Projecte H2020 BioBarr: Nous materials d´envasament d´aliments de base biològica amb propietats de barrera millorades – BioBarrier
- Tipus Projecte
- Estat Completat
- Execució 2017 -2021
- Pressupost assignat 3.253.437,5 €
- Àmbit Europeo
- Font principal de finançament H2020
- Web del projecte Proyecto BioBarr
Per preservar el medi ambient, la indústria de l'envasament d'aliments experimenta una transformació amb el desenvolupament de materials avançats de base biològica i biodegradables. Els polihidroxialcanoats (PHA) són bons candidats, però l'absorció d'humitat i les propietats de barrera insuficients n'han limitat l'ús com a materials d'envasament d'aliments, cosa que ha impedit que s'adoptin àmpliament com a reemplaçament dels polímers convencionals.
El projecte BioBarr, finançat amb fons europeus, té com a objectiu millorar les funcionalitats de barrera dels PHA i validar nous materials per a l'envasament de productes de fleca seleccionats amb la intenció de ser «estudis de cas», amb l'objectiu d'augmentar-ne la vida útil. Per millorar el rendiment de la barrera per a aplicacions d'envasament d'aliments, BioBarr explorarà diversos tractaments de superfície, així com una nova tècnica mitjançant la laminació de PHA amb àcid polilàctic.
D'acord amb les activitats dutes a terme en 54 mesos de projecte, el projecte va obtenir un prototip de bobina d'envàs flexible basat en PHB, biobasat, compostable i biodegradable, compatible per al contacte amb aliments, imprimible amb tintes convencionals de base solvent i compostables, funcionalitzat amb multicapes o tractaments superficials, per a aplicacions al sector. Les propietats barrera encara s'han de millorar, així com el problema de fragilitat que se sol queixar a la literatura en relació amb aquests polièsters és difícil de superar, limitant així també les prestacions mecàniques de la solució d'embalatge final.
Els aliments són l'única mena de productes que cada persona sol consumir 3 cops al dia; en conseqüència, en termes de volum, els envasos d'aliments representen gairebé el 50% del total de residus d'envasos, fet que suposa una gran quantitat (Vimal Katizar, 2017). Els productes d'embalatge tradicionals utilitzats al mercat d'aliments estan representats per un 99% de plàstic d'origen fòssil i només un 1% per bioplàstics.
Tot i això, aquest ús indiscriminat de pel·lícules sintètiques per a envasos ha provocat un greu problema ecològic. Com a impulsors actius del desenvolupament sostenible, el Consorci BioBarr s'ha unit per cercar de manera proactiva alternatives a les matèries primeres d'origen fòssil per aplicar-les al sector de l'envasament d'aliments, contribuint de manera innovadora a afrontar i abordar els problemes econòmics i mediambientals que representa l'ús de combustibles fòssils.
El projecte BioBarr té com a objectiu desenvolupar al llarg de 54 mesos, a nivell europeu, un nou sistema d'envasament d'aliments a partir de la innovadora família de biopolímers de polihidroxi-alcanoats (PHA). El biopolímer, derivat de la fermentació bacteriana natural de residus agrícoles o coproductes, representarà el suport sobre el qual es desenvoluparà una funcionalització posterior, basada en tractaments superficials o tractaments de laminació, per obtenir un envàs sostenible des del punt de vista mediambiental capaç de garantir la conservació òptima dels aliments. Aquesta solució és una potencial alternativa a les solucions actuals d'embalatge d'origen fòssil, com el PP o el PE.
S'han provat tractaments de funcionalització innovadors tenint en compte els criteris que s'apliquen als materials d'envasament convencionals associats als aliments: propietats de barrera (aigua, gasos, llum, aroma) però també propietats òptiques, resistència, propietats de soldadura i emmotllament, propietats de marcatge i impressió, requisits de migració/scalping, propietats de migració/scalping, propietats relació cost/benefici, mercat sostenibilitat ambiental i econòmica del procés. En el projecte hi han participat empreses i centres de recerca de quatre països de la UE, capaços de cobrir tota la cadena de valor. El coordinador del projecte és Tecnoalimenti, una organització de recerca per al sector alimentari amb més de 40 anys d'experiència en recerca a la indústria alimentària i projectes multidisciplinaris.
BioBarr s'ocupa del desenvolupament de nous materials d'envasament d'aliments biodegradables i de base biològica millorant les funcionalitats de barrera dels biopolímers PHA (polihidroxialcanoats) i validant el nou material a l'entorn de la indústria alimentària. Els PHA són un substitut potencial dels polímers convencionals, ja que tenen propietats similars; Pel que fa a l'àcid polilàctic (el material de base biològica/biodegradable més estès), els PHA mostren més biodegradabilitat i millors propietats funcionals i resistència mecànica. Tot i això, les aplicacions dels PHA com a materials d'envasament d'aliments estan subjectes a algunes limitacions. PHA mostra valors mitjans de transmitància de O2 i H2O, mentre que molts dels factors més crítics per a alguns aliments (com productes secs com fleques) en relació amb l'empaquetatge són l'absorció d'humitat que condueix a la pèrdua de textura cruixent ia l'oxidació dels greixos.
Per superar aquest factor limitant a les aplicacions alimentàries de PHA, BioBarr té com a objectiu millorar les propietats de barrera de vapor i gas de PHA a través de la funcionalització del material. A la primera línia de recerca, l'enfocament consisteix en l'ús de materials biodegradables amb propietats adequades per ser compostos en estructures multicapa específiques per a la categoria de producte alimentari a envasar, per tal d'optimitzar les propietats funcionals. La innovació consisteix a laminar PHA amb PLA (àcid polilàctic). La segona línia de recerca desafiant a BioBarr són els tractaments superficials (metalització nanoforma amb AlOx o SiOx o procés de metal·lització d'alumini) de pel·lícules de PHA. Es validaran nous materials en un nombre restringit de productes alimentaris al sector de la fleca, representatius de diferents requisits de vida útil i durada, amb el propòsit d'augmentar la vida útil almenys en un 10%. L'impacte final serà crear una nova cadena de valor de base biològica.
La proposta té en compte les necessitats i les oportunitats de creixement dels actors que operen a cada pas de la cadena de valor: productor de bioplàstics, actors d'extrusió i filmació, convertidors, productors de tintes, usuaris finals de les indústries alimentàries.
Els residus d'envasos d'aliments constitueixen un contaminant ambiental important i emergeixen d'envasos que no són degradables, com el plàstic. Per tant, hi ha una necessitat urgent d'alternatives a les matèries primeres d'origen fòssil a la indústria de l'envasament d'aliments. Envasos d'aliments de base biològica Els materials d'envasament associats als aliments han de garantir la protecció dels aliments, la frescor i la qualitat general durant el transport i l'emmagatzematge.
El projecte BioBarr, finançat amb fons europeus, es va centrar en els polihidroxialcanoats (PHA), produïts convencionalment per bacteris no patògens en condicions limitants de nutrients. A partir d'un estudi de la literatura, els investigadors van trobar que un membre de la família PHA és un bon candidat per substituir el polipropilè i el polietilè i que, a diferència dels polímers fòssils equivalents, és biodegradable tant a terra com al mar. "La idea era posar en marxa una biotecnologia de fermentació bacteriana de residus derivats de processos industrials de la remolatxa sucrera, com la melassa i els seus sucs, per a l'extracció de PHA", explica Marianna Faraldi, coordinadora del projecte i investigadora sènior de Tecnoalimenti. Els investigadors van estudiar la processabilitat dels PHA en pols, en grànuls i després en pel·lícules flexibles. Això va revelar la seva funcionalització per a tractaments superficials o laminació per millorar les propietats de barrera davant de l'oxigen i el vapor d'aigua. BioBarr també va estudiar les seues propietats, resistència, biodegradabilitat i compliment de les normes de seguretat. Durant el projecte es van obtenir importants coneixements tècnics i alhora es van desenvolupar nous mètodes per millorar l'estat de la tècnica.
El tractament superficial dels PHA amb òxid dalumini o silici no va comprometre la biodegradabilitat, la característica clau dels PHA. "Després de 54 mesos d'activitats de recerca, el desenvolupament de material d'embalatge de base biològica compostable i biodegradable amb prou propietats de barrera per als productes alimentaris continua sent un desafiament", emfatitza Faraldi. El consorci va desenvolupar un enrotllador d'envasos flexibles biodegradable basat en PHA amb característiques prometedores, que compleix la legislació vigent per a l'envasament d'aliments. Tot i això, encara no es pot explotar en una àmplia gamma d'aplicacions al sector alimentari a causa de les propietats de barrera limitades i dels problemes de fragilitat que encara no s'han resolt. Calen més investigacions. No obstant això, el PHA té el potencial de produir-se a partir de residus agrícoles o de processament d'aliments en lloc de sucre, fet que porta a una ampliació del procés. De cara al futur, encara que els costos segueixin sent elevats en comparació amb les solucions d'origen fòssil, la inversió esperada pels proveïdors de PHA associada a una demanda creixent de bioplàstics per part dels consumidors reduirà efectivament el cost final dels envasos de base biològica resultants. Una nova biotinta per a l'envasament d'aliments Els adhesius i les tintes utilitzats en les solucions d'envasament biodegradables també han de ser biodegradables o la seva quantitat ha de representar un màxim del 5% de l'envàs total.
Un altre objectiu clau del projecte BioBarr era substituir les resines sintètiques i els pigments orgànics, mantenint alhora una bona imprimibilitat i adherència al substrat del polímer. El projecte va provar resines de diferents fonts biològiques, com ara proteïna de soja, proteïna de llet, midó d'arròs i emulsions d'àcid polilàctic. Van generar prototips de biotintes completament compostables que complien els requisits tècnics per a la implementació industrial. Els prototips de tinta van demostrar la capacitat d´impressió tant en material d´embalatge convencional com en material d´embalatge basat en biopolímers. BioBarr va rebre finançament de l'Empresa Comuna per a les Bioindústries, una associació publicoprivada entre la UE i la indústria.
El resultat final de BioBarr és un nou envàs de base biològica i totalment compostable i biodegradable per a aplicacions alimentàries. Les solucions noves aplicades en aquest projecte fan referència a la combinació intel·ligent d'elements tecnològics avançats:
- Un material biodegradable transmès per bacteris.
- Noves tecnologies de tractament de recobriments.
- Biotinta completament biodegradable per a l'envasament d'aliments.
L'anàlisi de benchmarking feta al llarg dels primers 36 mesos del projecte, així com l'estudi del context d'explotació, han esbossat un debat sobre els possibles escenaris a què BioBarr s'enfronta després de la finalització del projecte. Si considerem que:
- La indústria alimentària està interessada en els bioplàstics.
- Els consumidors també solen atribuir significats positius a aquest terme, sobretot en relació amb l'impacte mediambiental, i estan disposats a seleccionar productes envasats amb envasos ecològics ia pagar-ne més (encara que no superi el 10%).
- La legislació sol estar a favor de solucions com ara la proposta per BioBarr i les previsions que preveuen una millora gradual però significativa de la producció de PHA, passant de l'1,8% actual al 6,4%.
Podem dir que en un futur proper les possibilitats d'èxit al mercat són altes. Fins i tot si s'han aconseguit resultats importants, la solució de BioBarr encara no es pot considerar llesta per a la comercialització. De fet, encara queden obertes algunes llacunes. Superar-los, passant de l'actual TRL 5 al 7-8, la comercialització serà possible.
- TECNOALIMENTI SCPA (TCA)
Projectes relacionats
