Projecte H2020 BIOSMART: Envasos intel·ligents de base biològica per a una millor conservació de la qualitat dels aliments

Tipus Projecte
Estat Completat
Execució 2017 -2021
Pressupost assignat 4.950.560,00 €
Àmbit Europeo
Comunitat Autònoma Comunitat Valenciana; País Vasco
Font principal de finançament Horitzó 2020
Web del projecte https://biosmart-project.eu/

Descripció

El tema dels envasos sostenibles és més crític que mai. L'ús excessiu de plàstic i materials no reciclables ha provocat la degradació del medi ambient i una crisi de residus creixent. En aquest context, el projecte BIOSMART, finançat amb fons europeus, cerca desenvolupar envasos de base biològica i compostables que satisfacin els requisits específics de les aplicacions d'aliments frescos i pretractats. Mitjançant la integració de tecnologies avançades, BIOSMART crearà sistemes d'envasament amb funcionalitats actives i intel·ligents millorades, com la lleugeresa, la reducció dels residus d'aliments, el control de la vida útil i la facilitació de la gestió dels residus per part dels consumidors. Concretament, el projecte se centrarà en la integració selectiva de diversos elements d'avantguarda en envasos de plàstic flexible multicapa de base biològica.

Aquests elements inclouen superfícies superhidrofòbiques, materials de canvi de fase microencapsulats, recobriments de barrera, dispositius sensors, així com components antimicrobians i antioxidants bioactius. L'avenç del projecte BIOSMART més enllà de l'estat de l'art és demostrar la implementació amb èxit de paquets basats en combustibles no fòssils i sensors de monitorització als mercats d'envasament d'aliments. Beneficis de mercat més amplis

Accés obert a productes, tecnologia d'empaquetatge i empaquetatges funcionalitzats per estimular una implementació més ràpida i acceptació al mercat.
Més seguretat del producte per als consumidors amb empaquetatges de base biològica, gràcies a la possibilitat de monitoritzar la vida útil dels aliments.
L'intercanvi de coneixements facilitat a través de la tecnologia d'aplicacions permet una selecció personalitzada del disseny d'empaquetatges de base biològica.
El paquet BIOSMART pot ser aplicable a altres sectors/categories i segments de mercat com ara el farmacèutic, cosmètic, electrònic, etc.
El detallista pot reduir el malbaratament d'aliments controlant la vida útil dels aliments. Beneficis socials més amplis La reducció del malbaratament d'aliments és un problema important per a la societat. La seguretat dels envasos de plàstic és una preocupació important dels consumidors, i el reciclatge de productes postconsum és un cost significatiu per a la societat.
Reduir la quantitat de conservants alimentaris ubicant els actius a l'envàs.
Eina de disseny d'envasos basada en simulació per predir les propietats de barrera dels envasos de base biològica
Reducció del malbaratament d'aliments per part dels ciutadans amb un impacte alt en l'estalvi de costos i els reptes mediambientals

Descripció de les activitats

Els principals èxits: El desenvolupament de paquets de base biològica funcionals actius i intel·ligents que aborden les demandes d'un segment seleccionat del mercat d'aliments. S'han implementat diferents funcionalitats intel·ligents (sensors, recobriments de barrera, solucions antimicrobianes i antifúngiques) en safates segellades amb film d'atmosfera modificada de base biològica i compostables per a envasos de peix, pernil i formatge, per controlar la vida útil dels aliments.

A més, els envasos laminats de paper/plàstic s'han ampliat implementant revestiments de barrera i sensors. Amplieu les tecnologies funcionals actives i intel·ligents per crear prototips a escala pilot. La productivitat de fabricació de lipopèptids antimicrobians i antifúngics va augmentar en un factor de 40, reduint el preu en un factor de 50. Els actius s'han unit a les pel·lícules polilàctiques de base biològica (PLA) i s'han introduït com a secants a l'envàs. Els recobriments biodegradables de barrera a l'oxigen ia l'aigua es van ampliar per protegir les pel·lícules de PLA. També s'han desenvolupat sensors intel·ligents per detectar la concentració d'oxigen i amines i s'han aplicat al costat interior de la pel·lícula superior per controlar la vida útil dels aliments. La millora de les propietats mecàniques de la pel·lícula de polilactida (PLA) es va aconseguir utilitzant compostos de nanoargila mitjançant processos d'extrusió de fosa a escala pilot, augmentant fins a un 25% el mòdul de young i l'allargament a fractura fins a un 36%. Les propietats de barrera també s'han millorat en relació amb el PLA, reduint la taxa de transmissió d'oxigen (OTR) fins a un 25% i la taxa de transmissió de vapor d'aigua (WVTR) fins a un 30%.

Les innovacions a l'embalatge de paper El film flexible biodegradable (PLA amb nanoargiles recobertes amb nanocompost biodegradable) ha estat laminat amb cel·lulosa, aplicant els sensors en finestres transparents. S'ha comparat la reciclabilitat del laminat de paper/PLA i del laminat de paper/PE, i és més eficient per a la solució de paper de cel·lulosa/laminat PLA. El laminat de cel·lulosa/PLA redueix l'impacte ambiental en un 40% en comparació del laminat de cel·lulosa/polietilè (PE). El seguiment de la vida útil dels aliments Les tecnologies actives i intel·ligents es van aplicar als demostradors d'envasos d'aliments (peix, pernil i formatge), inclosos els actius antimicrobians o antifúngics units a les pel·lícules de PLA mitjançant plasma, recobriments de barrera i sensors d'oxigen, diòxid de carboni. S'ha fet servir atmosfera modificada per allargar la vida útil. S'han aplicat sensors que permeten un control del 100% de la composició del gas protector i de monitoritzar la vida útil de l'envàs. Es va estudiar limpacte ambiental general de la cadena de valor, inclosa la selecció de materials nous.

L'emissió de carboni s'ha reduït un 19% a causa de l'ús de plàstics de base biològica en comparació dels plàstics d'origen fòssil. La petjada ambiental dels residus alimentaris és molt més gran que la petjada dels bioplàstics. Desenvolupament de protocols i contribució a l'estandardització El protocol estàndard per avaluar les propietats antimicrobianes dels actius s'ha millorat per avaluar millor les propietats antimicrobianes durant les diferents etapes de l'anàlisi.

També s'han fet servir protocols innovadors per avaluar les preferències dels consumidors, l'avaluació sensorial i microbiològica durant la degradació de la vida útil dels aliments. L´aplicació del disseny d´envasos. S'ha desenvolupat una aplicació per calcular les propietats de barrera a la fase de disseny de l'envàs. Les activitats de comunicació i difusió es descriuen a la pàgina web del projecte https://biosmart-project.eu . El sensor d'oxigen 100% segur i sostenible procés d'envasament d'aliments ha estat guardonat amb l'etiqueta Solar Impulse Efficient Solution! Els PLA amb nanoargiles van ser patentats abans del projecte Biosmart. Durant el projecte, es van millorar les propietats mecàniques i de barrera, aconseguint també l'etiqueta d'aprovació alimentària.

Descripció contextual

Els paquets daliments actuals solen ser lleugers i satisfan necessitats de rendiment molt personalitzades. Tot i això, estan compostos per múltiples i diferents capes de plàstic, que sovint inclouen alumini. Aquests són difícils de reciclar en components individuals, no aborden els problemes daliments residuals ni garanteixen la data de venciment dels aliments reals. El repte s'aborda mitjançant el desenvolupament d'un envàs totalment compostable i molt simplificat amb propietats mecàniques i de barrera millorades en comparació dels envasos de base biològica de referència, superfícies no enganxoses i sensors de data de venciment reals. El nou envàs és "prou bo" per a diverses aplicacions alimentàries, tot l'envàs és "bio-orgànic" per facilitar la recol·lecció, el compostatge o el reciclatge.

Els objectius El projecte BIOSMART consisteix en el desenvolupament d'envasos intel·ligents de base biològica, compostables o reciclables que tractin les necessitats de les aplicacions d'aliments frescos i pretractats. A més, el nou sistema d'envasament constituirà la base per adaptar el rendiment i la funcionalitat a envasos d'aliments flexibles i rígids específics a diversos segments del mercat. Es persegueix un enfocament holístic de l'ecosistema oferint solucions que aportin un rendiment millorat i una economia acceptable a la cadena de valor i facilitin la implementació i la comercialització a gran escala. Les qüestions crítiques que diferencien els envasos actuals dels futurs (totalment de base biològica i compostables) són les funcionalitats actives i intel·ligents millorades que permeten: un pes lleuger, una reducció dels residus d'aliments, un control de la vida útil i una vida útil més llarga, un maneig més fàcil dels residus per part dels consumidors, i tot això a un cost competitiu.

Per tant, el projecte BIOSMART abasta un enfocament per integrar selectivament superfícies superhidròfobes, materials de canvi de fase microencapsulats, recobriments de barrera, dispositius de detecció i nous compostos antimicrobians i antioxidants bioactius en envasos de base biològica. Les conclusions El projecte Biosmart va desenvolupar envasos biobasats reforçats amb nanoargiles, incorporant actius antimicrobians o antifúngics aplicats per plasma, i innovant en recobriments barrera. Els envasos intel·ligents de base biològica se supervisen amb sensors per controlar la vida útil dels aliments i reduir el malbaratament durant la producció d'envasos (mitjançant el control de qualitat) i durant l'emmagatzematge al supermercat.

Objectius

La proposta del projecte BIOSMART aspira a desenvolupar envasos biocompostables, actius i intel·ligents, que satisfacin les necessitats de les aplicacions d'aliments frescos i pretractats. oferint solucions que aportin un rendiment millorat i una rendibilitat acceptable a la cadena de valor, facilitant la implementació i la comercialització a gran escala.

Els aspectes clau que diferencien els envasos actuals dels futurs, biocompostables, són les funcionalitats actives i intel·ligents millorades que possibiliten: lleugeresa, reducció de residus alimentaris, monitorització i prolongació de la vida útil, gestió més senzilla dels residus de consum, tot això a un cost competitiu per a l'operador. superhidrofòbiques, materials de canvi de fase microencapsulats, recobriments de barrera, sensors i nous antimicrobians i antioxidants bioactius en envasos plàstics flexibles multicapa biocompostables.

Les avaluacions del cicle de vida corresponents per als diferents escenaris possibles inclouen la viabilitat econòmica. Finalment, aquest coneixement consolidat s'incorpora a una aplicació de simulació de selecció de materials i rendiment de l'envasament mitjançant l'optimització de totes les variables possibles per complir els indicadors clau de rendiment (KPI) seleccionats.

Resultats

A Europa, alguns 88 milions de tones (S'obre en una finestra nova) d'aliments es desaprofita cada any, l'equivalent al 20% de tots els aliments produïts. Aquest desafiament ambiental es veu agreujat pel fet que els envasos daliments actuals sovint poden ser difícils de reciclar. "Els envasos d'aliments solen ser lleugers i estan compostos per múltiples i diferents plàstics i alumini", explica BIOINTEL·LIGENT (S'obre en una finestra nova) la coordinadora del projecte, Amaya Igartua, de Tekniker (S'obre en una finestra nova) Espanya. "Aquestes capes poden ser difícils de separar i reciclar com a components individuals".

Com a resultat, els envasos d'aliments s'han identificat com una de les fonts de residus més grans a nivell mundial. Els estudis han estimat que un terç de tot el plàstic rebutjat, per exemple, acaba a terra oa l'aigua dolça. Altres materials d'embalatge, com les tintes i els tints, també poden acabar filtrant-se al medi ambient. Envasos totalment compostables El projecte BIOSMART va intentar abordar aquest repte mitjançant el desenvolupament de materials d'envasament de base biològica per a futures aplicacions alimentàries. L'objectiu era desenvolupar materials que es puguin compostar fàcilment i que ofereixin el mateix rendiment, si no millor, que els plàstics convencionals. El projecte va rebre finançament de l'Empresa Comuna per a les Bioindústries, una associació publicoprivada entre la UE i la indústria. "El nostre objectiu era desenvolupar envasos totalment compostables amb Nanocompuestos(S'obre en una finestra nova), recobriments de barrera, superfícies no enganxoses i sensors que poden comunicar amb precisió la 'data de venciment' del producte", explica Igartua.

"Aquesta presència es pot adaptar a necessitats específiques en diversos segments del mercat". L'equip del projecte va començar identificant polímers de base biològica adequats per produir envasos multimaterial que es podria esperar trobar a les prestatgeries d'un supermercat. Aquests podrien incloure, per exemple, bosses per a formatge o safates de cartró / pel·lícula prima per a pernil. A continuació, es van dur a terme avaluacions del cicle de vida i anàlisi de viabilitat econòmica per garantir que tots els envasos de protips fossin comercialment viables. Aquests objectius es van assolir gràcies a l'estreta col·laboració de tres universitats, tres instituts de recerca, tres pimes i dues grans empreses. "Tota la cadena de valor de l'envasament d'aliments també ha estat representada a través de la participació d'un consell assessor", assenyala Igartua. "Això incloïa un fabricant de resina, el propietari d'una marca i un detallista". Solucions alimentàries intel·ligents Es van desenvolupar amb èxit diverses innovacions en l'envasament d'aliments, inclòs un laminat a base de paper, una safata termoformada de base biològica segellada amb una pel·lícula superior per a Envasat en atmosfera modificada (S'obre en una finestra nova) (MAP), bioactius i recobriments de barrera per preservar la frescor de la frescor de.

Tots els materials de base biològica desenvolupats pel projecte es poden compostar conjuntament amb qualsevol residu d'aliment després del seu ús, cosa que podria conduir a una reducció significativa dels residus. Alternativament, els aliments i els envasos podrien transformar-se en biogàs per generar energia i calor. Una innovació interessant són els sensors de monitorització capaços de detectar canvis als nivells d'oxigen, amines i diòxid de carboni. Aplicats als MAP, podrien ajudar els consumidors i minoristes a saber amb certesa si els aliments que contenen s'han fet malbé, en lloc d'haver de dependre d'una data de consum preferent arbitrària. "En el futur, els detallistes i fins i tot els consumidors podran controlar amb més precisió la degradació dels aliments", afegeix Igartua. "Això ajudarà a reduir el malbaratament innecessari d'aliments". Autoritat Europea de Seguretat Alimentària (S'obre en una finestra nova)

S‟ha obtingut l‟aprovació per a aquesta innovació. Lequip del projecte també ha desenvolupat una eina daplicació web per a la indústria. Això ajudarà els fabricants a seleccionar el material de base biològica adequat, dacord amb les seves necessitats de rendiment i embalatge funcional. Els propers passos inclouen l'ampliació de la capacitat de fabricació per portar aquestes solucions d'envasament de base biològica al mercat. "Un altre desafiament important per al futur és desenvolupar recobriments barrera de base biològica resistents a condicions humides", diu Igartua.

Coordinadors