VTT ja Alpek Polyester yhdistivät voimansa edistääkseen innovatiivisen PGA-muovisen barrier-ratkaisun kehitystyötä. Projektin tavoitteena oli löytää elintarviketeollisuudelle uudenlainen kierrätettävä ratkaisu hiilidioksidin pitämiseksi tiiviimmin virvoitusjuomapullojen sisällä.
Lyhyesti
Virvoitusjuomavalmistajat tarvitsevat muovipulloihin hiilidioksidia varten nykyistä paremman ja kustannustehokkaan barrier-ratkaisun. Perinteiset monimateriaaliset suojakerrokset tavallisesti heikentävät PET-muovin kierrätettävyyttä.
VTT ja Alpek Polyester tekivät yhteistyötä skaalatakseen VTT:n patentoiman tuotantoprosessin, jonka lopputuloksena on kierrätyksen mahdollistava PGA-muovinen (polyglykolihappo) barrier-kerros.
Hankkeessa osoitettiin PGA-barrier-materiaalin tekninen toteutettavuus pilottitasolla. Ratkaisu mahdollistaa edullisempien raaka-aineiden käytön säilyttäen samalla erinomaisen teknisen suorituskyvyn.
Alpek Polyester on Amerikan mantereen johtava integroidun polyesteriteollisuuden toimija, jonka globaali tuotantoyksiköiden verkosto palvelee asiakkaita ympäri maailmaa. Vuonna 1975 Meksikossa perustetun petrokemian alan yrityksen Alpekin ydinliiketoimintana Alpek Polyester keskittyy jatkuvaan innovointiin ja kestävyyteen.
Suorituskyvyn ja kierrätettävyyden yhdistelmä
PGA on kovien ja joustavien elintarvike- ja juomapakkausten barrier-kerroksiin soveltuva edistynyt biohajoava ratkaisu. PGA-polymeerikerrosta voidaan käyttää suorituskykyisenä barrierina hapelle ja hiilidioksidille, ja se voidaan pestä pois PET-muovin kierrätysprosessissa vaikuttamatta siten muovin kierrätettävyyteen.
Hiilihapollisten virvoitusjuomien osalta säilyvyyden pidentäminen on keskeinen kriteeri; juomien väljähtyminen aiheuttaa kalliita palautuskuljetuksia pullottamoihin. Tavanomaiset barrier-materiaalit pitävät kaasut tehokkaasti sisällä, mutta estävät pullon kierrätyksen. PGA ratkaisee ongelman peseytymällä turvallisesti pois kierrätysprosessissa. Tämä mahdollistaa kiertotalouden mukaisen ratkaisun, joka pitää hiilihapon pullossa ja muovin kierrossa.
Konseptista pilotointiin
Yhteistyö sai alkunsa VTT:n esitellessä PGA-konseptiaan alan konferenssissa. Alpek Polyesterin teknologiajohtaja Antonio Garza muistelee:
”Kävimme sattumalta samaan aikaan keskusteluita asiakkaidemme kanssa, jotka tarvitsivat edistyneempää kierrätettävää CO₂-barrier-ratkaisua. Asiakkaidemme tarpeet ja VTT:n konsepti sopivat siis täydellisesti yhteen.”
Viiden vuoden ajan kumppanit tekivät tiivistä yhteistyötä tuotantoprosessin skaalauksen ja hienosäädön osalta. Skaalausprojektissa raaka-aineena käytetty glykolihappo muunnettiin PGA-muoviksi teollisen kemian pilottikokeiden avulla, ja edistyksellinen ketjunpidennyspolymerointi toteutettiin VTT:n tiloissa Tampereella.
”Pystyimme yksinkertaistamaan prosessia merkittävästi hyödyntämällä polymerointiin ja pilottimittakaavan tuotantoon liittyvää osaamistamme. Prosessi mahdollistaa myös vähemmän puhtaiden ja edullisten raaka-aineiden käytön, mikä tekee ratkaisusta taloudellisesti kannattavan vaihtoehdon suorituskyvystä tinkimättä”, kertoo VTT:n työelämäprofessori Mika Härkönen.
Jaettua asiantuntemusta ja onnistuneita pilotteja
Yhteistyön aikana VTT tarjosi Alpek Polyesterille:
Tilat ja laitteistot pilotointia sekä asiakaskokeisiin tarvittavien materiaalien tuotantoa varten
Polymerointiin ja ketjunpidennykseen liittyvää erikoisosaamista
Analyyttistä osaamista ja luovaa suunnittelukykyä prosessilaitteiden mukauttamiseksi projektin tarpeisiin.
Projektin huipentumana valmistettiin onnistuneesti PGA-materiaalia 50–100 kilogramman erissä, jotka lähetettiin Yhdysvaltoihin. Siellä Alpek suoritti PET-pullojen valmistukseen liittyviä testejä ja koeajoja.
Alpek Polyesterin teknisestä markkinoinnista vastaava johtaja Kevin Harrison huomauttaa, että PGA-barrierin läpäisyominaisuudet olivat poikkeuksellisen hyvät.
”Korkean suorituskyvyn ansiosta pullon suunnittelussa voitiin käyttää vähemmän materiaalia, mikä vastasi brändinomistajien taloudellisia vaatimuksia”, Harrison sanoo. Hän korostaa myös poikkeuksellisen yhteistyöhenkistä ilmapiiriä, jossa Alpekin asiantuntijat tekivät tiivistä yhteistyötä VTT:n tutkimusryhmän kanssa paikan päällä Suomessa.
”Kokemukseni mukaan VTT:llä oli erittäin kokeneita ja asiakaslähtöisiä teknisiä ammattilaisia, joilla oli kyky mukauttaa prosessointiin liittyviä resursseja luovasti projektin vaatimuksiin”, Harrison kertoo.
Yhteistyö VTT:n kanssa on yksi parhaista mitä meillä on ollut ulkopuolisen tutkimuslaitoksen kanssa, ja olemme avoimia myös tuleville VTT-yhteishankkeille.
PGA:n rooli tulevaisuuden elintarvikepakkauksissa
Huolimatta siitä, että Alpek sai positiivisia tuloksia materiaalin testeistä ja vakuuttui sen suorituskyvystä, yrityksen liiketoiminnan painopisteen muutos johti siihen, että PGA-ratkaisua ei lopulta kaupallistettu. Tämän seurauksena PGA-teknologian immateriaalioikeudet (IPR) siirtyivät takaisin VTT:lle vuonna 2025.
Vaikka Alpek keskeytti kaupallistamisen omalta osaltaan, yhtiössä suhtaudutaan myönteisesti yhteishankkeisiin ja huippuluokan tutkimus- ja kehitystyön realiteetteihin.
”Tiedämme, ettei jokaisesta projektista tule välitöntä menestystä, mutta on ratkaisevan tärkeää jatkaa erottautumisen ja innovaatioiden tavoittelua. Minun näkökulmastani yhteistyö VTT:n kanssa on yksi parhaista mitä meillä on ollut ulkopuolisen tutkimuslaitoksen kanssa, ja olemme avoimia myös tuleville VTT-yhteishankkeille”, Garza sanoo.
Ratkaisun tekninen toteutettavuus pystyttiin lopulta todistamaan TRL6-tasolla (Technology Readiness Level), mikä osoittaa, että VTT:n kehittämä prosessi pystyy tuottamaan saumattomasti toistettavia määriä materiaalia pilottimittakaavassa. VTT:lle palautetut IPR-oikeudet avaavat uusia mahdollisuuksia.
”Hiilihapollisten virvoitusjuomapullojen lisäksi uskomme, että PGA-materiaalilla on huomattavaa potentiaalia laajemminkin elintarvikepakkausalalla tiiviinä kalvoratkaisuna, joka estää hapen pääsyn tuotteeseen ja pidentää elintarvikkeiden säilyvyyttä samalla kun se ylläpitää pakkausten tuotantoketjun kestävyyttä”, sanoo VTT:n asiakkuusvastaava Jouni Lattu.
