Il processo, utilizzato e ulteriormente sviluppato presso lo SKZ Plastics Center, combina metodi matematici e statistici con le conoscenze chimiche e consente di caratterizzare le materie plastiche e i riciclati in termini di qualità e di singoli componenti.
La crescente importanza della chemiometria nell’industria delle materie plastiche è il risultato della crescente complessità dei materiali polimerici e delle crescenti esigenze di sostenibilità e riciclaggio.
Combinando metodi statistici e matematici con l’esperienza chimica, la chemiometria non solo consente analisi precise, rapide ed economiche, ma anche la caratterizzazione in termini di stato di invecchiamento e composizione del materiale, nonché l’identificazione e la quantificazione di additivi, cariche e pigmenti.
Inoltre, la chemiometria consente anche di selezionare i tipi di plastica più comuni, come PE, PP, PVC, PET, ABS e PA, utilizzando la spettroscopia (vicino all’infrarosso), necessaria per aumentare i tassi di riciclaggio e migliorare la riutilizzabilità delle materie plastiche. Inoltre, consente di controllare la qualità dei prodotti finiti per determinare le proprietà critiche dei materiali.
Analisi multivariata dei dati – Fondamentalmente, la chemiometria è una tecnica di analisi multivariata dei dati che utilizza l’intero spettro per la valutazione anziché le singole bande. I metodi di analisi multivariata dei dati sono quindi necessari per ridurre i dati ed estrarre le informazioni spettrali rilevanti.
L’analisi qualitativa può essere effettuata utilizzando l’analisi delle componenti principali (PCA). In questo caso, si costruisce un sistema di coordinate ortogonali basato sulle maggiori varianze, nel quale si possono descrivere i singoli oggetti mappandoli su di esso. Spettri simili possono essere assegnati a gruppi diversi trasferendoli nello stesso sistema di coordinate a componenti principali.
Per l’analisi quantitativa, sono più adatti i modelli di regressione multivariata come la Regressione ai minimi quadrati parziali (PLS). Sulla base delle varianze degli spettri e di una variabile dipendente, è possibile effettuare una regressione lineare, che consente di fare previsioni per ulteriori punti di prova in relazione alla variabile corrispondente.
Presso l’SKZ, la chemiometria viene utilizzata in un’ampia gamma di applicazioni, sia nella ricerca sia nei progetti industriali. Il progetto di ricerca RecyQuant (ZIM con ColVisTec AG, durata 2022-2024) può essere citato come esempio di implementazione di successo. L’obiettivo era monitorare e garantire le proporzioni tollerabili di polimeri estranei nel riciclato in linea. A tal fine, è stato sviluppato un modello chemiometrico nella gamma NIR per prevedere il contenuto di polimeri estranei (contenuto di PE tra 0 e 10 wt%) nel polimero di base (PP) per i materiali nuovi e riciclati (vedi immagine in alto).
“I risultati del progetto ci hanno permesso di dimostrare che la chemiometria è adatta a testare e garantire la qualità del riciclato. Non vediamo l’ora di ampliare le aree di applicazione e l’efficienza del processo in ulteriori progetti futuri”, spiega Cosima Güttler, esperta di spettroscopia presso la SKZ.
Maggiori informazioni nell’area di ricerca SKZ sui controlli non distruttivi
fonte: SKZ
