Blog

Nauka i Przemysł jednoczą siły

2021-06-20 Dawid Zieliński

Współpraca z jednostką naukową jest dla przedsiębiorców, chcących realizować cele strategii europejskiej w zakresie recyklingu tworzyw sztucznych, najprostszą i najbardziej efektywną drogą. Poznański Park Naukowo- Technologiczny (PPNT) współpracuje z firmami poszukującymi partnerów reprezentujących środowisko naukowe, realizując zlecenia dostosowane do oczekiwań oraz możliwości finansowych partnerów.

Przykładem takiej współpracy może być jedno ze zleceń dotyczących tworzyw foliowych pochodzących z opakowań spożywczych. Do PPNT zgłosiła się firma, której zależało na opracowaniu technologii recyklingu tworzyw foliowych pochodzących z opakowań spożywczych. Technologia ta miała służyć ponownemu wykorzystaniu tworzyw foliowych w procesie upcyclingu. Specyfika surowca oraz kluczowe elementy, które należało uwzględnić w planowaniu procesu recyklingu to między innymi: (i) oczyszczenie wstępne – usunięcie pozostałości biologicznych, (ii) rozdrobnienie surowca oraz (iii) usunięcie elementów graficznych w postaci nadruków powierzchniowych. Zadanie było o tyle utrudnione, że dodatkowo ustanowiono cel, aby wypracowana technologia była prosta, tania i przyjazna środowisku oraz aby surowiec porecyklingowy spełniał ściśle określone wymagania związane z jego potencjalnym dalszym wykorzystaniem w procesie upcyclingu, w którym powstawać miały bardziej wartościowe produkty.

Nawiązanie współpracy, czyli partnerstwo przemysłowo-naukowe

Początek współpracy stanowił obszerny wywiad dotyczący obecnej produkcji. Analizie poddano wolumen produkcyjny, rodzaje wykorzystywanych surowców oraz stosowane technologie. Kolejnym istotnym elementem, który został poddany analizie, była forma i sposób odzysku surowca pokonsumenckiego z rynku oraz skala tego odzysku i jego potencjalne zanieczyszczenia. W Poznańskim Parku Naukowo- Technologicznego na tym etapie współpracy stosujemy także testy wstępne mające na celu szybką weryfikację możliwości. Testy te zostały przeprowadzone i po potwierdzeniu możliwości, przeszliśmy do kolejnego etapu współpracy, czyli do prac koncepcyjnych.

Prace koncepcyjne

Etap prac koncepcyjnych jest angażujący przede wszystkim dla jednostki naukowej, bowiem jest to czas na analizę dostępnych danych literaturowych. Kluczowym punktem tego etapu jest solidny research naukowy przy wykorzystaniu chemicznych i specjalistycznych baz danych. To właśnie ten research jasno pokazuje to, co dotychczas udało się wypracować, jak wygląda rynek oraz jakie metody były już badane przez innych naukowców. Eksperci PPNT dbają również o analizę otoczenia patentowego oraz przygotowanie opinii o innowacyjności rozwiązania. Na tym etapie współpracy opracowaliśmy harmonogram niezbędnych zadań oraz kosztorys. Partner przemysłowy poznał również zakres współpracy oraz kierunki ewentualnego dalszego wdrożenia technologii. Oszacowano także czas trwania projektu na 8 miesięcy oraz skompletowano zespół projektowy spośród pracowników PPNT.

Prace Badawczo-Rozwojowe

W toku prac badawczo-rozwojowych przeprowadzono kilkadziesiąt eksperymentów z wykorzystaniem dostarczonego surowca odpadowego. W pierwszym etapie dokładnie scharakteryzowano materiał: jego skład, czystość oraz parametry. Analizując założenia dla nowej technologii oraz kroki procesu, zdecydowano się zastosować systemy kąpieli chemicznych, którym poddawano surowce. Technologie kąpielowe są o tyle korzystne, że (i) nie wymagają dużych nakładów w infrastrukturę, (ii) dają możliwość łatwej separacji surowca od mieszanin procesowych oraz (iii) pozwalają odzyskiwać surowce uboczne, na drodze ciągłego uzdatniania mieszanin w kąpielach. Opracowując nowy proces technologiczny, staraliśmy się wykorzystywać związki pochodzenia naturalnego oraz przyjazne środowisku, stąd nośnikiem wszystkich kąpieli musiała zostać woda lub układy, w których woda stanowi minimum 85% składu. O tyle, o ile procesy osiągnięcia czystości biologicznej oraz rozdrobnienie materiału to kamienie milowe o małym wskaźniku ryzyka, o tyle proces usunięcia nadruków i zabarwień powierzchniowych stanowił technologiczne wyzwania.

Składy stosowanych atramentów drukujących są bogate w rozbudowane struktury związków organicznych, które z racji swojej natury oraz funkcji w tworzywie, są hydrofobowe i nie są kompatybilne z układami wodnymi. Jako cel dodatkowy, postawiono wyzwanie w postaci odzysku pigmentu z nadruków. Opracowano blisko 47 potencjalnych układów mieszanin, dedykowanych do systemu kąpielowego głównego etapu technologii, uzyskując, poprzez szereg testów, ostateczny układ funkcyjny. Wytypowany system bazował w pełni na przyjaznych środowisku i łatwo regenerowanych substancjach. Na tym etapie podjęto próby procesowania w skali półtechnicznej, dostarczając oczyszczony surowiec do partnera przemysłowego w celu weryfikacji jego użyteczności w planowanej dalszej produkcji towarów bardziej wartościowych. Po pozytywnych efektach prób od strony przemysłowej, przystąpiono do optymalizacji całego procesu technologicznego, bilansu materiałowego i kosztów surowcowych. To właśnie w tym momencie współpracy opracowany został  szereg elementów nowej technologii, takich jak: nakłady energetyczne oraz procesy okołotechnologiczne, czyli odzysk składników atramentów oraz regeneracja układów myjących.

Prace przedwdrożeniowe

We współpracy z partnerem przemysłowym przygotowaliśmy dokumentację techniczno-technologiczną, która stanowiła podstawę pilotażowych eksperymentów na większą skalę. Na tym etapie Poznański Park Naukowo-Technologiczny i firma zlecająca dokonały szczegółowych ustaleń dotyczących aspektów własności intelektualnej oraz wybrany został ostateczny model wyjścia i plan wdrożenia. Zabezpieczono własność intelektualną oraz uzgodniono zasady dalszej komercjalizacji technologii, m.in. licencje czy kwestie wyłączności. Podczas tego etapu określanego jako Pilot plant, znacząco usprawniliśmy opracowaną technologię, redukując układy kąpielowe do jednego systemu wielofunkcjonalnego. Udało nam się także sformułować kompletną i ostateczną formulację oczyszczania surowca odpadowego oraz najbardziej opłacalną ekonomicznie drogę implementacji. Ponadto, dopracowany został również proces odzysku składników atramentu. Następnie przystąpiliśmy do procesu wdrożenia.

Wdrożenie

Współpraca została zakończona wdrożeniem technologii w zakładzie produkcyjnym. Surowiec odzyskiwany na drodze recyklingu jest dalej wykorzystywany przy produkcji wyrobów o podwyższonej wartości, a sama technologia wpisuje się w europejskie strategie. Najlepszym dowodem na to, że była to udana i satysfakcjonująca współpraca jest fakt, że wspólnie z firmą planujemy dalszą dystrybucję licencji zewnętrznej na wypracowane rozwiązanie, a także pracujemy nad kolejnymi technologiami z sektora recyklingu.

Podsumowanie

Nasze doświadczenie pokazuje, jak w stosunkowo krótkim czasie (projekt trwał ostatecznie nieco ponad 8 miesięcy) udało się wypracować zupełnie od podstaw rozwiązanie technologiczne. Oczywiście, proces badawczo-rozwojowy jest zawsze uzależniony od stopnia skomplikowania planowanej technologii, ale w znacznej większości, jego czas trwania nie przekracza 20. miesięcy. Nasza współpraca to także przykład udanej współpracy pomiędzy jednostką naukową a przemysłem, która w jasny sposób pokazuje, że Nauka i Biznes powinny współpracować i grać do jednej bramki. Z pewnością warto podkreślić także fakt, że całość współpracy odbyła się na zasadach komercyjnych – bez wsparcia finansowego ze środków publicznych. Dzięki temu rozwiązaniu, obaj partnerzy mieli swobodę decyzyjną wynikającą z faktu, że współpraca w żadnym stopniu nie była ograniczana przez regulaminy konkursowe jednostek finansujących.

Obecnie Hub B+R PPNT realizuje kilka projektów komercyjnych dla przemysłu, w ramach których nasi Eksperci pracują nad rozwiązaniami z zakresu szerokorozumianej chemii, zarówno z małymi firmami, jak i z liderami na rynku. Pozostaje jeszcze pytanie, ile ten projekt kosztował firmę, która się do nas zgłosiła. Powiem, że był to koszt o wiele niższy niż wszelkie próby prowadzenia i planowania prac B+R o podobnym zakresie we własnej firmie. Oszczędność wynikała głównie z tego, że nasz partner nie musiał inwestować we własną infrastrukturę, laboratoria i poszukiwanie specjalistów, którzy byliby odpowiedzialni za to przedsięwzięcie.