Ricercatori di quattro istituti Fraunhofer hanno dato vita al progetto PAPURE aprendo la strada al packaging 100% riciclabile
La carta è già oggi una delle grandi protagoniste della transizione verso un packaging più sostenibile: alto tasso di riciclo, minori emissioni di CO₂ rispetto alla plastica e costi di smaltimento più contenuti. Eppure, finora, un limite tecnico ne ha frenato il pieno potenziale green: per essere sigillata, la carta ha bisogno di adesivi o strati plastici. Componenti che contaminano il materiale, complicano il riciclo e abbassano la qualità della fibra recuperata. La risposta arriva dalla Germania con il progetto PAPURE, che riunisce quattro istituti della Fraunhofer-Gesellschaft (Fraunhofer IAP, Fraunhofer IWS, Fraunhofer IVV e Fraunhofer IWU). L’obiettivo è ambizioso: rendere possibile la sigillatura della carta senza alcun additivo, grazie a un innovativo trattamento laser. Presso Fraunhofer IWU a Dresda è in costruzione un’unità di produzione su scala di laboratorio che replica il processo di fabbricazione di un tipico materiale da imballaggio.
Dalla chimica della fibra alla termosaldatura
Il progetto parte dalla materia prima. I ricercatori del Fraunhofer IAP stanno analizzando circa tre dozzine di carte diverse, patinate e non patinate per imballaggio, carte da stampa e cartoni, per valutarne l’idoneità alla sigillatura “binder-free”. Sotto la lente finiscono contenuti di cellulosa, emicellulosa e lignina, determinanti per le proprietà adesive e per la formazione dei cosiddetti prodotti di scissione generati dal laser. Le analisi vengono condotte con microscopia elettronica a scansione (SEM), cromatografia anionica ad alte prestazioni (HPAE) e spettroscopia fotoelettronica a raggi X (XPS), per mappare composizione chimica e morfologia prima e dopo il trattamento.
Un dato emerge con chiarezza: un’elevata presenza di cariche inorganiche, come talco e carbonato di calcio, penalizza la resistenza delle saldature. Al contrario, le carte più spesse, come quelle impiegate per bicchieri monouso o packaging alimentare, si dimostrano particolarmente adatte al processo.
Il laser che “crea” l’adesivo
Il cuore tecnologico è sviluppato dal Fraunhofer IWS: la superficie della carta viene irradiata con un laser a monossido di carbonio (CO). Il rapido riscaldamento trasforma lignina, cellulosa ed emicellulosa in composti a catena corta. Il risultato? Sulla superficie restano prodotti di reazione rifusibili, simili a zuccheri, che agiscono come un adesivo naturale. In pratica, l’adesivo non viene aggiunto: viene generato direttamente dalla carta stessa. Dopo il trattamento laser, due strati possono essere uniti tramite una normale termosaldatura a contatto, sfruttando calore e pressione per attivare i prodotti di scissione.
Resistenza e qualità della saldatura
Il Fraunhofer IVV sta sviluppando il sistema di sigillatura dedicato, studiando l’interazione tra proprietà del materiale, parametri laser e condizioni di termosaldatura. I test meccanici (prove a taglio e T-peel) permettono di valutare la stabilità delle giunzioni sotto diversi carichi. Parametri chiave sono tempo, temperatura e pressione di saldatura, oltre alla geometria dell’utensile. Anche l’orientamento delle fibre rispetto allo strumento influisce sulla qualità finale. L’obiettivo è superare l’adesione interna tra gli strati della carta stessa. I risultati sono già promettenti: una saldatura lunga 2 centimetri e larga 3 millimetri è in grado di sostenere 20 chilogrammi nei test di taglio.
Dalla ricerca al roll-to-roll industriale
La scalabilità è al centro delle attività del Fraunhofer IWU, dove è in costruzione una linea pilota modulare roll-to-roll per produrre sacchetti piatti a quattro saldature, tipici del packaging flessibile. L’impianto, lungo circa sei metri, integra modulo laser e modulo di sigillatura, insieme a sensori industriali (di immagine e umidità) e a un digital twin con modello dati addestrato. Il processo prevede l’irradiazione continua del primo nastro di carta, l’accoppiamento con un secondo nastro, la realizzazione delle quattro saldature tramite utensile combinato di sigillatura e punzonatura, e infine il taglio del sacchetto. Un sistema di monitoraggio in tempo reale della qualità delle saldature consentirà in futuro di regolare dinamicamente i parametri di processo. Target dichiarato: arrivare a 10 confezioni al minuto sull’impianto pilota entro settembre 2026.
Il debutto a interpack 2026
Il dimostratore sarà presentato a Interpack, in programma dal 7 al 13 maggio a Düsseldorf, presso la Technology Lounge del VDMA (Padiglione 4, Stand C54). La forza del progetto PAPURE sta anche nella sua integrabilità: modulo laser e sistema di sigillatura possono essere implementati separatamente nelle linee esistenti, rendendo la tecnologia particolarmente interessante per costruttori di macchine, produttori di materiali e aziende di confezionamento.
Se la promessa verrà mantenuta su scala industriale, la carta potrà davvero chiudere il cerchio della sostenibilità: niente plastica, niente adesivi, riciclabilità piena. E un passo concreto verso un packaging che non solo parla green, ma lo è fino in fondo.
