Naukowcy z Instytutu Fraunhofera ds. Inżynierii Procesowej i Pakowania IVV współpracują z ponad 50 partnerami w celu opracowania rozwiązań wykorzystujących sztuczną inteligencję (AI), które mają na celu poprawę możliwości recyklingu opakowań z tworzyw sztucznych.
Projekt KIOptiPack, będący częścią niemieckiego centrum zastosowań sztucznej inteligencji w zakresie opakowań z tworzyw sztucznych, koncentruje się na wykorzystaniu sztucznej inteligencji do optymalizacji projektowania i przetwarzania opakowań przy jednoczesnym uwzględnieniu materiałów pochodzących z recyklingu, aby spełnić wymagania nadchodzących przepisów UE.
Dzięki narzędziom optymalizacyjnym opartym na sztucznej inteligencji i współdzielonej przestrzeni danych, KIOptiPack umożliwia lepsze strategie projektowania pod kątem recyklingu.
Podejście to łączy dane z całego łańcucha wartości tworzyw sztucznych, obejmujące właściwości materiałów, metody produkcji i specyfikacje produktów. Naukowcy twierdzą, że narzędzia te pomagają znaleźć równowagę między funkcjonalnością, wzornictwem, możliwością produkcji i wpływem na środowisko, spełniając jednocześnie wymogi prawne, takie jak unijny cel, aby do 2030 r. opakowania zawierały co najmniej 35% plastiku pochodzącego z recyklingu.
Zintegrowany system ocenia opcje pakowania i sugeruje projekty, które minimalizują zużycie materiałów przy jednoczesnym zachowaniu wydajności. „Wspólna przestrzeń danych jest kluczowa” — mówi dyrektor Fraunhofer IVV Andrea Büttner. „Plastik z recyklingu jest cenny, ale musi być wolny od zanieczyszczeń, takich jak tusze lub niekompatybilne polimery”. Sztuczna inteligencja jest również wykorzystywana do dopasowywania materiałów pochodzących z recyklingu do odpowiednich zastosowań. Modułowe rozwiązania programowe Fraunhofer IVV oceniają zmienne właściwości materiałów i proponują metody przetwarzania uwzględniające zmienność.
Na przykład system może określić, jak przekształcić niespójny materiał z recyklingu w opakowania, takie jak pojemniki na jogurt o jednolitej grubości ścianek i kształcie. Zespół stosuje również techniki chromatografii oparte na sztucznej inteligencji, aby odsiać nieodpowiednie materiały przed ponownym wejściem do cyklu produkcyjnego.
Mimo stałego wzrostu wykorzystania tworzyw sztucznych pochodzących z recyklingu, nie oczekuje się, że podaż zaspokoi przyszły popyt. Do 2030 r. dostępność materiałów pochodzących z recyklingu może spaść o 30% w porównaniu z prognozowanymi potrzebami. Fraunhofer IVV i jego partnerzy twierdzą, że integracja AI i współpraca międzysektorowa będą kluczem do zamknięcia tej luki.
„Łączymy informacje i przepływy materiałów, aby odpowiedzieć na niedobory zasobów” — mówi Büttner. Eksperci z sektora tworzyw sztucznych i opakowań spotkają się na konferencji Zukunftsforum Kunststoffkreislauf w Berlinie w lipcu, aby omówić kolejne kroki w kierunku gospodarki o obiegu zamkniętym dla opakowań.
Centrum Aplikacji AI obejmuje dwa laboratoria: KIOptiPack, skupiające się na projektowaniu i produkcji opakowań, oraz K3I-Cycling, które zajmuje się recyklingiem i sortowaniem.
