تاریخ شروع : 1402/04/20
مهلت ارسال : 1402/05/20
گرنت صندوق نوآوری و شکوفایی:
حمایت بلاعوض از طرح تا سقف 500میلیون تومان
حمایت بلاعوض از طرح تا سقف 500میلیون تومان
مهلت ارسال پروپوزال به اتمام رسیده است
تولید کیسه‌های زیست‌پایه و زیست‌تخریب‌پذیر
ضرورت مسئله:
سالانه بیش از 300 میلیون تن زبانه تجزیهناپذیر پلیمری در جهان تولید می‌شود. بخش قابل توجهی از این مقدار، روزانه به زباله تبدیل می‌شود. فیلم‌ها و کیسه‌های پلیمری بسته‌بندی و فروشگاهی و سایر محصولات صنایع یکبار مصرف، نقش عمده‌ای در ایجاد این بحران دارند. این پسماندها به مرور زمان به میکروپلاستیک تبدیل شده و با آلوده کردن خاک و آب و هوا، مستقیم وارد بدن شده و یا زنجیره غذایی انسان را آلوده می‌کنند. علاوه بر آن به علت وجود همین پسماندها سالانه در محیط‌زیست، میلیون‌ها موجود زنده شامل پرندگان و پستانداران تلف می‌شوند و آمارهای مربوطه فاجعه‌بار است. دشواری فرایندهایی چون جمع‌آوری، شناسایی، مرتب‌سازی، تمیزکردن، حمل و نقل و فرآوری مجدد زباله‌های پلاستیکی، باعث شده است که بازیافت، تنها راه حل برای کاهش این چالش محیط‌زیستی نباشد. گفته می‌شود، از زمان شکل‌گیری صنعت پلاستیک در اواسط قرن بیستم تا سال 2017 چیزی حدود، 8300 میلیون تن پلاستیک خام تولید شده است. بر اساس آمار موجود، تا سال 2015 میلادی حدود، 6300 میلیون تن زباله پلاستیکی تولید و از این مقدار فقط 9% آن بازیافت شده است. متأسفانه ایران در این رابطه وضعیت بحرانی دارد. از یک طرف کشورمان جز ۱۰ کشور نخست دنیا در زمینه مصرف پلاستیک است و از طرف دیگر حجم تولید زباله‌های پلیمری، بسیار بالا می‌باشد. آمارها نشان می‌دهد که هر شهروند تهرانی به طور متوسط روزانه ۳ کیسه پلاستیکی را وارد چرخه محیط‌زیست می‌کند. استفاده از پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر به عنوان یک راهکار در کنار بازیافت، برای چالش ذکر شده مطرح است. با استفاده از دانش آمیزه‌سازی و آلیاژسازی پلیمرها، می‌توان از ترکیب پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر به صورت بهینه با کنترل دقیق شرایط و فرمولاسیون ترکیبات قابل کمپوست با قابلیت تولید فیلم را توسعه داد. یکی از دیگر مشکلات توسعه پلیمرهای نفتی، اتمام منابع تجدیدناپذیر نفتی و فسیلی و معضل آلاینده‌های حاصل از سنتز این پلیمرها و متعاقباً افزایش ردپای کربن است. رویکرد زیست‌پایه راهکار اصلی مطرح شده برای این چالش است. جایگزینی پلیمرهایی با منشاء گیاهی و تجدیدپذیر، با پلیمرهای پایه نفتی، می‌تواند در حفظ این ثروت ملی و کاهش ردپای کربن بسیار کمک کند. نشاسته ذرت، سیب‌زمینی و ...، پسماندهای چوب، میوه، گیاهان و سبزیجات منابع ارزان زیست‌پایه هستند که می‌توانند با بخش قابل توجهی از پلیمرهای نفتی جایگزین شوند.
مشروح مسئله تحقیقاتی:
دانش فنی تولید فیلم‌های قابل کمپوست و زیست‌پایه با استفاده از فرایند اکستروژن فیلم دمشی در شرکت متقاضی عملیاتی شده است. اما لازمه دستیابی به بالاترین ارزش افزوده، در اختیار داشتن صفر تا 100 زنجیره تولید و دانش فنی این محصولات می‌باشد. گلوگاه‌های اصلی برای رسیدن به این مهم، توسعه آمیزه‌های قابل کمپوست و زیست‌تخریب‌پذیر با قابلیت تولید فیلم است به طوری که هم از نظر قیمت، رقابتی و هم از نظر خواص و فرایندپذیری بهینه باشند.
در صورت مسئله عنوان شده چندین چالش وجود دارد که شامل موارد ذیل است:
سالانه بیش از 300 میلیون تن زبانه تجزیهناپذیر پلیمری در جهان تولید می‌شود. بخش قابل توجهی از این مقدار، روزانه به زباله تبدیل می‌شود. فیلم‌ها و کیسه‌های پلیمری بسته‌بندی و فروشگاهی و سایر محصولات صنایع یکبار مصرف، نقش عمده‌ای در ایجاد این بحران دارند. این پسماندها به مرور زمان به میکروپلاستیک تبدیل شده و با آلوده کردن خاک و آب و هوا، مستقیم وارد بدن شده و یا زنجیره غذایی انسان را آلوده می‌کنند. علاوه بر آن به علت وجود همین پسماندها سالانه در محیط‌زیست، میلیون‌ها موجود زنده شامل پرندگان و پستانداران تلف می‌شوند و آمارهای مربوطه فاجعه‌بار است. دشواری فرایندهایی چون جمع‌آوری، شناسایی، مرتب‌سازی، تمیزکردن، حمل و نقل و فرآوری مجدد زباله‌های پلاستیکی، باعث شده است که بازیافت، تنها راه حل برای کاهش این چالش محیط‌زیستی نباشد. گفته می‌شود، از زمان شکل‌گیری صنعت پلاستیک در اواسط قرن بیستم تا سال 2017 چیزی حدود، 8300 میلیون تن پلاستیک خام تولید شده است. بر اساس آمار موجود، تا سال 2015 میلادی حدود، 6300 میلیون تن زباله پلاستیکی تولید و از این مقدار فقط 9% آن بازیافت شده است. متأسفانه ایران در این رابطه وضعیت بحرانی دارد. از یک طرف کشورمان جز ۱۰ کشور نخست دنیا در زمینه مصرف پلاستیک است و از طرف دیگر حجم تولید زباله‌های پلیمری، بسیار بالا می‌باشد. آمارها نشان می‌دهد که هر شهروند تهرانی به طور متوسط روزانه ۳ کیسه پلاستیکی را وارد چرخه محیط‌زیست می‌کند. استفاده از پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر به عنوان یک راهکار در کنار بازیافت، برای چالش ذکر شده مطرح است. با استفاده از دانش آمیزه‌سازی و آلیاژسازی پلیمرها، می‌توان از ترکیب پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر به صورت بهینه با کنترل دقیق شرایط و فرمولاسیون ترکیبات قابل کمپوست با قابلیت تولید فیلم را توسعه داد. یکی از دیگر مشکلات توسعه پلیمرهای نفتی، اتمام منابع تجدیدناپذیر نفتی و فسیلی و معضل آلاینده‌های حاصل از سنتز این پلیمرها و متعاقباً افزایش ردپای کربن است. رویکرد زیست‌پایه راهکار اصلی مطرح شده برای این چالش است. جایگزینی پلیمرهایی با منشاء گیاهی و تجدیدپذیر، با پلیمرهای پایه نفتی، می‌تواند در حفظ این ثروت ملی و کاهش ردپای کربن بسیار کمک کند. نشاسته ذرت، سیب‌زمینی و ...، پسماندهای چوب، میوه، گیاهان و سبزیجات منابع ارزان زیست‌پایه هستند که می‌توانند با بخش قابل توجهی از پلیمرهای نفتی جایگزین شوند.
مشروح مسئله تحقیقاتی:
دانش فنی تولید فیلم‌های قابل کمپوست و زیست‌پایه با استفاده از فرایند اکستروژن فیلم دمشی در شرکت متقاضی عملیاتی شده است. اما لازمه دستیابی به بالاترین ارزش افزوده، در اختیار داشتن صفر تا 100 زنجیره تولید و دانش فنی این محصولات می‌باشد. گلوگاه‌های اصلی برای رسیدن به این مهم، توسعه آمیزه‌های قابل کمپوست و زیست‌تخریب‌پذیر با قابلیت تولید فیلم است به طوری که هم از نظر قیمت، رقابتی و هم از نظر خواص و فرایندپذیری بهینه باشند.
در صورت مسئله عنوان شده چندین چالش وجود دارد که شامل موارد ذیل است:
- چالش‌های مربوط به تولید آمیزه فیلم‌های قابل کمپوست: پلیمرهای زیست‌خریب‌پذیر به صورت خام، نه تنها قابلیت تولید فیلم را نداشته بلکه از نظر خواص نمیتوانند الزامات و استانداردهای مربوطه را مرتفع کنند. کامپاندهای قابل کمپوست، از اجزا و مواد متنوعی تشکیل شده است. هر کدام از آن‌ها نقشی را در کامپاند ایفا می‌کند. دستیابی به یک محصول قابل کمپوست با تولید پایدار، ظاهر مطلوب، کیفیت یکنواخت و خواص مطلوب پیچیدگی‌های زیادی را دارد. به عنوان مثال پخش یکنواخت افزودنی‌ها، فرایندپذیری، خواص مکانیکی، زیست‌تخریب‌پذیری، دوخت‌پذیری، قابلیت چاپ روی فیلم و ... نمونه‌هایی از چالش‌های این فناوری هستند. پیدا کردن راهکار برای این چالش‌ها نیاز به تحقیق و توسعه با برنامه‌ریزی دقیق دارد.
- چالش‌های تولید آمیزه فیلم‌های زیست پایه: برای فیلم‌های زیست‌پایه چالش‌های مشابهی نیز مطرح است. ترکیبات پایه گیاهی ماهیت متفاوتی با ترکیبات پایه نفتی داشته که این خود در آمیزه‌سازی این ترکیبات معضل ایجاد می‌کند. همچنین ترکیبات پایه گیاهی استعداد تخریب بالایی در اثر حرارت دارند که باید در فرایند تحقیق و توسعه برای آن چاره اندیشی کرد.
- مشکلات اقتصادی و بازار: در حال حاضر به دلیل هزینه تمام شده بالا، بازار داخل کشور پذیرای محصولات پلیمری دوستدار محیط‌زیست نیست. از طرف دیگر الزامات قانونی برای مصرف این محصولات نیز وجود ندارد. صادرات این خانواده از محصولات هم نیازمند عرضه با قیمت رقابتی در بازار جهانی می‌باشد. از آنجایی‌که آمیزه‌های دارای قابلیت تولید فیلم، در حال حاضر وارداتی هستند، تولید محصولات نهایی در ایران و صادر کردن آن به لحاظ اقتصادی از توجیه مناسبی برخوردار نیست. لذا تبدیل پتانسیل ایجاد شده در شرکت متقاضی برای ورود جدی به عرصه صادرات و همچنین کاهش هزینه تمام‌شده برای مصرف‌کننده داخلی که رغبت بیشتری برای استفاده از محصولات دوستدار محیط‌زیست داشته باشد، نیازمند توسعه دانش فنی تولید آمیزه‌های مناسب در داخل کشور می‌باشد. با توجه به مطالب گفته شده، نیاز تحقیقاتی این شرکت دستیابی به دانش فنی تولید آمیزه‌های زیست‌پایه و زیست‌تخریب‌پذیر با حداکثر استفاده از مواد داخلی، با کیفیت و قیمت رقابتی برای عرضه به بازار (داخل و خارج کشور) می‌باشد تا بتواند زنجیره تولید مواد اولیه و محصول را تکمیل نماید.
شرکت متقاضی یکی از بزرگ‌ترین گروه‌های صنعتی فعال در حوزه تولید فیلم‌های پیشرفته پلیمری دوستدار محیط‌زیست است. این شرکت دانش‌بنیان در سال 1398 تأسیس شده است تا با توسعه و تولید محصولات پلیمری دوستدار محیط‌زیست قدم مؤثری را در راه نجات بشریت و حفظ این زمین خاکی برای آیندگان برداشته باشد. در حال حاضر این شرکت با به کارگیری آخرین یافته‌‌های علمی و استفاده از تجهیزات به روز، یکی از مجموعه‌های دانش‌بنیان و پیشگام در حوزه تولید فیلم‌های دوستدار محیط‌زیست محسوب می‌شود و تمرکز اصلی آن بر محصولات پلیمری زیست‌پایه و قابل کمپوست است. انواع کیسه‌های فروشگاهی دارای چاپ و شفاف، کیسه زباله، فیلم‌های شرینک، مالچ کشاورزی و ... نمونه‌هایی از محصولات این شرکت هستند. محصولات دوستدار محیط‌زیست شرکت متقاضی در دو دسته زیست‌پایه (با هدف کاهش وابستگی به منابع نفتی) و فیلم‌های قابل کمپوست یا Ok-Compost (با هدف کاهش بحران زیست‌محیطی حاصل از پسماندهای تجزیهناپذیر پلیمری) قرار می‌گیرد. محصولات زیست‌پایه بر پایه نشاسته ترموپلاستیک و محصولات Ok-Compost بر پایه پلی‌استرهای زیست‌تخریب‌پذیر تولید می‌گردند.
- تولید کامپاند نمونه
- آنالیزهای اولیه کامپاند
- تولید محصول (فیلم) از کامپاندهای منتخب و مشخصه‌یابی فیلم‌های تولید شده
- افزایش مقیاس تولید: تولید کامپاند و محصول (فیلم)
- بررسی فرآیند تولید و مشخصه‌یابی محصول نهایی
- استانداردسازی و مستندسازی
خروجی‌های مورد انتظار:
1. فرموله کردن آمیزه‌های زیست‌پایه و قابل کمپوست با قابلیت تولید فیلم در فرایند اکستروژن فیلم دمشی (Film Blowing Extrusion)
1. فرموله کردن آمیزه‌های زیست‌پایه و قابل کمپوست با قابلیت تولید فیلم در فرایند اکستروژن فیلم دمشی (Film Blowing Extrusion)
2. استاندارد سازی فرایند تولید فیلم دمشی و خواص نهایی محصول تولید شده از آمیزه‌های توسعه یافته در این پروژه:
- خواص مکانیکی
- مقاومت به پارگی مطلوب بر اساس استاندارد DIN EN ISO 6383-2
- مقاومت به سوراخ شدن مطلوب بر اساس استاندارد ASTM D 1709-04
- قابلیت دوخت و چاپ‌پذیری مناسب برای صنعت بسته‌بندی
3. پاس کردن استانداردهای TUV
- قابلیت کمپوست: (OK compost INDUSTRIAL و OK compost HOME)
- OK biobased
4. اثبات تکرارپذیری و پایداری نتایج از نظر فرایندپذیری و خواص
5. مستندسازی و استانداردسازی فرایندها، رویه‌ها، فرمولاسیون و مشخصات فنی
گلوگاه‌های احتمالی:
مهم‌ترین گلوگاه‌های احتمالی در این پروژه شامل موارد ذیل هستند:
- فرایندپذیری: قابلیت تولید فیلم از آمیزه‌های توسعه‌یافته یکی از گلوگاه‌های اصلی است. با توجه به حساسیت فرایند Film blowing آمیزه‌های زیست‌پایه و قابل کمپوست باید فرمولاسیون دقیقی داشته باشند تا علاوه بر ایجاد خواص مورد انتظار در آمیزه، از نظر اقتصادی نیز مقرون‌به‌صرفه باشند.
- اخذ گواهینامه‌های Ok-compost و Ok-biobased: الزاماً هر آمیزه‌ای که از پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر تولید شده باشد نمی‌تواند گواهینامه Ok-compost را اخذ نماید. همچنین برای گواهینامه Ok-biobased لازم است که درصد بالایی از ترکیبات طبیعی در آمیزه استفاده شود که می‌تواند بر خواص و فرایندپذیری نهایی به شدت مؤثر باشند.
الزامات تحقیق:
- دسترسی به مواد اولیه (پلیمرهای خام و افزودنی‌ها)
- دسترسی به دستگاه اکسترودر دوپیچ (اجاره از واحدهای تولیدکننده)
- دسترسی به دستگاه تولید فیلم دمشی کوچک برای نمونه‌سازی (اجاره از آزمایشگاه‌های موجود)
- دسترسی به دستگاه تولید فیلم دمشی (امکانات شرکت متقاضی)
- استفاده از ابزارهای مشخصه‌یابی پلیمرها (اجاره از آزمایشگاه‌های موجود و امکانات شرکت متقاضی)
- آنالیزهای زیست‌تخریب‌پذیری و زیست‌پایه و گواهینامه‌های مربوطه مانند TUV
- تیم مدیریت پروژه متشکل از اعضای شرکت متقاضی و تیم فناور (برنامه‌ریزی، تعیین زمان‌بندی و milestoneها، برگزاری جلسات هم‌فکری، ارائه مستندات و ارزیابی‌ها و ...)
زیرساخت‌ها و تجهیزاتی که متقاضی می‌تواند در اختیار مجری قرار دهد:
- دستگاه اکستروژن فیلم دمشی (Film blowing Extrusion)
- دستگاه خشک‌کن
- دستگاه تست خواص مکانیکی فیلم (کشش، پارگی و ...)
- دستگاه دوخت
- دستگاه چاپ فلکسو
- شبکه ارتباطی، همکاران صنعتی و آزمایشگاهی شرکت متقاضی
- تجربیات و دانش‌فنی در ارتباط با تولید فیلم‌های دوستدار محیط‌زیست
- تجربیات شرکت متقاضی در حوزه مستندسازی و استانداردسازی
معیارهای ارزیابی و انتخاب مجری:
- مرتبط بودن رشته‌های تحصیلی (مهندسی پلیمر، مهندسی مواد، مهندسی شیمی و شیمی)
- سابقه فعالیت در صنعت کامپاندینگ
- تسلط بر تجهیزات صنعت کامپاندیگ: اکسترودر دوپیچه، سیستم دوزینگ، سیستم خنک‌کننده، سیستم خلاء، گرانول‌ساز و ...
- تسلط بر فرایند تولید اکستروژن فیلم دمشی
- تسلط بر تجهیزات صنعت اکستروژن فیلم دمشی و صنایع وابسته (چاپ و دوخت)
- تسلط بر خواص و فراورش پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر و زیست‌پایه
- تسلط کامل با روش‌های مشخصه‌یابی (Characterization) و آنالیز پلیمرها
- تسلط بر مکانیزم‌های تخریب پلیمرها
- آشنایی کامل با ارتباط فرایند و خواص در پلیمرها و آمیزه‌های پلیمری
- آشنایی کامل با اثرات زیست‌محیطی پلیمرها
- تسلط بر استانداردهای صنعت پلیمر به خصوص صنعت پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر و زیست‌پایه
- ارائه مستندات و پیشنهادیه قابل دفاع
- مالکیت معنوی: مجری در مالکیت معنوی ناشی از اجرای تحقیق سهیم خواهد بود و انتشار مقاله مشترک توسط مجری و متقاضی در ژورنال‌های داخلی و خارجی، ارائه مقاله در کنفرانس‌ها و سمینارها با موافقت و اشاره به نام همه دست‌اندرکاران مجاز خواهد بود.
- مالکیت منافع مادی: با توجه به مدل کسب‌وکار شرکت متقاضی، منافع مالی ناشی از توسعه این فناوری تماماً متعلق به شرکت متقاضی بوده و مجری صرفاً حق‌الزحمه اجرای پروژه تحقیقاتی را دریافت خواهد کرد.
شماره تماس:
021-88486852
09025555471
اینستاگرام:
iran.challenges@
021-88486852
09025555471
اینستاگرام:
iran.challenges@