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Articolo pubblicato nel fascicolo di Marzo / Aprile 2024 di Carta & Cartiere MIAC

Produzione efficiente per un migliore ciclo di vita della carta da imballaggi

Carta e cartone formano imballaggi rinnovabili, riciclabili ed effettivamente riciclati, con tassi di oltre l’85%. Ciò grazie agli effetti combinati di decenni di investimenti delle industrie nel design per la circolarità e nella riciclabilità.

La sala Convegni del MIAC al Polo Fiere di Lucca. Sponsor dei convegni di MIAC 2023 è l’azienda Indexa.

di: Redazione Carta & Cartiere

Migliorare la produzione di carta e cartone per l’economia circolare è uno degli obiettivi nell’agenda di istituzioni, industrie e consumatori. La sfida posta dalla proposta di Direttiva sugli imballaggi può essere vinta con la sostenibilità e l’efficienza energetica nella produzione della carta e del cartone per imballaggio.

Il Convegno MIAC Paper&Board – svoltosi nella sala Convegni del Polo Fiere di Lucca in occasione dell’ultima edizione del MIAC e organizzato in collaborazione con Assocarta durante la terza giornata della rassegna fieristica – esamina le tecnologie e le soluzioni per migliorare l’efficienza e le prestazioni nella produzione di imballaggi a base di carta e cartone, per consolidare ulteriormente la loro leadership verso altri materiali concorrenti.

Moderato da Massimo Ramunni, Vice Direttore Generale di Assocarta e Segretario di Aticelca che ha presentato nell’introduzione anche una panoramica della Direttiva imballaggi e delle certificazioni di riciclabilità a livello europeo, al Convegno hanno partecipato le aziende Andritz, BTG, Voith e Holmen Iggesund. La parte consulenziale ha visto invece il keynote speech di Eduardo de Almeida, Direttore di AFRY, che ha presentato una relazione sui consumi di acqua nell’industria della cellulosa e della carta.

Massimo Ramunni, Vice Direttore Assocarta e Segretario Aticelca

La proposta di revisione della Direttiva imballaggi apre nuove sfide all’industria cartaria, che negli anni ha saputo raggiungere i più elevati livelli di riciclo e si è dotata di strumenti per l’eco-design e la misura della riciclabilità.

La proposta di Regolamento sugli imballaggi e sui rifiuti di imballaggio si concentra soprattutto sul riutilizzo come metodo per ridurre i rifiuti di imballaggio – senza preoccuparsi delle differenze tra i diversi materiali – dove la riciclabilità diventa un pre-requisito per qualsiasi imballaggio e per i prodotti contemplati dal Regolamento sulla progettazione ecocompatibile dei prodotti sostenibili.

Viene affrontato anche il tema del sovraimballaggio, mentre vengono confermati gli obiettivi di riciclo della carta (80% al 2030), anche se l’industria cartaria si è impegnata a raggiungere un tasso del 90%. Secondo le indagini condotte da Two Sides i cittadini ritengono che la raccolta differenziata sia la principale azione che possono fare per tutelare l’ambiente.

Le superiori prestazioni di riciclo di carta e cartone sono ampiamente riconosciute dai cittadini/consumatori, ma la percezione dell’elevato livello di riciclo raggiunto è ancora inferiore alla realtà (solo il 18% sa che la carta è riciclata per oltre il 60%, un dato che diventa dell’80% per gli imballaggi). Il tema del riuso invece non è così rilevante nell’opinione pubblica.

Il sistema Aticelca 501. Nel frattempo si consolida in Italia la valutazione di riciclabilità Aticelca 501. Negli ultimi 4 anni sono state condotte circa 4.000 analisi da 250 aziende e rilasciate oltre 750 licenze d’uso del marchio “Riciclabile con la carta – Aticelca® 501”. Il marchio consente di comunicare il livello di riciclabilità raggiunto da un materiale o un prodotto a base carta grazie all’esito di una prova di laboratorio condotta secondo la norma UNI 11743:2019 e all’individuazione del livello di riciclabilità secondo il sistema di valutazione Aticelca 501/2019.

Il Contributo Ambientale Conai (CAC) per i compositi è ora differenziato in base al rapporto carta/plastica e presto si baserà sulla valutazione Aticelca 501. Inoltre per legge (DM n. 360 del 28/9/2022) non sono più ammessi nel contenitore della carta i compositi cartacei costituiti da meno del 60% di carta.

Gli sviluppi in Europa. L’industria della carta e del cartone si è impegnata a identificare un protocollo adatto, armonizzato e ampiamente accettabile per la misurazione della riciclabilità. Nell’autunno del 2022 CEPI ha rilasciato la versione 2 del metodo di prova, in gran parte basato sull’esperienza italiana (UNI 11743). Importante per il progetto è stato il supporto dei membri di 4evergreen, che hanno effettuato una serie di test che hanno permesso di migliorare il metodo e di sviluppare tre allegati tecnici.

Il metodo di test di riciclabilità CEPI aggiornato consente di testare la riciclabilità dei prodotti cartacei in tutta Europa in condizioni identiche e il metodo di prova consente di emulare in condizioni di laboratorio i processi che avvengono su scala industriale nelle cartiere per il riciclaggio della carta.

Nel frattempo Aticelca e Comieco stanno portando avanti uno studio comparativo tra la UNI 11743 e CEPI v2 per consentire di utilizzare il metodo di prova CEPI v2 per la valutazione della riciclabilità Aticelca 501. 4Evergreen sta sviluppando una proposta per un sistema di valutazione a livello europeo basato sul metodo di test CEPI v2 e la PPWD – Packaging and Packaging Waste Directive propone di valutare la riciclabilità utilizzando i livelli da A a E. La Commissione UE ha dichiarato che prenderà in considerazione i metodi già esistenti.

Aticelca 502. Nel febbraio 2023 Aticelca ha rilasciato un nuovo metodo di prova, Aticelca 502, per misurare la separabilità manuale dei componenti di un prodotto a base carta. E’ una metodica di valutazione in grado di determinare quanto i costituenti cartacei e non cartacei di materiali e prodotti, inclusi gli imballaggi, siano tra loro separabili manualmente con sufficiente facilità ed efficacia da parte dei cittadini.

Il metodo è applicabile a tutti i materiali e prodotti composti da due o più costituenti, in cui almeno uno di essi è a prevalenza cellulosica (carta e cartone) e possa essere avviato a riciclo nella carta nel rispetto delle disposizioni nazionali e comunali vigenti e delle indicazioni fornite dal Conai.

Il metodo affianca il sistema di valutazione Aticelca 501 e vuole essere uno strumento utile a consentire e promuovere l’ecodesign, in termini di progettazione di manufatti che possano essere meglio separati per essere avviati alla raccolta differenziata nelle loro diverse componenti riciclabili. È stato realizzato da un gruppo di lavoro che, con il coordinamento di Aticelca, ha visto la partecipazione di molti esperti provenienti da cartiere, cartotecniche, utilizzatori di imballaggi del mondo, scuole, università e associazioni.

Aticelca infine ha già avviato un progetto di ricerca sulla riciclabilità delle carte patinate e metallizzate, sostenuto da 14 aziende internazionali e nuovi progetti verranno lanciati in futuro (anime di carta, carta forno).

Eduardo de Almeida, Direttore di AFRY

L’acqua è un tema molto importante, ma a volte trascurato perchè considerato poco rilevante a livello economico. Oggi invece la gestione dell’acqua e il suo risparmio sono in cima alla lista delle priorità delle aziende, con lo studio di metodiche per arrivare al consumo zero.

L’acqua è un elemento fondamentale del processo di produzione cartaria e naturalmente le aziende per poter operare devono essere conformi alla legislazione. Oggi però operare sul mercato significa essere sostenibili e tutelare l’ambiente, considerando anche i rischi legati alle forniture di acqua.

In Spagna ad esempio i livelli dei fiumi e dei corsi d’acqua hanno una notevole variabilità nel corso dell’anno e in estate ci sono dei fenomeni importanti di siccità, così come in altre parti del mondo. Fino ad ora non ci sono state grandi preoccupazioni legate al rischio di fornitura d’acqua, ma i cambiamenti climatici stanno determinando delle difficoltà nelle disponibilità di acqua, soprattutto nella regione mediterranea, dove l’Italia è tra i primi Paesi a rischio.

C’è poi il tema dei costi, che in Europa mostrano un’ampia variabilità tra i diversi Paesi a livello di tariffe. Costi per i quali non c’è solo da considerare il prezzo dell’acqua in ingresso alla cartiera, ma anche tutti gli altri ad essa collegati come l’energia per azionare le pompe, le analisi di laboratorio, le sostanze chimiche, gli impianti di trattamento dei reflui e altre voci che incidono sul costo finale della risorsa idrica, impattando in modo importante sul conto economico.

Un altro aspetto da considerare riguarda la legislazione. La direttiva UE sulla qualità dell’acqua, aggiornata l’ultima volta nel 2020, fissa una soglia limite per le concentrazioni di PFAS nell’acqua a partire dal 12 gennaio 2026.

Alcuni stati membri dell’Unione Europea si sono rivolti all’agenzia chimica dell’UE per esprimere un parere sui PFAS, con l‘obiettivo di informare la Commissione in vista della stesura di una proposta per un divieto totale della famiglia di sostanze da adottare ai sensi del regolamento REACH dell’UE.

L’eventuale revisione della normativa avrà un impatto importante sulle aziende, che comporterà lo sviluppo di nuove soluzioni tecnologiche da un lato e un aggravio di costi dall’altro.

Strategie e gestione della sostenibilità. La tutela delle risorse idriche è fondamentale per la sostenibilità a lungo termine del pianeta, dove le imprese e le comunità svolgono un ruolo importante attraverso la pianificazione, le attività, i prodotti e le catene di fornitura.

Ogni impresa può proteggere le risorse idriche riducendo il proprio consumo e adottando misure di conservazione dell’acqua. Ciò può includere l’utilizzo di sistemi più efficienti, il riutilizzo dell’acqua nei processi produttivi e la riduzione dell’inquinamento idrico attraverso il trattamento e il corretto smaltimento delle acque reflue.

I corridoi del MIAC al Polo Fiere di Lucca.

AFRY offre alle aziende del settore cartario un ampio supporto nella gestione delle acque, tra cui il trattamento dei fanghi e delle acque reflue, l’eliminazione del micro-inquinamento, il trattamento e l’approvvigionamento idrico, la gestione delle acque meteoriche e delle inondazioni.

In ambito idrico offriamo alla clientela prestazioni di consulenza aziendale, tecniche e ingegneria di eccellenza. I nostri esperti, quali referenti competenti, dispongono di comprovate conoscenze ed esperienze per il ciclo completo dell’acqua e conoscono perfettamente le tecnologie in materia di trattamento delle acque, forniscono consulenze per gli investimenti in tecnologie pulite e rispettose delle risorse, nell’utilizzo efficiente delle materie prime e in progettazione di infrastrutture per acque reflue ecocompatibili.

Winfried Wolf, ANDRITZ Pulp & Paper Director Process Optimization

Il mercato della fibra riciclata registra un’ascesa inarrestabile, guidata da uno spostamento globale verso la sostenibilità. Questa crescita comporta tuttavia una sfida urgente: la necessità di una maggiore efficienza negli impianti di produzione per rimanere competitivi in un panorama di mercato sempre più dinamico.

L’aumento dei costi energetici e l’eccesso di capacità sono i principali elementi che ostacolano il processo di sviluppo delle aziende. Nel mondo di oggi, in cui ci troviamo ad affrontare diversi problemi come l’aumento vertiginoso dei costi energetici, il degrado della qualità delle materie prime, la richiesta di un’alta produttività e contemporaneamente di una qualità elevata del prodotto e l’ottenimento di un ROI rapido sugli investimenti necessari per aggiornamenti o ricostruzioni di macchinari, il processo produttivo deve essere ottimizzato per ottenere risultati sempre migliori.

In ANDRITZ crediamo però che ogni sfida sia un’opportunità in attesa di essere colta. Il nostro “viaggio” verso l’eccellenza nel mercato della fibra riciclata è iniziato con un’analisi approfondita condotta dalle nostre divisioni Paper Service.

I risultati sono stati chiari: si stava delineando una continua espansione nel mercato OCC e noi eravamo pronti a cogliere questa crescita in modo unico. In regioni come il Nord America e la Cina, siamo stati pionieri nell’offrire analisi e ottimizzazioni di lavoro per l’intero processo di preparazione impasti. Questo approccio coraggioso non solo è stato ben accolto, ma si è anche dimostrato di eccezionale successo. L’impegno nel consentire ai nostri clienti di prosperare in un panorama in evoluzione ha consolidato quindi la nostra posizione di leader in questo settore.

Basandoci sulla nostra storia di successo, riconoscendo l’immenso potenziale del mercato OCC e impegnandoci in ampie discussioni tra i nostri gruppi di prodotti/servizi e regioni di vendita world-wide, abbiamo preso la decisione strategica di presentare ANDRITZ OCCASION™, un approccio olistico di ottimizzazione del processo industriale per i clienti con impianti OCC (Old Corrugated Cardboard), progettato per elevare le operazioni aziendali a nuovi livelli di efficacia e performance.

ANDRITZ offre una gamma completa di prodotti e servizi per le cartiere di tutto il mondo in ambito OCC; ricambi e ricostruzioni, aggiornamenti e modernizzazioni, studi e servizi per il miglioramento degli impianti produttivi, soluzioni di ingegneria per l’aumento della produttività e dell’efficienza. OCCASION™ amplia e supporta i prodotti ANDRITZ esistenti esaminando le prestazioni complessive dell’impianto di preparazione impasti nel packaging OCC attraverso soluzioni olistiche, sempre allineate agli obiettivi aziendali.

Possiamo redigere il masterplan di ottimizzazione in 12 settimane e attraverso esempi reali e casi di studio, siamo in grado di fornire una panoramica su come l’ottimizzazione delle prestazioni viene condotta nella pratica utilizzando il nostro approccio olistico.

Partecipanti al Convegno MIAC Paper&Board.

Cosa aspettarsi quindi da ANDRITZ OCCASION™? Soluzioni su misura: il nostro team di esperti lavora a stretto contatto con i clienti per sviluppare strategie personalizzate che migliorino l’efficienza e promuovano la redditività; tecnologie all’avanguardia: per accedere alle ultime innovazioni e ai prodotti più all’avanguardia per ottimizzare il processo di produzione; una rete globale: una comunità di leader del settore e collaboratori che condividono la stessa visione per un futuro efficiente e redditizio.

John Schulz, Head of Process Solutions Pulp & Paper Emea BTG Group

Produrre differenti qualità di cartone ottenendo le proprietà desiderate con uno sforzo ridotto è uno degli obiettivi più importanti dei produttori cartari. Lo sforzo in questione non implica solamente la parte riguardante la riduzione dei costi, ma anche l’ottimizzazione dell’utilizzo di risorse e il rilascio di minori livelli di emissioni in atmosfera.

BTG presenta al mercato un nuovo concetto di soluzioni cumulative lungo l’intera catena di produzione del cartone, che costituisce la base per una produzione efficiente in termini di ottimizzazione delle risorse e dei costi.

Grazie ad una specifica combinazione di competenze e abilità tecnologiche con tecniche di misurazione innovative e strumenti e soluzioni digitali intelligenti, è possibile ottenere significativi miglioramenti per un risultato complessivo ottimale.

BTG è in grado di determinare il potenziale di ottimizzazione, di effettuare la valutazione costi-benefici delle misure adottate e quale influenza ci si può aspettare sull’efficienza delle risorse e dei costi. L’analisi riguarda le materie prime (determinazione della qualità, lavorazione e miscelazione); uso delle risorse (utilizzo ottimizzato in preparazione impasti e nella parte umida); lavorazione (approvvigionamento più consistente e costante della macchina di produzione); cartone (prevedere in anticipo le proprietà ed ottimizzare la composizione e le caratteristiche superficiali).

Tutto ciò porta a ridurre i costi basati su fibre ed additivi, ridurre il consumo specifico di energia elettrica nella preparazione impasti e nella parte umida, migliorare il drenaggio e l’asciugamento utilizzando un minor consumo specifico di vapore, ridurre il declassamento o la produzione di qualità inferiori, aumentare l’efficienza globale dell’intero impianto, stabilizzare importanti proprietà del cartone.

I risparmi euro/tonnellata che siamo riusciti ad ottenere sono notevoli, con un ROI tra i 6 e 9 mesi. Per sviluppare il progetto con i clienti abbiamo previsto una serie di step, che partono dalla comprensione delle richieste e delle loro esigenze, l’individuzione di KPI e di eventuali vincoli, interviste, analisi dei dati e valutazioni in loco.

Tutti i risultati sono poi discussi e rivisti, se necessario, per presentare una proposta commerciale completa. Grazie allo sforzo che dedichiamo nella fase iniziale – avendo sempre in mente il concetto del miglioramento continuo – riduciamo al minimo il rischio di errori nel portare a termine con successo il progetto.

Le soluzioni complementari di BTG, comprese funzioni digitali, strumentazione leader di mercato e rivestimenti ad alte prestazioni, aiutano l’industria dell’imballaggio a raggiungere i propri obiettivi in termini di prestazioni e costi. In BTG combiniamo una conoscenza approfondita dei processi con un approccio multidisciplinare per sviluppare soluzioni in risposta alle esigenze reali dei clienti.

I corridoi del MIAC di Lucca.

Ecco perché siamo considerati come partner dai produttori di cartone da imballaggio in tutto il mondo, risolvendo problemi persistenti durante tutto il loro processo di produzione. I problemi localizzati possono avere origini complesse. Un approccio olistico spesso rivela che la causa principale di molti problemi è data da una combinazione di diversi fattori. Una volta identificati, questi possono essere risolti o persino eliminati in modo che l’intero processo funzioni senza intoppi, in modo efficiente e con il costo operativo totale più basso.

Philipp Schimmelpfennig, Global Product Manager Refining and Deflaking Voith

Voith, fornitore leader di linee complete, ha lanciato il nuovo InfibraFiner aggiungendo un prodotto all’avanguardia, innovativo e sostenibile alla sua famiglia di prodotti/soluzioni BlueLine. Il pluripremiato raffinatore offre fino al 28% di capacità aggiuntiva e un’efficienza energetica ottimale.

Lo sviluppo dell’InfibraFiner si basa su oltre 60 anni di lavoro di ricerca e sviluppo e su oltre 1.000 installazioni di successo del suo predecessore, il TwinFlo Refiner. InfibraFiner DG (Digital Generation) è una combinazione di eccellente progettazione meccanica basata su decenni di esperienza nella raffinazione a doppio disco, funzioni intelligenti e le più recenti tecnologie di sensori e controllo presenti sul mercato, coronate da un grande design industriale.

Con InfibraFiner, abbiamo aumentato il volume di produzione e la potenza applicabile, riducendo al contempo il consumo di energia in assenza di carico, le attività di manutenzione e l’ingombro della macchina. Ci siamo concentrati, inoltre, sulla sicurezza e abbiamo introdotto il nuovo dispositivo brevettato per la sostituzione del rotore.

Con questo strumento, il rotore può essere fissato, estratto e spinto nella macchina senza essere toccato. La nostra concezione di raffinatore completamente nuova si distingue in termini sia di design che di prestazioni. Durante lo sviluppo, abbiamo perseguito i più alti standard di qualità. In linea con il nostro motto di progettazione “Papermaking Vision”, il progetto si è concentrato su un aspetto accattivante, interfacce utente ottimizzate e l’implementazione di un design pulito.

Un punto di forza è dato anche dalla sostenibilità, che per noi significa ridurre il consumo energetico e di conseguenza i costi. InfibraFiner si caratterizza infatti per le elevate performance di sostenibilità grazie alla comprovata riduzione dei costi energetici ottenuta dalla funzione intelligente No-Load-Power Control, l’elevata capacità idraulica grazie al flusso ottimizzato e una maggiore durata di riempimento grazie alla prevenzione dell’usura.

Sul fronte della sicurezza inoltre, è stata resa sicura la movimentazione del rotore durante la manutenzione, che non è più necessario tirare e premere manualmente. Il rotore viene estratto e spinto indietro sulla scanalatura ruotando un mandrino. Il produttore di carta brasiliano leader di mercato Klabin ha già messo in funzione con successo uno dei primi InfibraFiner DG e conferma i risultati positivi della soluzione adottata, che segna una importante pietra miliare nella tecnologia di raffinazione per la sicurezza e l’efficienza.

Ciò ha consentito di aumentare la velocità della macchina continua e quindi la produzione in cartiera – presso lo stabilimento di Otacílio Costa – in media di 4,5 t/giorno. Oltre a ciò, si è ottenuto un aumento del risultato del Burst Test grazie alla migliore qualità di raffinazione della pasta e stabilità del processo.

Eugenio Ciucani, Development Engineer Holmen Iggesund

Diversi anni fa, nel 2017, abbiamo iniziato a sviluppare un’attività sulla digitalizzazione, con l’obiettivo di ottenere una migliore analisi dei dati utili per aumentare l’affidabilità dei processi. Per fare ciò abbiamo stabilito una roadmap basata su tre livelli: partendo dal basso, al primo livello è necessario avere una buona qualità dei dati.

I macchinari possono fornire un’enorme quantità di dati, ma c’è la necessità di un software e di un’infrastruttura che li renda disponibili e omogenei nei diversi punti di accesso. Il secondo step è dato dalla selezione dei dati e il terzo riguarda la comunicazione delle informazioni a tutti i soggetti interessati, atttraverso una buona strategia di visualizzazione dei risultati.

Una volta completati questi primi tre passaggi, si può disporre di una solida base per costruire l’analisi per l’ottimizzazione dei processi. In sintesi, tutti i dati devono avere un’alta qualità; le infrastrutture IT come i database devono avere prestazioni elevate; i dati provenienti da diverse fonti devono essere compatibili e la piattaforma di analisi deve essere in grado di accedere direttamente ai dati provenienti da diverse fonti.

Queste condizioni sono fondamentali per procedere all’analisi dei dati in tempo reale, che costituisce uno strumento efficace per la caratterizzazione di un processo produttivo. Inoltre, attraverso la sinergia tra software per l’analisi dei dati e nozioni fondamentali del processo in sé, i segnali in serie possono essere combinati per generare nuove informazioni.

Questo approccio è stato applicato in alcune situazioni reali nei nostri siti, dove le azioni di miglioramento del processo produttivo sono state individuate mediante l’analisi dei dati combinata con la conoscenza del processo stesso.

In un caso ad esempio abbiamo notato che una pompa di pressione nel sistema di gestione dell’acqua aveva una frequenza molto elevata, rilevata tramite un sensore; anche i cuscinetti mostravano una velocità molto più alta del normale. Abbiamo usato un nuovo trasmettitore di pressione e l’abbiamo applicato al sistema, ottenendo quindi una nuova registrazione dei dati che ha individuato delle bolle d’aria nel flusso.

Utilizzando successivamente un composto antischiuma il picco è scomparso: effettivamente c’era un ingresso di aria nel flusso che andava individuato. Un altro caso di studio ha riguardato l’analisi della grammatura, dove utilizzando degli scanner abbiamo riscontrato una notevole variazione della grammatura dovuta ad una serie di elementi nel processo produttivo; in un altro caso abbiamo analizzato le proprietà dei cilindri tramite scanner che hanno consentito di visualizzare delle informazioni che potevano essere correlate alla dinamica della macchina.

In conclusione, l’utilizzo dei dati scanner online può essere utile per tenere traccia della qualità del prodotto. Aumentare il valore dei dati combinando misurazioni, sensori e software offre maggiori possibilità di comprensione della qualità e della dinamica del processo

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