Inovação em cápsulas de café em plástico: solução em PP monomaterial e estratégias para a circularidade

É neste enquadramento que se insere o projeto Recicla+, liderado pela Codil em parceria com a Bio4plas, Bicafé, Incbio, MC e PIEP, e desenvolvido no âmbito do PRR, com o objetivo de reduzir o impacto ambiental das cápsulas de café através de uma abordagem integrada que combina inovação ao nível do design, dos materiais e dos sistemas logísticos. O projeto resultou no desenvolvimento de uma cápsula monomaterial em polipropileno (PP), totalmente compatível com máquinas comerciais amplamente disseminadas, assegurando a sua viabilidade industrial e aceitação pelo consumidor.

Uma das principais inovações introduzidas foi o redesign da cápsula orientado à reciclabilidade (Design for Recycling). A simplificação estrutural, através da eliminação de materiais incompatíveis como o alumínio, permitiu desenvolver uma solução monomaterial que facilita significativamente os processos de reciclagem mecânica. Esta abordagem está alinhada com uma das tendências mais relevantes no mercado das embalagens: a monomaterialidade, que contribui para aumentar a eficiência dos sistemas de triagem e melhorar a qualidade dos materiais reciclados.

Ao longo do desenvolvimento da solução, foram igualmente realizados estudos de otimização geométrica da cápsula, centrados na redução de espessuras e consequente diminuição do peso total do componente. Esta abordagem permitiu reduzir o consumo de matéria-prima sem comprometer os requisitos funcionais e mecânicos associados ao processo de extração do café. Para validar o desempenho estrutural da solução otimizada, foram conduzidas análises numéricas por elementos finitos, considerando as condições críticas de pressão e temperatura a que a cápsula é sujeita durante a utilização. Estes trabalhos foram desenvolvidos pelo PIEP, responsável pela componente de simulação numérica e otimização estrutural da cápsula, assegurando a integridade mecânica da solução desenvolvida e contribuindo para a sua ecoeficiência. Foram ainda efetuadas simulações de dinâmica de fluidos computacional (CFD) com o intuito de validar a geometria para garantir uma dispersão de fluxo adequada e consequente extração eficiente do café.

A construção do molde e a produção das cápsulas (Figura 2) foram asseguradas pela Codil, fabricante das cápsulas desenvolvidas no âmbito do projeto, evidenciando a capacidade de transferência do conhecimento científico para soluções industrializáveis e com potencial de aplicação no mercado.

A análise de ciclo de vida, realizada pelo PIEP, evidencia os benefícios desta abordagem. A Figura 3 apresenta a distribuição dos impactos ambientais normalizados ao longo das diferentes etapas do ciclo de vida, comparando a cápsula convencional (baseline) com a solução inovadora que integra logística reversa e reciclagem. Os resultados demonstram uma redução global de, aproximadamente, 6% nos impactos ambientais normalizados.

A maior contribuição para esta diminuição resulta da fase de produção do corpo da cápsula (-46%), refletindo melhorias significativas ao nível dos materiais ou processos. As etapas de enchimento e embalamento e de fim de vida apresentam também reduções significativas (-15% e -8%, respetivamente). Por outro lado, a produção do café regista um ligeiro aumento (+3%), evidenciando que esta continua a ser uma etapa crítica do ponto de vista ambiental.

Para além da inovação ao nível do produto, o projeto integrou um sistema de logística inversa, considerado um elemento-chave para assegurar a circularidade destas soluções. No modelo implementado, o parceiro MC, disponibiliza pontos de recolha onde os consumidores podem devolver as cápsulas usadas. Este sistema garante o encaminhamento eficiente dos resíduos para unidades de reciclagem especializadas, permitindo não só a recuperação do polímero, posteriormente reintegrado em novos produtos, como é exemplo o ecoponto doméstico (Figura 4) para recolha de cápsulas de café, desenvolvido no âmbito do projeto e disponibilizado nas lojas Continente, assim como a valorização dos resíduos orgânicos. As borras de café são convertidas em biochar e bio-óleo, promovendo uma abordagem integrada de valorização de recursos. A introdução deste sistema, aliado à reciclagem das cápsulas e à produção de biocompostos, permite desviar parte dos resíduos do fluxo convencional de fim de vida para processos de valorização, contribuindo de forma significativa para a redução global dos impactos ambientais.

No que respeita ao processo de reciclagem, este é assegurado pela Bio4Plas, cuja abordagem se enquadra numa lógica de economia circular, promovendo a valorização de resíduos e a sua reintegração em novos ciclos produtivos, materializada pela entrada em operação da nova linha de reciclagem dedicada ao processamento destes resíduos (Figura 5). Atualmente, a unidade dispõe de uma capacidade instalada para processar cerca de 10 mil toneladas por ano, o que corresponde a aproximadamente 500 milhões de cápsulas.

Numa primeira fase, as cápsulas usadas são submetidas a um processo integrado que inclui trituração, lavagem, separação e secagem, realizado numa única linha produtiva. Esta etapa permite a fragmentação do material e a separação eficiente dos seus principais constituintes, nomeadamente o plástico, o alumínio e as borras de café. O processo apresenta um consumo energético na ordem dos 250 kWh por cada 1000 kg de plástico reciclado. O consumo de água é reduzido, cerca de 0,2 m³ por hora, sendo assegurado por um sistema em circuito fechado, o que evita a geração de efluentes industriais.

Numa segunda fase, os flakes de plástico obtidos são transformados em pellet através de um processo de extrusão. Este granulado constitui uma matéria-prima reciclada apta para a produção de novos produtos plásticos. O consumo energético associado a esta etapa é de aproximadamente 70 kWh por cada 1000 kg de material processado, não se registando consumo adicional de água.

A construção de cápsulas integralmente em PP permite não só reduzir o peso e a complexidade estrutural da embalagem, como também melhorar significativamente a sua reciclabilidade. Ao eliminar a combinação de múltiplos materiais incompatíveis, estas soluções facilitam os processos de reciclagem mecânica, aumentam a pureza dos fluxos reciclados e contribuem para taxas de recuperação mais elevadas, sendo um fator crítico no cumprimento das metas europeias para embalagens.

Este avanço evidencia igualmente a importância de industrializar soluções mais sustentáveis, assegurando que a inovação desenvolvida em contexto de investigação pode ser efetivamente transferida para aplicações reais e escaláveis. Tal só foi possível através de uma abordagem colaborativa entre os parceiros do projeto Recicla+, cujo consórcio multidisciplinar (Figura 6) foi determinante para o desenvolvimento e validação de uma solução integrada orientada para a circularidade, aproximando indústria, distribuição, conhecimento tecnológico e conhecimento científico.

Agradecimentos

Este trabalho foi financiado pela União Europeia – NextGenerationEU, no âmbito do PRR aplicado em Portugal, com o código RE-CO5-i01.02 Sustainable Plastics, WP2 PPS6.