Proxecto H2020 BARBARA: Biopolímeros con funcionalidades avanzadas para pezas de construción e automoción procesadas mediante fabricación aditiva
- Tipo Proxecto
- Estado Cheo
- Execución 2017 -2020
- Orzamento asignado 2.603.861,25 €
- Ámbito Europeo
- Fonte principal de financiamento H2020
- Páxina web do proxecto BARBARA
O proxecto BARBARA pretende valorizar fraccións e residuos de correntes secundarias da produción agroalimentaria para obter novos polisacáridos e aditivos funcionais. Estas materias primas seleccionáronse en función das funcionalidades avanzadas que podían proporcionar ás matrices poliméricas. Os polisacáridos extraídos fixéronse compatibles con poliésteres e poliamidas, e reforzáronse con aditivos extraídos, modificados e funcionalizados para obter formulacións bioplásticas de enxeñería adaptadas aos procesos actuais de fabricación de filamentos fundidos (FFF).
O obxectivo do proxecto BARBARA é desenvolver novos materiais bioplásticos de enxeñaría de base biolóxica para a súa validación en prototipos funcionais con propiedades avanzadas para os sectores da construción e da automoción. BARBARA contribuíu directamente ao KPI 5 do documento SIRA (4 novos materiais avanzados de base biolóxica) e ao KPI 6 (3 produtos de consumo validados a través de 2 novas cadeas de valor para FFF).
O consorcio BARBARA contou con 10 socios (5 I+D, 3 pemes e 2 grandes empresas), dos cales 2 eran socios de pleno dereito do BIC e 3 eran asociados. O proxecto BARBARA creou con éxito oito novos materiais a partir de residuos e subprodutos agrícolas que satisfacen as necesidades industriais. Mediante a tecnoloxía 3D, estes novos materiais utilizáronse para imprimir tres prototipos: molduras de portas e cadros de instrumentos para automóbiles (coa participación do Centro de Investigación FIAT) e moldes para unións de truss para edificios (desenvolvidos para ACCIONA Infraestruturas). Este proxecto tamén contribuíu directamente a catro tecnoloxías habilitantes clave: biotecnoloxía, nanotecnoloxía, materiais avanzados e tecnoloxías de fabricación avanzadas, que constitúen a base dunha ampla gama de industrias.
Os socios de BARBARA extraeron e caracterizaron aditivos funcionais de residuos agrícolas de limón e granada, derivados de residuos de froitas descartados polos agricultores españois e subministrados por FECOAM. O equipo da UA foi o responsable de desenvolver e optimizar protocolos de extracción asistida por microondas (MAE) a escala de laboratorio para residuos agrícolas de limón e granada mediante deseños experimentais multivariados. Estes protocolos permitiron a extracción de aceite esencial de limón, pigmentos (limón e granada) e biomordantes de granada (taninos e outros polifenois), así como a súa funcionalización e deseño para o seu uso como aditivos poliméricos. CELABOR encargouse da depuración dos aditivos activos e da súa descalcificación.
A optimización da extracción de clorofila do brócoli a escala de laboratorio mediante MAE tamén foi realizada pola UA (co apoio da UNIPG). Dos residuos agrícolas estudados nos traballos realizados polos socios UA e CELABOR obtivéronse sete aditivos con funcionalidades colorantes, aromáticas, antimicrobianas ou biomordantes: aceite esencial de limón; pigmento amarelo limón; pigmentos de granada e biomordante antibacteriano de granada; pigmento verde brócoli; e extracto antimicrobiano e aditivo fortalecedor de améndoas.
En canto ao desenvolvemento de mesturas de bioplásticos de enxeñería que combinan fraccións de polisacáridos illadas de subprodutos de millo (almidón de millo craqueado e arabinoxilano de fibra de millo) e resinas poliméricas de enxeñería (poliamidas e poliésteres) proporcionadas por NUREL, KTH optimizou e implementou os procedementos de modificación química. En total, producíronse e caracterizaron 16 novas formulacións utilizando substratos de polisacáridos BARBARA.
A AITIIP levou a cabo a produción a gran escala da matriz obxectivo final a base de amidón e PA para o molde de construción. Para iso, seleccionouse, desenvolveuse, mellorou e implantouse un enfoque de enxerto. TECNOPACKAGING desenvolveu con éxito as formulacións seleccionadas a nivel de laboratorio (traballo realizado pola UNIPG) como as mellores candidatas para os prototipos finais de impresión 3D. Producíronse 8 materiais (33 bobinas). AITIIP desenvolveu un novo cabezal de impresora 3D, deseñado especificamente para superar as debilidades da fabricación de filamentos fundidos: calidade do espesor da capa e anisotropía. Foron necesarias modificacións na impresora e no dispositivo da cabeza de impresión para optimizar o proceso de impresión e as propiedades da mostra.
Tamén se realizou a caracterización mecánica das mostras inxectadas e impresas en 3D, co obxectivo primordial de verificar o papel das condicións de procesamento no rendemento global da formulación producida no marco do proxecto. Tamén se avaliou a disgregabilidade, reciclabilidade, liberación de fragancias e actividade antimicrobiana. Producíronse tres prototipos industriais mediante o procesado FFF con materiais BARBARA: unha faixa e unha moldura de porta interior para o sector da automoción, e un molde para o sector da construción. Todos os prototipos foron validados con éxito por CRF e ACCIONA.
As principais conclusións difundíronse a través de diversas ferramentas e canles, incluíndo un sitio web, redes sociais, sete publicacións científicas, tres folletos, nove vídeos, quince entrevistas radiofónicas e televisivas e sete boletíns (enviados aos grupos de interese con sectores e públicos obxectivo).
Desenvolveuse un plan de negocio específico para os resultados clave explotables (os que representan un negocio potencial) para impulsar a xeración de valor do proxecto BARBARA para os distintos socios e partes interesadas da cadea de valor. As actividades asociadas ao Plan de Empresa están estreitamente relacionadas coas actividades tecnolóxicas do proxecto BARBARA e inflúen directamente nas estratexias de difusión e explotación, proporcionando as pautas a seguir e aspectos clave de marketing cruciais para garantir un seguimento positivo.
O proxecto pretende valorizar fraccións secundarias e residuos da produción agroalimentaria en novos polisacáridos e aditivos funcionais. Estas materias primas foron seleccionadas en función das funcionalidades avanzadas que proporcionan ás matrices poliméricas. Os polisacáridos extraídos compatibilizaranse con poliésteres e poliamidas e reforzaranse con aditivos extraídos, modificados e funcionalizados para obter formulacións bioplásticas de enxeñería adaptadas aos procesos actuais de fabricación de filamentos fundidos (FFF).
O obxectivo do proxecto BARBARA é desenvolver novos materiais bioplásticos de enxeñaría de base biolóxica para a súa validación en prototipos funcionais con propiedades avanzadas para os sectores da construción e da automoción. As funcionalidades clave desenvolvidas baixo o enfoque BARBARA permitirán mellorar as propiedades mecánicas, térmicas, estéticas e de benestar dos novos polímeros de enxeñaría de base biolóxica. Demostradores seleccionados de pezas de uso final directo para o sector da automoción e de moldes e ferramentas de fabricación híbrida para aplicacións de construción avanzadas.
As innovacións de FFF validaranse durante o proxecto para mellorar o rendemento dos materiais de base biolóxica BARBARA mediante esta tecnoloxía e satisfacer as altas demandas dos sectores industriais. O proxecto BARBARA contribuirá directamente a acadar o obxectivo de SIRA en KPI 5 (4 novos materiais avanzados de base biolóxica) e KPI 6 (3 produtos de consumo validados a través de 2 novas cadeas de valor para FFF). O consorcio BARBARA está formado por 11 socios (5 IDT, 3 pemes e 3 grandes empresas) que representan a 1 membro de pleno dereito do BIC, 1 en proceso de contratación e 3 asociados, nun proxecto de 36 meses cun orzamento de 2.770.750 €.
Conseguíronse varios resultados clave:
- Extracción subcrítica en agua (SWE) de arabinoxilano a partir de fibra de millo
- Nanopigmentos funcionalizados (arxilas máis colorantes), antimicrobianos e aceites esenciais
- Filamento funcionalizado de base biolóxica para o proceso FFF
- Dispositivo de cabeceira
- Parte automotriz
- Pezas de construción (moldes para RTM)
O proxecto BARBARA contribuíu á creación de dúas novas cadeas de valor, así como ao desenvolvemento dunha industria moderna, innovadora e con visión de futuro con potencial para revolucionar a produción de novos materiais. Unha industria máis acorde co medio ambiente e onde se están implantando novos procesos de extracción máis respectuosos co medio ambiente.
Outros impactos do proxecto: - MAE e SWE presentan fortes vantaxes en termos de rendemento ambiental en comparación cos procesos de extracción tradicionais. - O estudo comparativo de ACV realizado en todas as formulacións mostra que as baseadas na matriz INZEA teñen un menor impacto global e, en particular, o menor impacto no cambio climático. - O desenvolvemento de novas tecnoloxías de fabricación aditiva implica unha redución do consumo de enerxía e material.
Isto pódese conseguir mediante a utilización de capacidades de fabricación aditiva para crear estruturas complexas e reducir a cantidade de residuos no proceso. A replicabilidade con outros residuos agrícolas axudará ás políticas europeas a reducir os requisitos de vertedoiro.
- FUNDACION AITIIP (AITIIP)
Proxectos relacionados
