Skip to main content
logo proyecto horizonte biosea

Projecte H2020 BIOSEA: Tecnologia innovadora i rendible per maximitzar les molècules basades en biomassa aquàtica per a aliments, pinsos i aplicacions cosmètiques

  • Tipus Projecte
  • Estat Completat
  • Execució 2017 -2020
  • Pressupost assignat 2.611.223,01 €
  • Àmbit Europeo
  • Font principal de finançament H2020
  • Web del projecte BIOSEA
Descripció

La societat de la UE necessita noves primeres matèries sostenibles d'origen biològic per satisfer el creixement demogràfic i reduir la dependència dels combustibles fòssils. Malauradament, els factors principals que obstaculitzen la sostenibilitat del mercat europeu són l'elevat cost dels ingredients i la baixa qualitat dels productes. L'objectiu principal d'una indústria europea d'origen biològic sostenible i competitiva es basa, doncs, en una biosocietat circular amb una producció de biomassa altament eficient i sostenible per a aliments, pinsos i productes d'origen biològic.

S'ha de prestar especial atenció a l'ús múltiple del sector marí com a alternativa principal als recursos naturals convencionals, en particular a la biomassa d'algues, a causa de les seves propietats, que permeten conceptes de producció a les cadenes alimentària, de pinsos i no alimentària, considerablement més sostenibles que les cadenes de valor existents. Tot i això, el mercat de matèries primeres d'algues encara s'enfronta a tecnologies de producció immadures. El projecte inclou etapes de processament prèvies i posteriors per a l'obtenció de compostos actius seleccionats i l'avaluació de propietats bioactives. Es va prestar especial atenció a l'extracció i fraccionament/purificació dels compostos d'interès, maximitzant-ne el rendiment per unitat de massa i optimitzant-ne el cost per permetre una ampliació rendible del procés.

Descripció de les activitats

El projecte es va centrar en la validació i l'ampliació d'un procés complet de producció d'ingredients a partir de 4 algues, utilitzant un enfocament de biorefineria en cascada que inclou tecnologies de pretractament, fraccionament i conversió, per al seu ús en aliments, pinsos i productes cosmètics, i va donar com a resultat una gamma d'ingredients de reemplaçament i microprocessos. sp.) i macroalgues (Ulva ohnoi i Saccharina latissima). En aquest sentit, IGV va optimitzar, va cultivar (fins a escala pilot) i va collir biomassa de microalgues Spirulina platensis i Nannochloropsis sp., produïda en fotobioreactors tancats d'interior, emprant fotobioreactors de vidre i MUTL®, la tecnologia de capa ultrafina de malla. Aquest procés d'optimització va involucrar el control de paràmetres com ara: nutrients, llum, CO2, temperatura, aconseguint així un augment del rendiment dels ingredients d'interès.

CTAQUA es va centrar en el cultiu de la macroalga (Ulva ohnoi) en fotobioreactors de laboratori, per posteriorment ampliar-lo a estanys oberts i cultivar-lo en gàbies, prioritzant la sembra, la collita i la protecció d'espècies invasores.

D'altra banda, AT-SEA Nova va optimitzar un cultiu tèxtil avançat patentat de Saccharina latissima en mars europeus, centrant-se en la tecnologia de sembra, el moment de sembra i la collita, i l'adaptació a les influències climàtiques. Aquest enfocament innovador, que substitueix la corda 2D convencional, ofereix un rendiment de producció més gran gràcies a una major superfície de cultiu.

Investigadors de VITO, CNTA i Feyecon han desenvolupat i ampliat protocols d'extracció de «residu zero», adaptats a cadascun dels quatre ceps d'algues del projecte, amb l'objectiu d'extreure productes útils en cascada, de manera que cada etapa de refinació produeixi nous productes útils i no es descarti res. Els reactius i els productes químics utilitzats s'han seleccionat per garantir la màxima sostenibilitat. Això ha donat com a resultat una gamma d'ingredients de reemplaçament d'algues, que inclouen proteïnes, ficocianina, àcids grassos, carbohidrats, carotenoides, lípids i extractes enriquits amb sucre.

BIOPOLIS, CNTA i AITEX han identificat valor afegit als productes d'algues obtinguts, aplicable a les indústries contemplades al projecte, incloent-hi efecte antimicrobià, protecció contra els raigs UV, reducció de greix i propietats antioxidants.

Aquests compostos es fan servir en el desenvolupament d'aliments funcionals, pinsos i productes cosmètics, amb l'objectiu de reemplaçar ingredients convencionals, que es poden importar o generar contaminació, per ingredients d'algues d'alt valor afegit. A més, VLCI va determinar les propietats de solubilitat i compatibilitat d'aquests ingredients mitjançant el flux de treball de paràmetres de solubilitat de Hansen per trobar eficientment els ingredients compatibles i formular-los amb la màxima eficàcia.

Per exemple, Soria Natural ha substituït la proteïna de soja per proteïna d'algues per a hamburgueses vegetarianes; CPCFEED va suggerir substituir el plasma de peix per proteïnes d'algues i va incloure biomassa de microalgues en l'alimentació de garrins; DIBAQ i CTAQUA van experimentar amb la substitució de proteïnes i polisacàrids en dietes per a peixos i van desenvolupar antioxidants; i HENKEL va provar altres ingredients derivats d'algues, com lípids o sucres, per al seu ús en productes cosmètics, com ara adobs marins, caviar d'algues i productes de cura personal.

TABU va fer una avaluació d'ACV i sACV per validar la viabilitat d'aquest procés complet de producció d'ingredients d'algues en productes industrials, tot considerant la definició del perfil de cada producte i l'acceptació social d'aquesta nova font sostenible d'ingredients.

Objectius

La societat de la UE necessita noves primeres matèries sostenibles d'origen biològic per satisfer les necessitats creixents de la població i reduir la dependència dels combustibles fòssils. Pel que fa a les necessitats potencials del mercat a la UE, la demanda d'aliments i combustibles es cobreix principalment amb importacions estrangeres, que arriben al 68% del subministrament total de proteïnes. Les primeres matèries aquàtiques poden ser una solució a aquestes necessitats; no obstant això, el mercat europeu de primeres matèries d'algues encara s'enfronta a tecnologies de producció immadures, que no estan dissenyades específicament per a la biorefineria d'algues.

L'objectiu general de BIOSEA és el desenvolupament i la validació de processos innovadors, competitius i rendibles, tant upstream com downstream, per al cultiu de dues microalgues (Spirulina platensis i Isochrysis galbana) i dues macroalgues (Ulva intestinalis i Saccharina latissima) per tal de produir i extreure'n almenys 55 % inferior al dels processos actuals) per al seu ús en aliments, pinsos i productes cosmètics/de cura personal com a productes d'alt valor afegit.

Per assolir aquest objectiu, el consorci BIOSEA està format per especialistes en les àrees o disciplines específiques involucrades en el projecte (IGV, AT SEA i CTAQUA en Ciències Biològiques i Biotecnologia; VITO i FEYECON en Ciències Químiques i Enginyeria; CNTA, BIOPOLIS, DIBAQ, SORIA Aliments/Pensos; VLCI i HENKEL a Ciències Cosmètiques; El pressupost total de BIOSEA és de 4.633.447 €, per la qual cosa s'ajusta plenament al rang considerat al tema. Cal afegir que la contribució industrial pujarà a 2.611.321 €, cosa que representa un percentatge del 44% del pressupost total i indica la forta participació de la indústria en la proposta.

Resultats

BIOSEA es va centrar en el desenvolupament de metodologies innovadores per al cultiu d'algues i l'optimització de processos per tal d'augmentar la producció de compostos bioactius i reduir costos. Per al cultiu de macroalgues, s'utilitzen nous materials tèxtils i processos optimitzats de cultiu d'algues en fotobioreactors optimitzats. Pel cultiu de microalgues, es va aplicar a escala pilot un nou disseny de PBR escalable basat en els principis de funcionament de la tecnologia de capa ultrafina de malla (MUTL).

Quant a l'obtenció de compostos bioactius, BIOSEA es va centrar en protocols d'extracció en cascada sostenibles i optimitzats, adaptats a cada soca d'algues cultivades en el projecte, utilitzant tecnologies que superen les deficiències existents en l'extracció per solvents convencional, centrant-se en diferents pretractaments i mètodes d'extracció alternatius que redueixen zero residus.

L'aspecte innovador principal en l'avaluació dels principis actius per a les aplicacions objectiu es basa en l'anàlisi de les proves de digestibilitat de proteïnes, utilitzant la metodologia PDCAAS modificada per superar les discrepàncies amb altres metodologies. També es van utilitzar condicions simulades per a les propietats reològiques i mètodes in vitro per a proves de citotoxicitat. Els processos de microencapsulació es van optimitzar en termes dʻajustaments de paràmetres i definició de sistemes innovadors dʻencapsulació de marinosomes i caviar dʻalgues, basats en matèries primeres obtingudes del procés BIOSEA.

Els principals resultats: Biomassa aquàtica específica, amb noves condicions de creixement (per a rendiments substancialment majors, involucrant PBR a escala pilot, PBR MUTL, gàbies flotants, tèxtils 3D a mar obert) adequats per a la seva aplicació als mercats d'aliments, pinsos i cura personal, utilitzant micro i macroalgues de l'entorn aquàtic. (4 ceps d'algues: Spirulina platensis, Nannochloropsis sp., Ulva ohnoi i Sacharinna latissima). Es va obtenir un mínim de 6 ingredients sostenibles com a fraccions proteiques i antioxidants a través d'una nova conversió en cascada ecoeficient/ecosostenible. Aquests es van validar funcionalment utilitzant el nematode Caenorhabditis elegans (C. elegans) com a organisme model, i posteriorment es van utilitzar en aliments, pinsos i productes cosmètics finals.

L'impacte del projecte es basa en la innovació, oferint a la majoria de les empreses participants noves possibilitats per millorar la capacitat d'innovació i expandir els models de negoci. Les aplicacions desenvolupades en el marc del projecte representen un primer pas per a aplicacions futures, per la qual cosa l'impacte no es limitarà al consorci participant, ja que els compostos obtinguts tindran aplicacions addicionals en diferents subsectors relacionats.

Coordinadors
  • ASOCIACION DE INVESTIGACION DE LAINDUSTRIA TEXTIL Y COSMETICA (AITEX)