A IA como fator de mudança para as embalagens de plástico
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 da ciência para desenvolver ferramentas inovadoras de otimização apoiadas por IA e uma sala de dados que liga todos os intervenientes na indústria de embalagens e os seus dados. O objetivo é utilizar as ferramentas de IA para manter as embalagens de plástico em circulação no futuro.
Os plásticos são leves, duradouros e fáceis de processar - verdadeiros polivalentes entre os materiais. Por isso, não é surpreendente que mais de 60 por cento dos produtos embalados na Alemanha sejam embalados em plástico. O objetivo da indústria do plástico é utilizar o design de embalagem ideal (design para reciclagem) para promover a economia circular, minimizar o impacto no ambiente e, ao mesmo tempo, proporcionar uma proteção óptima para os produtos embalados. Idealmente, as embalagens devem conter a maior quantidade possível de material reciclado. Um novo regulamento da UE também exige que até 35% das embalagens de plástico sejam feitas a partir de materiais reciclados até 2030.
É aqui que entra a investigação do KIOptiPack - um dos dois laboratórios de inovação do AI Application Hub Plastic Packaging (ver abaixo "The AI Application Hub Plastic Packaging"), que é financiado pelo Ministério Federal da Investigação, Tecnologia e Espaço. Juntamente com os parceiros do 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, a fim de enfrentar os desafios técnicos e as elevadas exigências da produção de embalagens. O objetivo é reduzir os resíduos de plástico, criar embalagens mais sustentáveis e satisfazer a procura de matérias-primas através da sua reutilização como reciclado, a fim de garantir uma maior segurança do abastecimento na Europa de uma forma orientada para o ciclo. Para tal, os investigadores do Fraunhofer IVV desenvolveram ferramentas de otimização baseadas em IA e ligaram-nas em rede com a ajuda de uma sala de dados. Desta forma, os numerosos requisitos das embalagens de plástico podem ser tidos em conta de forma eficiente. Em particular, isto também torna possível gerir estas embalagens no ciclo e optimizá-las de forma holística. Para além da questão da compatibilidade ambiental e do equilíbrio ecológico, são também tidos em conta os aspectos de funcionalidade, design, aceitação pelo cliente e capacidade de fabrico. Depois de todos os dados terem sido totalmente integrados, as ferramentas de IA sugerem os melhores designs de embalagens possíveis para um determinado produto, minimizando a utilização de materiais. A sala de dados recolhe e liga todos os dados digitais necessários sobre as propriedades, origens e destinos dos materiais. Desta forma, fornece uma infraestrutura comum para o intercâmbio de dados para além das fronteiras da fábrica. O modelo de dados em que se baseia o pacote completo, que torna possível o intercâmbio de dados entre os vários intervenientes, também foi desenvolvido no Fraunhofer IVV.
Digitalização dos fluxos de materiais para proteger o consumidor
"Um espaço de dados partilhado é essencial para incorporar melhor os reciclados nas soluções de embalagem", afirma o Prof. Dr. Andrea Büttner, Diretor do Fraunhofer IVV. "O reciclado é um material valioso. Mas a qualidade do plástico reciclável tem de ser correta. Se os reciclados estiverem contaminados por substâncias indesejáveis, como plásticos estranhos, tintas de impressão ou produtos de degradação, isso pode afetar significativamente a sua qualidade e até torná-los inutilizáveis. Assim que os plásticos são reciclados, eles podem, em princípio, conter impurezas". Isto coloca desafios específicos à indústria. Desde os fabricantes de reciclados até às empresas que produzem películas de embalagem e à indústria alimentar, é necessário um intercâmbio sistemático de dados e uma terminologia normalizada quando se trata de plásticos. Isto diz respeito principalmente às poliolefinas - o maior grupo de plásticos, que pode mudar significativamente durante o processamento.
A IAajuda a escolher o método de reciclagem correto
"São necessárias ferramentas apoiadas pela IA para garantir que os reciclados podem ser processados com um elevado padrão. As nossas soluções modulares de software desenvolvidas no Fraunhofer IVV apoiam, entre outras coisas, a caraterização e análise das propriedades dos materiais e ligam os fluxos de informação de forma a que possa ser identificado um campo de aplicação adequado para reciclados com propriedades flutuantes", afirma o Dr. Matthias Reinelt, Diretor do Grupo de Modelação de Durabilidade e Embalagens do Fraunhofer IVV. "A nossa ferramenta de IA para a produção de embalagens utiliza o máximo de informação possível sobre o reciclado para determinar o método de processamento ideal, de modo a que, no final da cadeia de processamento, por exemplo, um pote de iogurte produzido de forma sustentável com uma distribuição homogénea da espessura da parede e a forma desejada possa acabar na prateleira." Os investigadores também avaliam a qualidade dos reciclados utilizando métodos de análise cromatográfica, que também utilizam ferramentas de IA para uma melhor identificação das substâncias. O objetivo é evitar que reciclados inadequados ou contaminados entrem no ciclo apesar de uma boa triagem.
As ferramentas de otimização baseadas em IA e a sala de dados em rede do Fraunhofer IVV e dos parceiros do projeto são por vezes integradas diretamente no processo de produção dos respectivos fabricantes. Por conseguinte, são possíveis sugestões em tempo real para o processamento posterior, dependendo do reciclado utilizado nas máquinas utilizadas no local.
As ferramentas de IAabordam a lacuna dos reciclados
A utilização de reciclados em produtos de plástico está a aumentar continuamente, mas apesar deste desenvolvimento, a quantidade de plásticos reciclados não será suficiente para atingir as quotas legais de utilização de reciclados. O fosso entre a oferta e a procura de plásticos reciclados irá aumentar nos próximos anos. Até 2030, prevê-se que a procura de reciclados exceda a oferta em 30%. "Não podemos preencher a lacuna de reciclagem no sector dos plásticos a longo prazo com soluções isoladas. As nossas ferramentas de otimização apoiadas em IA, que interligam os fluxos de materiais e de informação, resolvem o problema. Estamos a ligar em rede os intervenientes de uma vasta gama de indústrias e a tentar responder melhor à escassez de recursos", resume o Prof. Büttner.
Especialistas da ciência, indústria, política e associações de toda a Alemanha irão discutir toda a gama de tópicos relacionados com plásticos, embalagens e a sua reciclagem no "Future Forum Plastics Cycle", em Berlim, de 1 a 3 de julho. O objetivo é discutir em conjunto formas inovadoras de avançar para uma economia circular que conserve os recursos - e pôr em prática soluções específicas.
O "AI application hub for plastic packaging"
51 parceiros da economia, da ciência e da sociedade estão a trabalhar em conjunto em dois laboratórios de inovação para fechar o ciclo das embalagens de plástico tanto quanto possível: KIOptiPack para a conceção e produção e K3I-Cycling para a reciclagem e seleção de materiais. Estes laboratórios foram criados para permitir o intercâmbio de dados entre laboratórios e garantir que todos os resultados relevantes são considerados 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 Alemão pode ser encontrado aqui.
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