Projecte H2020 RECOVER: Desenvolupament de simbiosi biòtica innovadora per a la biodegradació i síntesi de plàstics per resoldre els reptes al final de la seva vida útil a les indústries agrícola i alimentària

Tipus Projecte
Estat Completat
Execució 2020 -2024
Pressupost assignat 5.767.400,72 €
Àmbit Europeo
Comunitat Autònoma Andalucía; Comunitat Valenciana; Madrid, Comunidad de
Font principal de finançament Horitzó 2020
Web del projecte https://recover-bbi.eu/

Descripció

La transició de la UE cap a una economia més sostenible i circular depèn dels esforços per minimitzar la generació de residus. Una economia dels plàstics més circular juga un paper clau en aquesta transició. El projecte RECOVER, finançat amb fons europeus, té per objectiu abordar l'acumulació de plàstics agrícoles i d'envasos no reciclables, així com la contaminació per microplàstics. Aplicarà solucions biotecnològiques, inclosa una combinació de microorganismes, enzims nous, cucs de terra i insectes per degradar plàstics i transformar-los en productes de valor agregat. Entre els seus objectius ambiciosos, RECOVER desenvoluparà processos per a la bioremediació de la contaminació per plàstics en sòls i compost i la biotransformació de plàstics convencionals en biofertilitzants i plàstics biodegradables per a aplicacions d'envasament agrícola i alimentari. D'aquesta manera, contribuirà a tancar el cercle a tots dos sectors productius alhora que es resolen els reptes mediambientals actuals.

El projecte RECOVER ha avançat significativament en la comprensió i la gestió dels residus plàstics agroalimentaris, tot i trobar desafiaments per assolir la biodegradació completa. Els extensos esforços per degradar el polietilè de baixa densitat i altres plàstics van revelar que la seva naturalesa recalcitrant plantejava obstacles substancials, cosa que resultava en taxes de degradació insuficients per a la viabilitat econòmica i la sostenibilitat. Tot i que els mètodes de pretractament biològic i mecànic desenvolupats no van superar completament aquests desafiaments, el projecte va avançar notablement en la creació de subproductes innovadors a partir de fluxos de residus. Un dels principals èxits del projecte va ser el desenvolupament de subproductes pràctics, com ara biofertilitzants i materials a base de quitina, que tenen valuoses aplicacions en l'agricultura i l'envasament d'aliments. Aquests avenços posen de manifest el potencial de la reutilització beneficiosa dels materials de rebuig, fins i tot quan la biodegradació completa dels plàstics continua sent inassolible. La capacitat de produir aquests subproductes representa un pas significatiu cap a les pràctiques de gestió de residus més sostenibles. El projecte també ha aconseguit avenços en el desenvolupament i la comercialització de tecnologia.

S'han aconseguit innovacions com ara els sistemes d'imatges hiperespectrals per al seguiment de residus i els models predictius per optimitzar els processos de biodegradació. Aquests avenços, juntament amb un pla de negocis per a la comercialització de les tecnologies, suggereixen un potencial per a lèxit comercial futur i el progrés continu en solucions efectives de gestió de residus. El projecte RECOVER ha aconseguit avenços notables a l'avenç de la bioeconomia europea mitjançant el desenvolupament de tecnologies innovadores per degradar plàstics no reciclables i produir nous productes de base biològica. Ha demostrat la viabilitat d'aconseguir la circularitat del plàstic mitjançant la integració d'eines biotecnològiques innovadores, cosa que dóna com a resultat bioproductes valuosos per a aplicacions d'envasament agrícola i d'aliments.

Aquests avenços prometen beneficis socials substancials. El projecte ha creat 21 llocs de treball directes i 12 d'indirectes en diversos àmbits. Des del punt de vista ambiental, RECOVER ha contribuït a reduir les emissions de gasos amb efecte d'hivernacle a través de la producció de biofertilitzants a partir de residus, ha reduït l'ús de la terra amb biopolímers a base de quitina i ha millorat la salut del sòl. Els seus esforços també donen suport a la biodiversitat i les pràctiques agrícoles sostenibles. A més, el projecte ha abordat els reptes polítics advocant per definicions i requisits més clars per als excrements d'insectes als fertilitzants en virtut de la normativa de la UE, encara que es necessiten més aclariments per a una integració completa al mercat.

Descripció de les activitats

El projecte RECOVER aborda els reptes dels residus plàstics agroalimentaris mitjançant solucions biotecnològiques innovadores. Els esforços es van dedicar a identificar els tipus de plàstics de residus agroalimentaris ia desenvolupar enfocaments logístics per gestionar-los. Es van seleccionar quatre polímers objectiu: poliestirè (PS), polietilè de baixa densitat (LDPE), polietilè lineal de baixa densitat (LLDPE) i tereftalat de polietilè (PET), per a la seva degradació i conversió. Es va establir un sistema eficient d'imatges hiperespectrals per classificar aquests plàstics. Es van identificar organismes i enzims candidats per a la biodegradació, fet que va portar al descobriment de quatre consorcis microbians capaços d'utilitzar diversos plàstics, en particular LLDPE/LDPE, i al desenvolupament de dos nous enzims amb una activitat significativa al LLDPE.

A més, es va explorar l'ús de cucs de terra per a la bioremediació del sòl i el vermicompostatge, i insectes per a la ingestió de plàstic, iniciant l'ampliació d'aquestes solucions. Es va millorar l'escalament de les formulacions de les eines biotecnològiques seleccionades i es van definir protocols per aplicar-los combinats a escala pilot. Aquestes eines es van provar tant ex situ (compostatge/vermicompostatge i cultiu d'insectes) com in situ (bioremediació de sòls) per a la degradació i conversió de residus plàstics agroalimentaris. Es van desenvolupar productes posteriors de valor afegit, com ara biofertilitzants i materials a base de quitina. Aquests esforços van ser recolzats per anàlisis tecnoeconòmiques, avaluacions de riscos i socials, i la proposta d'un pla logístic preliminar per implementar la cadena de valor de RECOVER en una àrea rural.

Tot i les proves exhaustives, no es va aconseguir la degradació completa dels plàstics dels residus agroalimentaris, especialment el LDPE. Els ajustaments als protocols de biodegradació no van donar resultats efectius en la degradació completa, tot i que es va confirmar que els plàstics podien ser modificats químicament i trencar-se en trossos més petits per cucs i insectes assistits per microorganismes. Es va desenvolupar un model predictiu per simular la biodegradació en diverses condicions. Els subproductes dels processos de biodegradació es van utilitzar per crear biofertilitzants i productes a base de quitina, com recobriments de mantel i pel·lícules d'envasament d'aliments. Aquests productes van demostrar ser eficaços per prolongar la vida útil, controlar els patògens de les plantes i promoure microorganismes beneficiosos als cultius. Per millorar la visibilitat i limpacte del projecte RECOVER, es van implementar mesures integrals de comunicació i difusió. Això va incloure una campanya de comunicació utilitzant el lloc web del projecte, les xarxes socials, comunicats de premsa i la participació en esdeveniments. Els resultats del projecte es van compartir a través de 23 publicacions científiques i diversos tallers i conferències.

A més, el projecte va buscar suport extern d'Horizon Results Booster per a dos serveis: millorar les estratègies d'explotació dels resultats clau, incloses les imatges hiperespectrals, els models predictius de biodegradació i els biofertilitzants, i desenvolupar un pla de negocis per avançar en el sistema d'imatges hiperespectrals cap a la preparació per al mercat.

Descripció contextual

El projecte RECOVER aborda el problema crític de la contaminació per plàstics, especialment dels sectors agrícola i d'envasos d'aliments, que contribueixen significativament al problema mundial dels residus plàstics.

Actualment només una petita part d'aquests residus es recicla, mentre que la majoria s'incinera, es diposita en abocadors o s'allibera al medi ambient. L'heterogeneïtat i la contaminació dels residus d'envasos d'aliments dificulten el reciclatge amb les tecnologies existents, cosa que requereix solucions innovadores per tancar el cicle dels materials plàstics. Per fer front a aquest repte, RECOVER desenvolupa eines biotecnològiques que utilitzen enzims i organismes, com ara microorganismes, cucs de terra i insectes, per degradar els residus plàstics i convertir-los en biofertilitzants i bioplàstics. Aquestes eines es proven en condicions reals per garantir que es puguin aplicar de manera efectiva a granges i municipis, promovent una economia circular. En centrar-se en la degradació i la transformació de plàstics no reciclables, el projecte busca reduir la contaminació ambiental i donar suport a les pràctiques agrícoles i d'embalatge sostenibles.

El projecte RECOVER va demostrar avenços significatius en el tractament dels residus plàstics agroalimentaris a través de solucions biotecnològiques. Mitjançant la identificació d'organismes i enzims per a la biodegradació i el desenvolupament de sistemes de classificació, el projecte estableix les bases per a una gestió innovadora dels residus plàstics. Si bé la degradació completa de certs plàstics continua sent un desafiament, el projecte va demostrar amb èxit que es poden modificar i trencar en trossos més petits i transformar-se en subproductes valuosos.

Aquests subproductes, inclosos biofertilitzants i materials a base de quitina, com testos, paquets d'aliments i pel·lícules d'encoixinat. Tot i algunes limitacions, el projecte RECOVER proporciona un camí cap a pràctiques de gestió de residus plàstics més sostenibles i eficaços.

Objectius

RECOVER és una proposta disruptiva de RIA, basada en la necessitat real de resoldre la contaminació dels camps agrícoles amb agroplàstics no biodegradables, així com millorar la gestió de residus municipals mitjançant la reducció dràstica de la fracció d'envasos que es destina a sistemes de gestió de residus no sostenibles. Pretenem assolir els nostres objectius ambiciosos aplicant solucions biotecnològiques que incloguin bioprocessos simbiòtics entre microorganismes d'alt rendiment prèviament descrits, mitjançant sistemes microbiòtics transmesos per diverses espècies d'insectes.

De fet, una de les principals innovacions de la nostra proposta és la combinació de microorganismes endògens i exògens i la seva inoculació en insectes. Això permetrà assolir majors nivells de biodegradació i, simultàniament, la conversió directa de residus plàstics agroalimentaris en subproductes d'insectes com la quitina, que es pot convertir en quitosà (de gran valor com a matèria primera per a bioplàstics i altres aplicacions industrials interessants gràcies a la seva activitat antimicrobiana). Aquest material s'utilitzarà en envasos actius, pel·lícules d'encoixinat millorades i biofertilitzants. RECOVER contribuirà a proporcionar noves solucions biotecnològiques mitjançant l'ús de microorganismes, enzims i insectes per degradar els residus d'envasos plàstics convencionals i pel·lícules agrícoles, a més de generar noves matèries primeres per a les bioindústries.

El procés s'optimitzarà i es realitzarà ex situ en reactors de compostatge (la via preferida per a plàstics no reciclables procedents de residus sòlids urbans o pel·lícules agrícoles de fàcil recol·lecció) o in situ en el cas de la bioremediació de la contaminació del sòl, per exemple, mitjançant pel·lícules d'encoixinat, cosa que contribuirà a l'eliminació a llarg termini de polímers. A més, RECOVER pot solucionar la contaminació per microplàstics tant a nivell de compostatge industrial com de sòl.

Resultats

Les indústries de lagricultura i envasat daliments consumeixen enormes quantitats de plàstic. Trobar maneres de reutilitzar aquest material i reduir els residus continua sent un gran repte. Per exemple, al voltant de la meitat dels envasos d'aliments usats que acaben a les escombraries municipals no es poden reciclar perquè contenen restes de menjar o són una barreja de diferents plàstics. Aquests residus plàstics es destinen a abocadors o incineració i, sovint, poden acabar a terra. "Les rutes de reciclatge actuals són insuficients per fer front a aquests problemes", explica RECUPERAR la coordinadora del projecte, María López, de la Universitat d'Almeria a Espanya. "Necessitem trobar noves solucions". RECOVER va rebre finançament de l'Empresa Comuna per a les Bioindústries, una associació publicoprivada entre la UE i la indústria. Convertir els residus plàstics en productes útils.

En resposta a això, RECOVER ha estat pionera en noves maneres de convertir els residus plàstics en productes útils i eliminar la contaminació plàstica existent. Per això, es van emprar solucions biològiques. "Les nostres eines eren microorganismes, insectes i cucs de terra", diu López. "Combinem les seves capacitats naturals per transformar i eliminar el plàstic a tres escenaris clau". El primer escenari es va centrar en el plàstic que no es pot reciclar fàcilment. Es va tastar una combinació d'insectes i microorganismes que se sap que s'alimenten i es descomponen el plàstic.

Aquest còctel biològic es va utilitzar per descompondre els residus plàstics, per crear un ventall de noves possibilitats. Fems dels insectes que s'alimenten de plàstic coneguts com a excrement d'insectes es va utilitzar per a la preparació de fertilitzants, mentre que la quitina, un compost antimicrobià extret d'exoesquelets d'insectes, es va utilitzar per produir envasos d'aliments biodegradables. "Aquest envàs d'aliments també pot allargar la vida útil dels aliments perquè té propietats antimicrobianes", afegeix López. "Provem això en pit de pollastre al projecte". La quitina i fins i tot parts dels insectes també es van utilitzar per produir pel·lícules per a l'agricultura i testos biodegradables, respectivament. "La idea és que aquests tests es puguin utilitzar juntament amb l'abonament produït a partir d'excrements d'insectes", explica López. Eliminació de la contaminació dels residus orgànics Un segon escenari va analitzar els fluxos de deixalles orgàniques, que sovint contenen plàstic. Aquesta contaminació pot ser difícil de separar i eliminar, cosa que resulta en la contaminació plàstica al compost.

Per fer front a això, el projecte va utilitzar un tipus particular de cuc de terra, juntament amb microorganismes, per eliminar aquest plàstic. "Els microorganismes poden actuar com a probiòtics per als cucs de terra, ajudant-los a alimentar-se del plàstic i convertir-lo en fertilitzant", assenyala López. "Aquest compost es pot combinar amb les deixalles d´insectes del nostre primer escenari per produir un compost d´alt valor". El tercer escenari consistia a eliminar la contaminació plàstica del sòl, aquesta vegada utilitzant una espècie diferent de cuc de terra.

El projecte també va analitzar formes de controlar i modelitzar la contaminació per microplàstics al sòl i al compost. Testos, fertilitzants i envasos d'aliments biodegradables Els èxits clau del projecte van incloure el desenvolupament d'un dispositiu per al control de microplàstics, testos biodegradables, fertilitzants i pel·lícules per a l'envasament d'aliments. "Tots aquests productes estan avançant cap a la comercialització", remarca López. "No obstant, eliminar el plàstic del terra va resultar ser més desafiador". Això és una cosa del que López creu que el públic hauria de ser conscient. "Els plàstics estan al medi ambient, i encara queda feina per fer aquí", afegeix. "El nostre enfocament, tot i això, podria ser part d'una solució futura".

De fet, se n'ha après molt a través del projecte RECOVER. "Hi ha moltes solucions biològiques que podrien fer-se servir per ajudar-nos a assolir els nostres objectius de reciclatge", diu López. "Aquesta és la punta de l'iceberg, des del punt de vista de la biotecnologia".

Coordinadors