L'IA : un changement de donne pour l'emballage plastique
Économie circulaire pour les emballages
Dans le laboratoire d'innovation KIOptiPack, des chercheurs de l'Institut Fraunhofer pour le génie des procédés et l'emballage IVV travaillent avec 51 partenaires de l'industrie et du secteur de la recherche pour développer des outils d'optimisation innovants basés sur l'IA et un espace de données qui relie toutes les parties prenantes de l'industrie de l'emballage et leurs données. L'objectif est d'utiliser des outils d'IA pour recycler les emballages en plastique à l'avenir.
Les plastiques sont légers, durables et faciles à traiter, ce qui en fait des matériaux vraiment polyvalents pour presque toutes les applications. Il n'est donc pas surprenant que plus de 60 % des produits emballés en Allemagne soient enveloppés, ensachés ou mis en boîte dans du plastique. L'objectif de l'industrie des plastiques est de soutenir l'économie circulaire grâce à une conception idéale de l'emballage (conception pour le recyclage), de minimiser l'impact sur l'environnement et, en même temps, de fournir une protection optimale aux produits emballés. Dans l'idéal, les emballages sont constitués d'un maximum de matériaux recyclés. Les nouvelles réglementations de l'UE exigent également que les emballages en plastique soient composés d'au moins 35 % de matériaux recyclés d'ici à 2030.
C'est là qu'intervient la recherche menée par KIOptiPack, l'un des deux laboratoires d'innovation qui font partie du AI Application Hub on Plastic Packaging, financé par le ministère fédéral allemand de la recherche, de la technologie et de l'espace. En collaboration avec leurs partenaires de projet, les chercheurs du Fraunhofer IVV utilisent l'intelligence artificielle pour changer la donne en matière de recyclage et de transformation des matériaux recyclés en emballages, afin de relever les défis technologiques et de respecter les normes élevées en matière de production d'emballages. L'objectif est de réduire les déchets plastiques, de créer des emballages plus durables et de diminuer la demande de matières premières grâce à la réutilisation en tant que matériau recyclé, augmentant ainsi la fiabilité de l'approvisionnement en Europe en mettant l'accent sur la circularité. Pour y parvenir, les chercheurs du Fraunhofer IVV ont développé des outils d'optimisation basés sur l'IA et les ont connectés par l'intermédiaire d'un espace de données. Cette approche permet de tenir compte efficacement des nombreuses exigences auxquelles les emballages en plastique doivent répondre. Elle permet notamment de trouver des moyens de recycler ces emballages et de les optimiser globalement. Outre la compatibilité et l'impact sur l'environnement, les aspects de fonctionnalité, de conception, d'acceptation par le client et de faisabilité de la fabrication sont également pris en compte. Une fois toutes les données intégrées, les outils d'IA suggèrent les meilleures conceptions d'emballage possibles pour un produit donné, tout en minimisant l'utilisation des matériaux. Pour ce faire, l'espace de données rassemble toutes les données numériques relatives aux propriétés des matériaux, à leur origine et à leur destination, et établit des liens entre les informations. Il fournit ainsi une infrastructure partagée pour l'échange de données au-delà des portes de l'usine. Le modèle de données sous-jacent à l'ensemble du paquet, qui permet le partage des données entre les différentes parties prenantes, a également été développé par le Fraunhofer IVV.
Numérisation des flux de matériaux pour protéger les consommateurs
"Pour améliorer l'intégration des matériaux recyclés dans les solutions d'emballage, il est essentiel de disposer d'un espace de données partagé", explique Andrea Büttner, directeur de l'institut Fraunhofer IVV. "Le plastique recyclé est un matériau précieux. Mais la qualité du plastique recyclé doit être correcte. Si le matériau recyclé est contaminé par des substances indésirables telles que d'autres types de plastique, des encres d'imprimerie ou des produits de dégradation, cela peut gravement nuire à la qualité et même rendre le matériau inutilisable. Une fois recyclés, les plastiques peuvent en principe contenir des contaminants". Cela pose un défi particulier à l'industrie. Cela signifie que l'ensemble de l'industrie, des producteurs de matériaux recyclés aux entreprises qui fabriquent des films d'emballage, en passant par le secteur alimentaire, a besoin d'un partage systématique des données et d'un langage unique pour traiter les matières plastiques. Les matériaux concernés sont principalement les polyoléfines, qui représentent le plus grand groupe de plastiques et qui peuvent changer considérablement au cours du traitement.
L'IA aide à choisir la bonne méthode de recyclage
"Les outils pilotés par l'IA sont indispensables pour assurer un recyclage de qualité des matières plastiques. Les solutions logicielles modulaires que nous développons au Fraunhofer IVV aident à caractériser et à analyser les propriétés des matériaux, et elles relient différents flux d'informations de manière à identifier un champ d'application approprié pour les matériaux recyclés dont les propriétés fluctuent", explique Matthias Reinelt, chef du groupe Shelf Life and Packaging Modeling au Fraunhofer IVV. "Notre outil d'IA pour la production d'emballages utilise autant d'informations que possible sur le matériau recyclé pour déterminer la chaîne de traitement optimale, de sorte que ce qui se retrouve dans les rayons des magasins soit un pot de yaourt fabriqué de manière durable, avec une épaisseur de paroi homogène et la forme souhaitée, par exemple." Les chercheurs analysent également la qualité des matériaux recyclés à l'aide de la chromatographie, qui à son tour s'appuie également sur des outils d'IA pour améliorer l'identification des substances. L'objectif est d'éviter que des matériaux recyclés inappropriés ou contaminés n'entrent dans le cycle, ce qui peut se produire même avec un bon tri.
Les outils d'optimisation basés sur l'IA et l'espace de données interconnecté fournis par le Fraunhofer IVV et ses partenaires de projet sont même, dans certains cas, directement intégrés dans les processus de production des fabricants. Cela permet de faire des suggestions en temps réel pour un traitement ultérieur, en fonction des matériaux recyclés utilisés sur les machines du site.
Les outils d'IA comblent les lacunes en matière de matériaux recyclés
L'utilisation de matériaux recyclés dans les produits en plastique augmente régulièrement. Cependant, malgré cette tendance, le volume de plastiques recyclés sera insuffisant pour atteindre les niveaux de matériaux recyclés exigés par la loi. L'écart entre l'offre et la demande de matières plastiques recyclées ne cessera donc de se creuser au cours des prochaines années. D'ici à 2030, la demande de matériaux recyclés devrait dépasser l'offre de 30 %. "Les solutions isolées ne suffiront pas à combler le déficit de recyclage dans le secteur des plastiques à long terme. Nous nous attaquons à ce problème avec nos outils d'optimisation pilotés par l'IA, qui relient les flux de matières et d'informations. Nous réunissons les parties prenantes d'un large éventail d'industries différentes et tentons de répondre plus efficacement aux pénuries de ressources", explique M. Büttner.
Des experts du secteur de la recherche, de l'industrie, du gouvernement et des associations de toute l'Allemagne se réuniront à l'occasion de l'événement Zukunftsforum Kunststoffkreislauf, qui se tiendra à Berlin du 1er au 3 juillet, pour discuter d'un large éventail de sujets liés aux plastiques, aux emballages et à leur recyclage. L'objectif est de réunir des personnes pour discuter d'approches innovantes de la transformation vers une économie circulaire efficace en termes de ressources et de traduire des solutions concrètes dans la pratique du monde réel.
Le centre d'application de l'IA sur les emballages en plastique
Afin de réduire autant que possible le cycle des emballages en plastique, 51 partenaires issus de l'industrie, du secteur de la recherche et de la société civile collaborent au sein de deux laboratoires d'innovation : KIOptiPack, qui se concentre sur la conception et la production, et K3I-Cycling, qui s'occupe du recyclage et du tri des matériaux. Ces laboratoires ont été créés pour permettre l'échange de données entre laboratoires et garantir la prise en compte de toutes les conclusions pertinentes dans l'ensemble de la chaîne de valeur.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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