IA: um fator de mudança para as embalagens de plástico
Economia circular para as embalagens
No laboratório de inovação KIOptiPack, os investigadores do Instituto Fraunhofer de Engenharia de Processos e embalagens IVV estão a trabalhar com 51 parceiros da indústria e do sector da investigação para desenvolver ferramentas inovadoras de otimização baseadas em IA e um espaço de dados que liga todos os intervenientes na indústria de embalagens e os seus dados. O objetivo é utilizar ferramentas de IA para reciclar as embalagens de plástico no futuro.
Os plásticos são leves, duradouros e fáceis de processar, o que os torna materiais verdadeiramente versáteis para quase todas as aplicações. Por isso, não é de admirar que mais de 60% dos produtos embalados na Alemanha sejam embrulhados, ensacados ou encaixotados em plástico. O objetivo da indústria dos plásticos é apoiar a economia circular através de um design de embalagem ideal (design para reciclagem), minimizar o impacto ambiental e, ao mesmo tempo, proporcionar uma proteção óptima aos produtos embalados. O ideal é que as embalagens sejam compostas pela maior quantidade possível de material reciclado. Os novos regulamentos da UE também exigem que as embalagens de plástico sejam fabricadas com um mínimo de 35% de material reciclado até 2030.
É neste contexto que se insere a investigação levada a cabo pelo KIOptiPack, um dos dois laboratórios de inovação que fazem parte do Centro de Aplicações de IA para Embalagens de Plástico, que está a receber financiamento do Ministério Federal Alemão da Investigação, Tecnologia e Espaço. Juntamente com os seus parceiros de projeto, os investigadores do Fraunhofer IVV estão a utilizar a inteligência artificial como um fator de mudança na reciclagem e na transformação de material reciclado em embalagens para responder aos desafios tecnológicos e aos elevados padrões envolvidos na produção de embalagens. O objetivo é reduzir os resíduos de plástico, criar embalagens mais sustentáveis e diminuir a procura de matérias-primas através da reutilização como material reciclado, aumentando assim a fiabilidade do abastecimento na Europa através de uma ênfase na circularidade. Para o conseguir, os investigadores do Fraunhofer IVV desenvolveram ferramentas de otimização baseadas em IA e ligaram-nas através de um espaço de dados. Esta abordagem permite ter em conta de forma eficiente os muitos requisitos que as embalagens de plástico têm de cumprir. Em particular, também revela formas de reciclar estas embalagens e de as otimizar globalmente. Para além da compatibilidade e do impacto ambiental, são também tidos em conta os aspectos de funcionalidade, design, aceitação pelo cliente e viabilidade de fabrico. Depois de todos os dados estarem totalmente integrados, as ferramentas de IA sugerem os melhores designs de embalagens possíveis para um determinado produto, minimizando simultaneamente a utilização de materiais. Para o efeito, o espaço de dados reúne todos os dados digitais sobre as propriedades, origens e destinos dos materiais e estabelece ligações cruzadas entre as informações. Desta forma, fornece uma infraestrutura partilhada para o intercâmbio de dados para além dos portões da fábrica. O modelo de dados subjacente ao pacote completo, que permite a partilha de dados entre as várias partes interessadas, foi também desenvolvido no Fraunhofer IVV.
Digitalização dos fluxos de materiais para proteger os consumidores
"Para melhorar a incorporação de materiais reciclados nas soluções de embalagem, é crucial um espaço de dados partilhado", afirma Andrea Büttner, diretora do instituto Fraunhofer IVV. "O plástico reciclado é um material valioso. Mas a qualidade do plástico reciclável tem de ser correta. Se o material reciclado estiver contaminado com substâncias indesejáveis, tais como outros tipos de plástico, tintas de impressão ou produtos de degradação, isso pode afetar gravemente a qualidade e até mesmo tornar o material inutilizável. Uma vez reciclados, os plásticos podem, em princípio, conter contaminantes". E isso representa um desafio especial para a indústria. Isto significa que em toda a indústria, desde os produtores de materiais reciclados e empresas que fabricam películas de embalagem até ao sector alimentar, é necessária uma partilha sistemática de dados, bem como uma linguagem única para lidar com os plásticos. Os materiais envolvidos são principalmente poliolefinas, que representam o maior grupo de plásticos e podem mudar substancialmente durante o processamento.
A IA ajuda a escolher o método de reciclagem correto
"As ferramentas baseadas em IA são essenciais quando se trata de reciclagem de alta qualidade de materiais plásticos. As soluções modulares de software que desenvolvemos no Fraunhofer IVV ajudam em aspectos como a caraterização e análise das propriedades dos materiais e ligam diferentes fluxos de informação de forma a que possa ser identificado um campo de aplicação adequado para materiais reciclados com propriedades flutuantes", afirma Matthias Reinelt, diretor do grupo Shelf Life and Packaging Modeling do Fraunhofer IVV. "A nossa ferramenta de IA para a produção de embalagens utiliza o máximo de informação possível sobre o material reciclado para determinar a cadeia de processamento ideal, de modo a que o que acaba nas prateleiras das lojas seja um copo de iogurte fabricado de forma sustentável, com uma espessura de parede homogénea e a forma desejada, por exemplo." Os investigadores também analisam a qualidade dos materiais reciclados utilizando a cromatografia, que por sua vez também se baseia em ferramentas de IA para uma melhor identificação das substâncias. O objetivo aqui é evitar que materiais reciclados inadequados ou contaminados entrem no ciclo, o que pode ocorrer mesmo com uma boa triagem.
As ferramentas de otimização baseadas em IA e o espaço de dados interligados fornecidos pelo Fraunhofer IVV e pelos seus parceiros de projeto são, em alguns casos, diretamente incorporados nos processos de produção dos fabricantes. Isto possibilita sugestões em tempo real para processamento posterior, dependendo dos materiais reciclados que estão a ser utilizados nas máquinas no local.
Ferramentas de IA colmatam a lacuna de material reciclado
A utilização de materiais reciclados em produtos de plástico está a aumentar de forma constante. No entanto, mesmo apesar desta tendência, o volume de plásticos reciclados será insuficiente para atingir os níveis de materiais reciclados exigidos por lei. Este facto conduzirá a um fosso cada vez maior entre a oferta e a procura de plásticos reciclados nos próximos anos. Até 2030, prevê-se que a procura de materiais reciclados ultrapasse a oferta em 30%. "Soluções isoladas não serão suficientes para colmatar a lacuna de reciclagem no sector dos plásticos a longo prazo. Estamos a abordar esta questão com as nossas ferramentas de otimização baseadas em IA, que interligam os fluxos de materiais e de informação. Estamos a reunir as partes interessadas de uma grande variedade de indústrias diferentes e a tentar responder mais eficazmente à escassez de recursos", afirma Büttner.
Especialistas do sector da investigação, da indústria, do governo e de associações de toda a Alemanha vão reunir-se no evento Zukunftsforum Kunststoffkreislauf, que terá lugar em Berlim, de 1 a 3 de julho, para discutir uma vasta gama de tópicos relacionados com plásticos, embalagens e reciclagem de ambos. O objetivo é reunir pessoas para discutir abordagens inovadoras para a transformação numa economia circular eficiente em termos de recursos e traduzir soluções concretas em práticas reais.
O Centro de Aplicações de IA para Embalagens de Plástico
Para fechar o ciclo das embalagens de plástico tanto quanto possível, 51 parceiros da indústria, do sector da investigação e da sociedade civil estão a trabalhar em conjunto em dois laboratórios de inovação: KIOptiPack, que se centra no design e na produção, e K3I-Cycling, que trata da reciclagem e da seleção de materiais. Os laboratórios foram criados para permitir a partilha de dados entre laboratórios e garantir que todas as conclusões relevantes são tidas em conta em toda a cadeia de valor.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
Outras notícias do departamento ciência
