على الرغم من أن الورق مادة تغليف صديقة للبيئة أكثر من البلاستيك، إلا أنه غالبًا ما يكون ملوثًا بالمواد المضافة، مثل المواد اللاصقة المستخدمة لإنشاء ختم آمن. وهذا يؤدي إلى تعقيد عملية إعادة التدوير ويقلل من جودة الورق المعاد تدويره. الآن، قام باحثون ألمان في أربعة معاهد فراونهوفر بذلك طورت عملية بديلة يمكنها إغلاق عبوات الورق بدون غراء أو بلاستيك باستخدام ليزر أول أكسيد الكربون.
ويستفيد النظام الجديد، الذي يُسمى حاليًا مشروع Papure، من خبرة معاهد فراونهوفر، التي يركز كل منها على مجالات مثل أبحاث البوليمر، والهندسة والتعبئة والتغليف، وتقنيات شعاع الليزر. تتضمن الخطوة الأولى من عملية الختم الجديدة تحليل التركيب الكيميائي والشكل لأنواع الورق المختلفة باستخدام تقنيات مثل المجهر الإلكتروني الماسح والمطياف الإلكتروني الضوئي للأشعة السينية لتحديد ما إذا كان من الممكن إغلاقها بدون مادة مضافة. يمكن أن تؤثر كميات المكونات مثل الهيمسيلولوز والسليلوز واللجنين والتلك وكربونات الكالسيوم الموجودة في الورق على قوة أختام العبوة النهائية.
بمجرد الموافقة على نوع الورق، يتم تشعيعه باستخدام ليزر ثاني أكسيد الكربون في عملية يتم التحكم فيها والتي تعمل على تسخين سطحه بسرعة، وتحويل اللجنين والهيميسيلولوز والسليلوز إلى مركبات قصيرة السلسلة. ومن هناك، يبقى ما يسميه الباحثون “منتجات الانقسام القابلة للانصهار” على سطح الورقة وتعمل مثل الغراء الطبيعي، مما يخلق ختمًا محكمًا عند تطبيق الحرارة والضغط. لا يزال الباحثون يقومون بضبط العوامل المختلفة لمشروع Papure، بما في ذلك كثافة الليزر وتصميم درزات الورق، لزيادة قوة الروابط إلى أقصى حد. ولكن في الاختبار الحالي، وجدوا أن الختم الذي يبلغ عرضه 2 سم وعرضه 3 مم فقط قوي بما يكفي لتحمل حمولة تبلغ 44 رطلاً.
لقد قام الباحثون بالفعل ببناء “وحدة تصنيع وحدات لمعالجة الورق على نطاق مختبري” قادرة على إنتاج تصميم كيس ورقي مسطح بأربعة جوانب يُستخدم بشكل شائع اليوم من قبل شركات مثل ليغو. إنهم يعملون أيضًا على تبسيط وتقليص تصميم وحدات الليزر والختم ودمج أنظمة القياس التي يمكنها تقييم جودة الأختام التي يتم إنتاجها وضبط الإعدادات المختلفة تلقائيًا للتأكد من أنها تلبي هدفًا محددًا لقوة الارتباط. وبحلول نهاية سبتمبر، هدفهم هو أن تنتج الآلة التجريبية 10 عبوات في الدقيقة.
