsza znana obecnie oporność na świecie (dzięki czemu nie nagrzewa się, a w konsekwencji pozwala wyeliminować układy chłodzące w sprzęcie elektronicznym), a dodatkowo wysoka elastyczność; przezroczystość (cieniutka warstwa grafenu pochłania zaledwie 2,3% światła – dla porównania: dla typowego okna zespolonego wartość ta wynosi ponad 20%) i świetne własności antybakteryjne oraz barierowe (grafen przepuszcza tylko cząstki wody).
Wiele z tych niezwykłych własności grafenu można wykorzystać w produkcji opakowań. Dodanie niewidocznej warstwy grafenu do materiału opakowaniowego mogłoby znacząco zwiększyć jego wytrzymałość przy jednoczesnej redukcji masy. W przypadku opakowań na produkty spożywcze jego selektywne własności barierowe przedłużałyby przydatność żywności do spożycia; z tego samego powodu pozwoliłyby ograniczyć zużycie tworzyw sztucznych w opakowaniach oraz zwiększyć ich biodegradowalność.
BillerudKorsnäs wkracza do gry
W tej sytuacji nie dziwi, że do uszczknięcia dla siebie choćby kawałeczka potencjalnych zysków z zastosowania grafenu w niedalekiej przyszłości sposobi się coraz więcej rynkowych graczy. Należą do nich również dwie firmy ze Szwecji: specjalizująca się w produkcji tektury BillerudKorsnä̈s oraz Talga Resources zajmująca się wydobyciem grafenu i produkcją zaawansowanych materiałów opartych na tym surowcu. W połowie listopada 2019 r. obie firmy podpisały umowę, której celem jest współpraca przy tworzeniu opakowań z użyciem produkowanego przez Talga funkcjonalizowanego grafenu o nazwie Talphene, który BillerudKorsnä̈s wykorzystał już wcześniej (na mocy umowy podpisanej w sierpniu 2018 r.) przy produkcji swoich tekturowych podłoży.
Talga Resources to jeden z głównych światowych dostawców zaawansowanych materiałów anodowych do produkcji nowoczesnych baterii, a także dodatków z grafenu.
Na mocy nowego porozumienia oba przedsiębiorstwa zamierzają kontynuować współpracę przy rozwoju oraz praktycznym stosowaniu produktów BillerudKorsnä̈s wykorzystujących Talphene. Określa ono również zasady dotyczące ich potencjalnej komercjalizacji i własności intelektualnej. Sygnatariusze umowy liczą, że prace nad komercjalizacją będą posuwać się szybciej dzięki zaangażowaniu rozległej międzynarodowej sieci klientów BillerudKorsnä̈s.
Na jakie korzyści ze współpracy z Talga Resources liczy szwedzki producent tektury? Oprócz generalnej poprawy własności produkowanych podłoży dzięki wykorzystaniu Talphene ma być nią możliwość zastąpienia opakowań z tworzyw sztucznych takimi, które są produkowane z naturalnych włókien, a tym samym ograniczenie zużycia plastiku i rozwiązanie problemów zanieczyszczenia środowiska oraz marnotrawienia naturalnych surowców. Jak twierdzi Magnus Wikström, wiceprezes wykonawczy BillerudKorsnä̈s, zaawansowana technologia Talga doskonale wpasowuje się w podzielaną przez jego firmę wizję podążania ku bardziej zrównoważonej przyszłości dzięki wyzwaniu rzuconemu konwencjonalnym opakowaniom. Wtóruje mu Mark Thompson, dyrektor zarządzający Talga: Opakowania to produkt masowy, a grafen może korzystnie wpłynąć na ich jakość, funkcjonalność oraz kwestie recyklingu. Jesteśmy bardzo zadowoleni z pogłębienia naszej współpracy z globalnym liderem branżowym takim jak BillerudKorsnä̈s przy dostarczaniu bardziej ekologicznych i innowacyjnych rozwiązań opakowaniowych opartych na naszej grafenowej technologii.
Łyżka dziegciu w beczce miodu
Obraz majaczącej na horyzoncie grafenowej rewolucji nie byłby jednak w pełni prawdziwy, gdybyśmy nie wspomnieli o jednej wątpliwości, która dotyczy grafenu: jego toksyczności (lub jej braku). Grafen z całą pewnością niesie ogromny potencjał dla branży opakowaniowej, jednak jego praktyczne stosowanie będzie ograniczone dopóty, dopóki naukowcy nie zdobędą przekonujących dowodów, że spożywanie produktów spożywczych przechowywanych w opakowaniach go zawierających jest w pełni bezpieczne. Prowadzone dotychczas badania wykazały, że nanocząsteczki grafenu o określonej wielkości i kształcie w istocie wykazują pewien poziom toksyczności; z innych badań wynika, że zmiany własności grafenu mogą wpływać na jego oddziaływanie mikrobiologiczne. To wszystko sprawia, że naukowcy nie są w stanie z pełną odpowiedzialnością nazwać grafenu materiałem toksycznym lub w pełni bezpiecznym.
Na razie zatem nie znamy przyszłości grafenu w komercyjnych opakowaniach. Pozostaje mieć nadzieję, że dalsze badania prowadzone przez społeczność naukową pomogą ostatecznie rozwiać wątpliwości, a „cudowny” materiał potwierdzi swoją wartość również w naszej branży.
Na podstawie informacji prasowych opracował TK
Alfa-Print Sp. z o.o.
ul. Świętokrzyska 14A
00-050 Warszawa
