Technologia RFID (Radio Frequency Identification), polegająca na radiowej komunikacji między chipem a odbiornikiem (czytnikiem), dzięki której możliwe jest odczytywanie z odległości danych zapisanych na nośniku, jest dziś z powodzeniem wykorzystywana w wielu branżach przemysłu. Bezprzewodowe przesyłanie i otrzymywanie informacji zakodowanych na tzw. metkach radiowych praktycznie zrewolucjonizowało procesy produkcyjne, transportowe, logistyczne czy montażowe. Są spore szanse, że systemy RFID zoptymalizują kolejną dziedzinę – segregację odpadów i monitorowanie gospodarki odpadami, zwłaszcza z tworzyw sztucznych.

 Metody identyfikacji

Odpady, które powstają w każdym sektorze przemysłu, to nie tylko duże obciążenie i zagrożenie dla środowiska, ale również czynnik, który może zachwiać prawidłowym funkcjonowaniem całej gospodarki. Największy procent w masie odpadów stanowią obecnie tworzywa sztuczne – głównym ich źródłem jest przemysł opakowań, jednak sporo odpadów generuje również przemysł samochodowy, elektromaszynowy i budowlany. Odpowiednia segregacja odpadów z tworzyw sztucznych ma więc znaczenie niebagatelne – pozwala we właściwy sposób zarządzać nimi pod kątem dalszego przeznaczenia: recyklingu materiałowego czy też np. produkcji paliw alternatywnych.

Oznakowanie pojemników na odpady chipami RFID pozwala na elektroniczny monitoring procentowego udziału poszczególnych frakcji w strumieniu odpadów z danego obszaru

Sortowanie tworzyw sztucznych to jednak zadanie niełatwe, a przyczyną takiego stanu rzeczy jest duża różnorodność chemiczna materiałów stosowanych np. do produkcji opakowań. Do prawidłowego rozdzielania tego rodzaju odpadów służą różnorodne metody, które wykorzystują różnice w fizycznych lub chemicznych właściwościach materiałów. Najbardziej klasyczną i równocześnie najmniej zaawansowaną techniką jest ręczne i mechaniczne sortowanie. W bardziej rozwiniętych metodach tworzywa rozdziela się dzięki wykorzystaniu różnic we właściwościach fizykochemicznych materiałów – chodzi tu o gęstość, podatność magnetyczną czy przewodnictwo elektryczne. Do identyfikacji tworzyw kolorowych służą spektrofotometry, których zasada działania polega na ilościowym pomiarze transmisji lub odbicia światła przez próbkę. Tworzywa bezbarwne – czyli niebarwione polimery, czysty PET lub przejrzysty HDPE – są rozpoznawalne dzięki sensorom działającym na podczerwień. Identyfikacja tworzyw nieprzezroczystych to z kolei proces, w którym znajdują zastosowanie detektory wykorzystujące promieniowanie rentgenowskie X-ray. Jeszcze innym sposobem separacji tworzyw, cenionym ze względu na szybkość (możliwość identyfikacji 20 butelek na sekundę), jest technika bliskiej podczerwieni NIR. Wszystkie te metody są na ogół skuteczne, zwłaszcza w przypadku zastosowania ich konfiguracji, jednak każda z nich ma swoje ograniczenia.

Zautomatyzowane systemy bazujące na fluorescencji używanej do sortowania butelek zrobionych z PVC, analizie bliskiej podczerwieni, spektroskopii czy metodach optycznie separujących na podstawie koloru przede wszystkim są dość drogie, a ich efektywność może być zachwiana pod wpływem zanieczyszczenia powierzchniowego danego tworzywa.

 Wiele plusów RFID

Wad tych nie ma technologia RFID. Metoda identyfikacji za pomocą elektronicznych metek jest przede wszystkim tania (coraz niższe koszty komponentów), prosta i wszechstronna – można za jej pomocą rozpoznać dowolny rodzaj tworzyw, niezależnie od koloru, stopnia przezroczystości itd. To główne przyczyny, dla których eksperci zajmujący się tematyką recyklingu przemysłowego prognozują, że systemy RFID zastosowane na liniach segregacyjnych mają szansę zrewolucjonizować gospodarkę odpadami – dokładnie w taki sam sposób, w jaki zaopatrzenie w nośniki radiowe materiałów, półproduktów, komponentów, narzędzi, urządzeń i maszyn oraz wszystkich innych elementów, które współtworzą procesy technologiczne, pozwoliło na ich znacznie większą kontrolę i optymalizację.

 Jest też minus

Nie znaczy to oczywiście, że wykorzystanie technologii RFID w procesach separacji odpadów z tworzyw sztucznych nie jest pozbawione wad. Potencjalnym problemem, jaki może generować zastosowanie chipów RFID w recyklingu tworzyw sztucznych, jest to, że metale mogą zanieczyszczać produkty PET i HDPE, jednocześnie zaburzając jakość recyklatu.

Transpondery RFID wykonane z nanorezonansowych włókien mają tak małe rozmiary (5 mikronów na 1 mm), że nie wpływają na jakość recyklatu

Zdaniem prof. Zenona Foltynowicza z Wydziału Towaroznawstwa Uniwersytetu Ekonomicznego w Poznaniu możliwym rozwiązaniem problemu są metki RFID wykorzystujące nanomateriały, a szczególnie nanorurki węglowe. Takie bezchipowe nośniki informacji, wykonane z nanorezonansowych włókien, mają rozmiary 5 mikronów na 1 mm. Dzięki swym mikroskopijnym rozmiarom mogą być wykorzystywane do identyfikacji opakowań i innych produktów z tworzyw sztucznych bez negatywnego wpływu na jakość recyklingowanego materiału.

 Monitorowanie strumieni

Uniwersalność RFID sprawia, że po rozwiązania oparte na tej technologii sięgają nie tylko przedsiębiorstwa odpowiedzialne za segregację odpadów, ale też instytucje publiczne. Technologia ta jest wykorzystywana do monitorowania działania systemu gospodarowania odpadami komunalnymi m.in. w Lublinie, Szczecinie, Bielsku-Białej i Ustce, a dzięki oznakowaniu pojemników na odpady chipami możliwy jest elektroniczny monitoring procentowego udziału poszczególnych frakcji w ogólnym strumieniu odpadów pochodzących z danej nieruchomości. Alternatywna metoda identyfikacji odpadów za pomocą RFID może się okazać strzałem w dziesiątkę w czasach, gdy z pewnością nie można mówić o zmierzchu popularności tworzyw sztucznych. Przeciwnie – wszechstronne właściwości tego materiału sprawiają, że światowa produkcja tworzyw sztucznych wciąż rośnie. W 2016 r. wyniosła ona 335 mln ton – o 4% więcej niż w roku poprzednim.

 Recycling górą

Wraz z rosnącym zapotrzebowaniem na tworzywa (w 2016 r. w samej tylko Europie wyniosło ono 49,9 mln ton) rośnie też znaczenie recyclingu. Jak oceniają eksperci ze stowarzyszenia PlasticsEurope, reprezentującego producentów tworzyw sztucznych, w ostatnim dziesięcioleciu poziom recyklingu odpadów tworzyw w 28 krajach UE (wraz z Norwegią i Szwajcarią) wzrósł o niemal 80%. Można więc przypuszczać, że zainteresowanie radiowymi znacznikami w kontekście operacji sortowania odpadów, które są naturalnym etapem poprzedzającym recycling, również będzie rosło.