Estudo da incorporação de material reciclado na extrusão de folha e termoformação de embalagem para a indústria alimentar

Abstract

O aumento exponencial dos resíduos de plástico verificado nos ambientes terrestres e marinhos levou a que a União Europeia tomasse a iniciativa de emitir uma diretiva a restringir e proibir os produtos considerados mais problemáticos e de utilização única. A Diretiva EC 2019/904, mais conhecida por Diretiva SUP (Single Use Plastics), relativa à redução do impacto dos produtos de uso único, além de indicar quais os produtos que, brevemente, irão abandonar o mercado, inclui medidas para incentivar uma economia circular, onde os resíduos são transformados e reaproveitados para novos ciclos de vida. Uma das principais medidas de combate aos resíduos, é a integração de material reciclado nas embalagens alimentares. Neste sentido a Intraplás – Indústria Transformadora de Plásticos propôs a realização da presente Dissertação de Mestrado de forma a estudar como o material reciclado poderia ser integrado numa embalagem alimentar, evitando o contacto direto com o alimento e, posteriormente, analisar quais as influências da incorporação a nível de processamento e de propriedades. Numa primeira fase, foram estudadas duas estratégias de produção da folha, estrutura ABA, onde a camada B correspondia a uma mistura de material reciclado (polipropileno reciclado) e com material virgem (polipropileno), e as camadas A, as camadas barreira, constituídas por material virgem. A segunda estratégia baseou-se em analisar a mistura de ambos os materiais, com o objetivo de analisar detalhadamente o seu comportamento. O processamento de ambas as estratégias foi feito por co-extrusão, seguida de termoformação para embalagens alimentares, nomeadamente, copos de iogurte. Recorrendo ao ensaio de FTIR, identificou-se a presença de um outro material polimérico na estrutura química do material reciclado, o polietileno de alta densidade (HDPE). Através da realização de ensaios de caraterização térmica, corroborou-se a presença de HDPE na composição do material reciclado, o que tem influência no ponto de amolecimento do material. Com a caraterização mecânica observou-se que a integração do material reciclado, o polipropileno (PP) mantém o seu comportamento dúctil, mas, cede para deformações mais baixas devido ao aumento do grau de cristalização. Este, posteriormente, tem impacto na capacidade de resistência das embalagens alimentares termoformadas, pelo que as amostras de material reciclado demonstraram uma menor resistência quando sujeitas a forças de compressão, o que pode levar a dificuldades devido ao peso a suportar, ou seja, podem não aguentar o peso de várias caixas durante o transporte.

The exponential increase in plastic waste in terrestrial and marine environments has led the European Union to take the initiative to issue a directive to restrict and ban products considered problematic, unnecessary and single use. The Directive CE 904/2019, also known as SUP Directive (Single-Use Plastics), regarding the reduction of the impact of certain plastic products, in addition to indicating which products will soon not be placed in the market, includes measures to encourage a circular economy where waste is included in multiples life cycles. One of the main measures to fight waste is the integration of recycled material into food packaging. In this sense Intraplás – Indústria Transformadora de Plásticos, has proposed the realization of this Master Thesis in order to study how recycled material could be integrated into food packaging, avoiding direct contact with the food and, subsequently, to analyze the influence of incorporation at the level of processing and properties. In the first phase, two strategies for the production of the sheet were studied, ABA structure, where layer B corresponded to a mixture of recycled material (recycled polypropylene) and virgin material (polypropylene), and layers A, the functional barrier layers, consisting of virgin material. The second strategy was based on analyzing the mixture of both materials, with the aim of analyzing their behavior in detail. The processing of both strategies was done by co-extrusion, followed by thermoforming for food packaging, namely yoghurt cups. Using the FTIR test, the presence of another polymeric material was identified in the chemical structure of the recycled material, high density polyethylene (HDPE). Through thermal characterization tests, the presence of HDPE was confirmed in the composition of the recycled material, which has an influence on the softening point of the material, which it’s crucial if the product placed in the food packaging is hot-filled. With the mechanical characterization it was observed that the integration of the recycled material, polypropylene (PP) maintains its ductile behavior, but gives lower deformations due to the increase in the degree of crystallization. This subsequently has an impact on the strength of thermoformed food packaging, so that samples of recycled material showed less strength when subjected to compression forces, that can lead to difficulties on the weight support when packed, i.e., it may not withstand the weight of several boxes during transportation.