Projecte H2020 BARBARA: Biopolímers amb funcionalitats avançades per a peces de construcció i automoció processats mitjançant fabricació additiva
- Tipus Projecte
- Estat Completat
- Execució 2017 -2020
- Pressupost assignat 2.603.861,25 €
- Àmbit Europeo
- Font principal de finançament H2020
- Web del projecte BARBARA
El projecte BARBARA té com a objectiu la valorització de fraccions i residus de fluxos secundaris de la producció agroalimentària per obtenir nous polisacàrids i additius funcionals. Aquestes matèries primeres es van seleccionar en funció de les funcionalitats avançades que podrien aportar a les matrius polimèriques. Els polisacàrids extrets es van compatibilitzar amb polièsters i poliamides, i es van reforçar amb additius extrets, modificats i funcionalitzats per obtenir formulacions de bioplàstics d'enginyeria adaptades als processos actuals de fabricació de filaments fosos (FFF).
L'objectiu del projecte BARBARA és el desenvolupament de nous materials bioplàstics d'enginyeria de base biològica per validar-los en prototips funcionals amb propietats avançades per als sectors de la construcció i l'automoció. BARBARA ha contribuït directament al KPI 5 del document SIRA (4 nous materials avançats de base biològica) i al KPI 6 (3 productes de consum validats a través de 2 noves cadenes de valor per a FFF).
El consorci BARBARA va comptar amb 10 socis (5 d'R+D, 3 pimes i 2 grans empreses), 2 dels quals eren membres de ple dret del BIC i 3 eren membres associats. El projecte BARBARA ha aconseguit la creació de vuit materials nous a partir de residus i subproductes agropecuaris que satisfan necessitats industrials. Amb aquests nous materials, mitjançant tecnologia 3D, es van imprimir tres prototips: motllures de portes i taulers de control per a automòbils (amb la participació del Centre Ricerche FIAT) i motlles per a juntes de encavallades per a edificis (desenvolupats per a ACCIONA Infraestructures). Aquest projecte també ha contribuït directament a quatre tecnologies facilitadores essencials: biotecnologia, nanotecnologia, materials avançats i tecnologies de fabricació avançades, que constitueixen la base d‟una àmplia gamma d‟indústries.
Els socis de BARBARA van extreure i caracteritzar additius funcionals de residus agrícoles de llimona i magrana, provinents dels residus de fruites rebutjades per agricultors espanyols, subministrats per FECOAM. L'equip de la UA es va encarregar del desenvolupament i optimització de protocols d'extracció assistida per microones (MAE) a escala de laboratori per a residus agrícoles de llimona i magrana mitjançant dissenys experimentals multivariats. Aquests protocols van permetre l'extracció d'oli essencial de llimona, pigments (llimona i magrana) i biomordents de magrana (tanins i altres polifenols), així com la seva funcionalització i disseny per al seu ús com a additius per a polímers. CELABOR es va encarregar de la purificació dels additius actius i el seu escalat.
L'optimització de l'extracció de clorofil·les de bròquil a escala de laboratori mitjançant MAE també va ser realitzada per la UA (amb el suport de UNIPG). Set additius amb funcionalitats colorants, aromàtiques, antimicrobianes o biomordents es van obtenir a partir dels residus agropecuaris estudiats a la feina feta pels socis UA i CELABOR: oli essencial de llimona; pigment groc de llimona; pigments de magrana i biomordent antibacterià de magrana; pigment verd de bròquil; i extracte antimicrobià i additiu reforçant d'ametlles.
Pel que fa al desenvolupament de barreges de bioplàstics d'enginyeria que combinen fraccions de polisacàrids aïllades de subproductes de blat de moro (midó de blat de moro trencat i arabinoxilà de fibra de blat de moro) i resines polimèriques d'enginyeria (poliamides i polièsters) proporcionades per NUREL. En total, es van produir i caracteritzar 16 noves formulacions utilitzant substrats de polisacàrid BARBARA.
La producció a major escala de la matriu final objectiu basada en midó i PA per al motlle de construcció va ser realitzada per AITIIP. A aquest efecte, es va seleccionar, va desenvolupar, va millorar i va implementar un enfocament d'empelt. TECNOPACKAGING va elaborar amb èxit les formulacions seleccionades a nivell de laboratori (treball realitzat per UNIPG) com les millors candidates per als prototips finals d'impressió 3D. Es van produir 8 materials (33 bobines). AITIIP va desenvolupar un nou capçal per a la impressora 3D, dissenyat específicament per superar les debilitats de la fabricació de filaments fosos: qualitat de l'espessor de capa i anisotropia. Es van requerir modificacions a la impressora i al dispositiu de capçal per optimitzar el procés d'impressió i les propietats de les mostres.
També es va realitzar la caracterització mecànica de les mostres injectades i impreses en 3D, amb lobjectiu principal de verificar el paper de les condicions de processament en el rendiment general de la formulació produïda en el marc del projecte. També es van avaluar la desintegrabilitat, la reciclabilitat, lalliberament de fragància i lactivitat antimicrobiana. Es van fabricar tres prototips industrials mitjançant el processament FFF amb materials BARBARA: una fàscia i un revestiment interior de portes per al sector de l'automoció i un motlle per al sector de la construcció. Tots els prototips van ser validats amb èxit per CRF i ACCIONA.
La difusió dels resultats clau es va realitzar a través de diverses eines i canals, com ara una pàgina web, xarxes socials, set publicacions científiques, tres fulletons, nou vídeos, quinze entrevistes de ràdio i televisió i set butlletins informatius (enviats a les parts interessades amb sectors i audiències objectiu).
Es va desenvolupar un pla de negoci específic per als resultats clau explotables (aquells que representen un negoci potencial) per tal d'impulsar la generació de valor del projecte BARBARA per als diferents socis i parts interessades a la cadena de valor. Les activitats associades al Pla de Negoci estan estretament relacionades amb les activitats tecnològiques del projecte BARBARA i es nodreixen directament de les estratègies de difusió i explotació, proporcionant les directrius a seguir i els aspectes clau de màrqueting crucials per assegurar-ne un seguiment positiu.
El projecte té com a objectiu la valorització de fraccions secundàries i residus de la producció agroalimentària en nous polisacàrids i additius funcionals. Aquestes matèries primeres han estat seleccionades sobre la base de les funcionalitats avançades que proporciona a les matrius polimèriques. Els polisacàrids extrets es compatibilitzaran amb polièsters i poliamides i es reforçaran amb additius extrets, modificats i funcionalitzats per obtenir formulacions de bioplàstics denginyeria adaptades als processos actuals de fabricació de filaments fosos (FFF).
L'objectiu del projecte BARBARA és desenvolupar nous materials bioplàstics d'enginyeria de base biològica per validar-los en prototips funcionals amb propietats avançades per als sectors de la construcció i l'automoció. Les funcionalitats principals desenvolupades sota l'enfocament BARBARA permetran la millora de les propietats mecàniques, tèrmiques, estètiques i de benestar de nous polímers d'enginyeria de base biològica. Demostradors seleccionats de peces finals directes per al sector de l'automoció i motlles i utillatges per a fabricació híbrida per a aplicacions avançades d'edificació.
Les innovacions a FFF es validaran durant el projecte per millorar el rendiment dels materials de base biològica BARBARA a través d'aquesta tecnologia i complir els alts requisits dels sectors industrials. El projecte BARBARA contribuirà directament a assolir l'objectiu de SIRA a KPI 5 (4 nous materials avançats de base biològica) i KPI 6 (3 productes de consum validats a través de 2 noves cadenes de valor per a FFF). El consorci BARBARA involucra 11 socis (5 RTD, 3 PIME i 3 grans empreses) que representen 1 membre de ple dret de BIC, 1 en procés de compromís i 3 associats, en un projecte de 36 mesos amb un pressupost de 2.770.750€.
S'han aconseguit diversos resultats clau:
- Extracció en aigua subcrítica (SWE) d'arabinoxilà de fibra de blat de moro
- Nanopigments funcionalitzats (argiles més colorants), antimicrobians i olis essencials
- Filament funcionalitzat de base biològica per a procés FFF
- Dispositiu de capçalera
- Peça d'automoció
- Peces de construcció (motlles per a RTM)
El projecte BARBARA ha contribuït a crear dues noves cadenes de valor, així com al desenvolupament duna indústria moderna, innovadora i amb visió de futur, amb el potencial de revolucionar la producció de nous materials. Una indústria més en sintonia amb el medi ambient i on s'implementen nous processos extractius més respectuosos amb el medi ambient.
Altres impactes del projecte: - MAE i SWE mostren forts avantatges en termes d'exercici ambiental en comparació dels processos d'extracció tradicionals. - L'estudi comparatiu de LCA realitzat a totes les formulacions mostra que les basades en la matriu INZEA tenen un menor impacte general i, en particular, el pes mínim en els canvis climàtics. - El desenvolupament de noves tecnologies de fabricació additiva implica la reducció del consum denergia i consum de materials.
Això es pot aconseguir utilitzant les capacitats de fabricació additiva per crear estructures complexes i reduir la quantitat de residus en el procés. La replicabilitat amb altres residus agrícoles ajudarà les polítiques europees a reduir els requisits d'enviament de residus a abocadors.
- FUNDACION AITIIP (AITIIP)
Projectes relacionats
