Ρεολογία, καινοτομία και περιφερειακή συνεργασία: Καθορίζοντας το μέλλον των βιοπλαστικών και των ανακυκλωμένων υλικών

Αντιμετώπιση των προκλήσεων της αειφορίας μέσω της επιστήμης των υλικών

Σε ένα βιομηχανικό και κανονιστικό περιβάλλον που εξελίσσεται ραγδαία, η βαθιά κατανόηση των πολυμερών υλικών έχει καταστεί βασικός μοχλός καινοτομίας. Καθώς οι βιομηχανίες προσπαθούν να επιτύχουν φιλόδοξους στόχους βιωσιμότητας, κυκλικής οικονομίας και απόδοσης, ο προηγμένος χαρακτηρισμός των υλικών διαδραματίζει έναν ολοένα και πιο στρατηγικό ρόλο.

Με αυτό το στόχο κατά νου, η Green Business and Consulting Company,, μια εταιρεία αφιερωμένη στην ανάπτυξη οικολογικά υπεύθυνων λύσεων, συμπεριλαμβανομένων των βιοϋλικών και των βιοπλαστικών (βιολογικής προέλευσης και/ή βιοαποδομήσιμων), αλλά και των ανακυκλωμένων πλαστικών, έχει ξεκινήσει μια μοναδική τεχνική και επιστημονική συνεργασία στην περιοχή Auvergne-Rhône-Alpes της Γαλλίας.

Η πρωτοβουλία αυτή συγκεντρώνει τέσσερις εταίρους, των οποίων η αλληλοσυμπληρούμενη εμπειρογνωμοσύνη δημιουργεί ένα ισχυρό οικοσύστημα καινοτομίας:

• Την εταιρεία Green Business and Consulting Company, ειδικευμένη στα βιοπλαστικά και την ανάπτυξή τους, με ισχυρή εμπειρογνωμοσύνη στον οικολογικό σχεδιασμό (Ecodesign) και την Ανάλυση Κύκλου Ζωής (LCA)
• Το Τεχνικό Λύκειο «Jean Zay» (στο Thiers), ένα αναγνωρισμένο κέντρο αριστείας στην εκπαίδευση και την τεχνική κατάρτιση στον τομέα της επεξεργασίας πλαστικών·
• το Clermont Auvergne INP, ένα κορυφαίο ινστιτούτο μηχανικών που συνδυάζει έρευνα παγκόσμιας κλάσης με τη μεταφορά βιομηχανικής καινοτομίας·
• NETZSCH, παγκόσμιος ηγέτης στις προηγμένες τεχνολογίες ρεολογικών δοκιμών.

Ενωμένοι από μια κοινή ειδικότητα: η ρεολογία

Στο επίκεντρο αυτής της συνεργασίας βρίσκεται η ρεολογία, η επιστήμη της ροής και της παραμόρφωσης των υλικών. Η ρεολογία αποτελεί τον ουσιαστικό σύνδεσμο μεταξύ της ακαδημαϊκής έρευνας και της βιομηχανικής εφαρμογής, παρέχοντας κρίσιμες πληροφορίες για τη συμπεριφορά σύνθετων πολυμερών συστημάτων.

Αυτή η εξειδίκευση είναι ιδιαίτερα σημαντική για αναδυόμενα υλικά όπως τα βιοπλαστικά και τα ανακυκλωμένα πολυμερή, των οποίων οι φυσικές και χημικές ιδιότητες μπορούν να ποικίλλουν σημαντικά ανάλογα με τη σύνθεση, τη μικροδομή και τις συνθήκες επεξεργασίας.

Η σημασία του προηγμένου χαρακτηρισμού ενισχύεται περαιτέρω από τις επικείμενες απαιτήσεις του Ευρωπαϊκού Κανονισμού για τις Συσκευασίες και τα Απόβλητα Συσκευασιών (PPWR), ο οποίος τέθηκε σε εφαρμογή τον Αύγουστο του 2026 και εισήγαγε αυστηρότερες υποχρεώσεις σχετικά με τη χρήση ανακυκλωμένων και βιώσιμων υλικών στις συσκευασίες τα επόμενα χρόνια.

Για την αντιμετώπιση αυτών των προκλήσεων, οι εταίροι συνδύασαν τις δυνάμεις τους στους τομείς της εκπαίδευσης, της έρευνας, της καινοτομίας στον τομέα των υλικών και της μετρολογίας, δημιουργώντας μια πλατφόρμα συνεργασίας ικανή να επιταχύνει την ανάπτυξη βιώσιμων πολυμερών επόμενης γενιάς.

Προηγμένη τεχνολογία οργάνων: Προώθηση της γνώσης και της απόδοσης

NETZSCH Περιστροφικό ρεόμετρο Kinexus Prime Pro+

Η επιστημονική εξειδίκευση στον τομέα της περιστροφικής ρεομετρίας, με πρωτοστάτες τα μέλη της ερευνητικής ομάδας GePEB του Institut Pascal, αξιοποιείται μέσω της πλατφόρμας μεταφοράς τεχνολογίας Gen’Mat στο Polytech Clermont (Clermont Auvergne INP), υπό τη διεύθυνση του Fabrice Audonnet. Τα όργανα αυτά, τα οποία αποκτήθηκαν μέσω του προγράμματος χρηματοδότησης AMI CMA «Académie des Mobilités» για την υποστήριξη της εκπαίδευσης στον τομέα της μηχανικής, χρησιμοποιούνται για τον προηγμένο χαρακτηρισμό υλικών, εξυπηρετώντας τόσο την εκπαίδευση των φοιτητών μηχανικής του CA INP όσο και την ακαδημαϊκή έρευνα.

Εξοπλισμένο με κλίβανο HTC Prime, το περιστροφικό ρεόμετρο Kinexus Prime Pro+ τηςNETZSCH παρέχει βασικές πληροφορίες σχετικά με τη δομή και τη συμπεριφορά των υλικών υπό συνθήκες χαμηλής διάτμησης. Το σύστημα επιτρέπει την ακριβή μέτρηση κρίσιμων ιδιοτήτων, όπως:

• Δυναμικό ιξώδες·
• Τα ιξωδοελαστικά μέτρα·
• Φυσικές μεταβάσεις, συμπεριλαμβανομένης της συμπεριφοράς ροής και της ελαστικότητας.

Ως καθιερωμένο εργαλείο ρεολογικής ανάλυσης, συμβάλλει στην κατανόηση και την ανάπτυξη προηγμένων πολυμερών συνθέσεων (βλ. Εικόνα 1 σχετικά με τις ιδιότητες κατά τη γήρανση).

NETZSCH Καπιλлярικό ρεόμετρο Rosand RH7: Ένα σημαντικό τεχνολογικό άλμα

Η απόκτηση του τριχοειδούς ρεομέτρου Rosand RH7 ( NETZSCH, βλ. Εικόνα 2), με την τεχνική υποστήριξη του Frédéric Fraisse, αποτελεί ένα σημαντικό βήμα προς την αναπαραγωγή πραγματικών βιομηχανικών συνθηκών επεξεργασίας, όπως η εξώθηση και η χύτευση με έγχυση.

Το όργανο επιτρέπει τον χαρακτηρισμό βασικών ιδιοτήτων της κατάστασης τήξης, όπως:

• Του ιξώδους διάτμησης και εφελκυσμού υπό συνθήκες υψηλής πίεσης·
• Ελαστική συμπεριφορά και προφίλ ροής σε ένα ευρύ φάσμα ρυθμών διάτμησης (βλ. Εικόνα 3)·
• Ιδιότητες pVT (Πίεση-Όγκος-Θερμοκρασία), απαραίτητες για τη μοντελοποίηση της συμπιεστότητας και της θερμικής διαστολής του υλικού.

Αυτές οι μετρήσεις παρέχουν δεδομένα υψηλής ακρίβειας για την προσομοίωση διεργασιών, το σχεδιασμό εργαλείων και την κατασκευή εξαρτημάτων, βελτιώνοντας τελικά την ποιότητα του προϊόντος και μειώνοντας τον χρόνο ανάπτυξης.

Συμπληρωματικές τεχνολογίες που προσφέρουν ολοκληρωμένη κατανόηση των υλικών

Ο συνδυασμός της περιστροφικής και της τριχοειδούς ρεομετρίας προσφέρει ευρεία και συμπληρωματική αναλυτική δυνατότητα.

Η περιστροφική ρεομετρία είναι ιδιαίτερα χρήσιμη για τη μελέτη της απόκρισης των υλικών υπό χαμηλούς ρυθμούς παραμόρφωσης και για τον προσδιορισμό των ιξωδοελαστικών ιδιοτήτων.

Η τριχοειδής ρεομετρία, αντίθετα, παρέχει κρίσιμες πληροφορίες υπό τις απαιτητικές συνθήκες που συναντώνται κατά τη βιομηχανική επεξεργασία, όπου τα υλικά εκτίθενται σε υψηλούς ρυθμούς διάτμησης και αυξημένες θερμοκρασίες.

Συνολικά, αυτές οι τεχνολογίες επιτρέπουν έναν ολοκληρωμένο ρεολογικό χαρακτηρισμό, συνδέοντας θεμελιώδεις ιδιότητες των υλικών, όπως το ιξώδες, η ελαστικότητα και οι μεταβάσεις από στερεά σε υγρή κατάσταση, με βασικές παραμέτρους της διεργασίας, όπως η πίεση, η θερμοκρασία, ο όγκος και η ταχύτητα ροής.
Για σύνθετα υλικά, όπως τα βιοπολυμερή και τα ανακυκλωμένα μείγματα, των οποίων οι ιδιότητες μπορεί να ποικίλλουν σημαντικά, αυτή η ολοκληρωμένη προσέγγιση προσφέρει ένα σημαντικό επιστημονικό πλεονέκτημα. Διευκολύνει τη βελτιστοποίηση της σύνθεσης, βελτιώνει την προβλεψιμότητα της διεργασίας και υποστηρίζει την επιτυχή μεταφορά καινοτομιών από την εργαστηριακή ανάπτυξη στη βιομηχανική παραγωγή σε κλίμακα « large ».

Ανάπτυξη δεξιοτήτων και προώθηση της μεταφοράς γνώσης

Βασικός πυλώνας αυτής της συνεργασίας είναι η αμοιβαία ανταλλαγή τεχνογνωσίας.
Το πρόγραμμα «NETZSCH » προσφέρει προηγμένη πρακτική κατάρτιση σε ακαδημαϊκό και ερευνητικό προσωπικό τόσο του Institut Pascal όσο και του Clermont Auvergne INP, καθώς και στις τεχνικές ομάδες της Green Business and Consulting Company. Η ανάπτυξη αυτών των ικανοτήτων είναι απαραίτητη για την πλήρη αξιοποίηση της αναλυτικής ισχύος του Rosand RH7 και τη δημιουργία δεδομένων υψηλής ποιότητας για την ανάπτυξη μελλοντικών γενεών βιώσιμων πολυμερών.

Παράλληλα, το Τεχνικό Λύκειο Jean Zay, υπό την ηγεσία του David Bonnet, έχει συμβάλει σημαντικά μέσω των προγραμμάτων επεξεργασίας πλαστικών και των τεχνικών εγκαταστάσεών του, ιδίως στο πλαίσιο του προγράμματος BTS της EuroPlastics & Composites.

Το σχολείο σχεδίασε και κατασκεύασε ένα καλούπι σπειροειδούς ροής (βλ. Εικόνα 4), το οποίο θα εγκατασταθεί σε μια ηλεκτρική μηχανή χύτευσης με έγχυση ENGEL 60 τόνων. Αυτό το εκπαιδευτικό και επιστημονικό εργαλείο θα επιτρέψει στους μαθητές και τους ερευνητές να αντιληφθούν την άμεση σχέση μεταξύ της ρεολογίας των υλικών και της απόδοσης της βιομηχανικής επεξεργασίας.

Η ενσωμάτωσή του σε πρακτικά εργαστήρια ενισχύει τη σύνδεση μεταξύ της ακαδημαϊκής μάθησης και της βιομηχανικής πραγματικότητας, ενώ παράλληλα ενθαρρύνει τους μελλοντικούς τεχνικούς να ασχοληθούν με τα βιώσιμα υλικά και την τεχνολογική καινοτομία.

Ένα πρότυπο περιφερειακής αριστείας

Η συνεργασία αυτή αποτελεί τέλειο παράδειγμα ενός ολιστικού μοντέλου καινοτομίας που καλύπτει ολόκληρη την αλυσίδα αξίας, από τη βασική έρευνα έως τη βιομηχανική εφαρμογή, με την υποστήριξη της τεχνικής εκπαίδευσης υψηλού επιπέδου.

Συνδυάζοντας τις ερευνητικές δυνατότητες του Clermont Auvergne INP, την εκπαιδευτική εμπειρογνωμοσύνη του Τεχνικού Λυκείου Jean Zay, τις τεχνολογίες αιχμής της NETZSCH, καθώς και τη στρατηγική καινοτομίας με γνώμονα την αγορά της εταιρείας Green Business and Consulting, η περιφέρεια Auvergne-Rhône-Alpes καθιερώνεται ως πρότυπο επιτυχημένης περιφερειακής συνεργασίας.

Μαζί, αυτοί οι εταίροι συμβάλλουν στη διαμόρφωση του μέλλοντος της επεξεργασίας πλαστικών: πιο κυκλικό, πιο τεχνικό και πιο βιώσιμο.

Σας ευχαριστούμε για την επιτυχημένη συνεργασία

Θα θέλαμε να ευχαριστήσουμε θερμά τον Laurent Massacrier, της εταιρείας Green Business and Consulting, τον Fabrice Audonnet, της ερευνητικής ομάδας GePEB του Institut Pascal και της πλατφόρμας Gen’Mat (Polytech Clermont, Clermont Auvergne INP), τον David Bonnet, από το Τεχνικό Λύκειο Jean Zay, καθώς και όλους όσους συμμετείχαν σε αυτή τη συνεργασία για την εμπιστοσύνη, την τεχνογνωσία και την αφοσίωσή τους.

Είμαστε ευτυχείς που συμμετέχουμε σε αυτή την ισχυρή περιφερειακή συνεργασία και προσβλέπουμε στο να δούμε πώς η συνδυασμένη εμπειρογνωμοσύνη στους τομείς της ρεολογίας, της ανάπτυξης υλικών, της έρευνας και της εκπαίδευσης θα συνεχίσει να συμβάλλει στην ανάπτυξη πιο βιώσιμων λύσεων πολυμερών.