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 Horizonte 2020
- Páxina web do proxecto BARBARA
O proxecto BARBARA ten como obxectivo valorizar fraccións e residuos de fluxos secundarios da produción agroalimentaria para obter novos polisacáridos e aditivos funcionais. Estas materias primas foron seleccionadas 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 de bioplásticos de enxeñaría 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 a 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 contaba con 10 socios (5 de I+D, 3 pemes e 2 grandes empresas), dos cales 2 eran membros de pleno dereito do BIC e 3 eran membros asociados. O proxecto BARBARA creou con éxito oito novos materiais a partir de residuos e subprodutos agrícolas que satisfán as necesidades industriais. Mediante tecnoloxía 3D, estes novos materiais empregáronse para imprimir tres prototipos: molduras de portas e taboleiros de mandos para automóbiles (coa participación do Centro de Investigación FIAT) e moldes para unións de celosía para edificios (desenvolvidos para ACCIONA Infraestruturas). Este proxecto tamén contribuíu directamente a catro tecnoloxías facilitadoras 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 por 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 multivariantes. Estes protocolos permitiron a extracción de aceite esencial de limón, pigmentos (limón e granada) e biomordentes de granada (taninos e outros polifenois), así como a súa funcionalización e deseño para o seu uso como aditivos poliméricos. CELABOR foi a responsable da purificación dos aditivos activos e da súa descamación.
A UA tamén levou a cabo a optimización da extracción de clorofila de brócoli a escala de laboratorio mediante MAE (co apoio da UNIPG). Obtivéronse sete aditivos con funcionalidades colorantes, aromáticas, antimicrobianas ou biomordentes dos residuos agrícolas estudados no traballo realizado polos socios UA e CELABOR: aceite esencial de limón; pigmento amarelo limón; pigmentos de granada e biomordente antibacteriano de granada; pigmento verde brócoli; e extracto antimicrobiano e aditivo fortalecedor de améndoas.
En canto ao desenvolvemento de mesturas de bioplásticos de enxeñaría que combinan fraccións de polisacáridos illadas de subprodutos do millo (amidón de millo crebado e arabinoxilano de fibra de millo) e resinas de polímeros de enxeñaría (poliamidas e poliésteres) proporcionadas por NUREL, KTH optimizou e implementou os procedementos de modificación química. En total, producíronse e caracterizáronse 16 novas formulacións empregando substratos de polisacáridos BARBARA.
AITIIP levou a cabo a produción a grande escala da matriz diana final a base de amidón e PA para o molde de construción. Para este fin, seleccionouse, desenvolveuse, mellorouse e implementouse un método de enxerto. TECNOPACKAGING desenvolveu con éxito as formulacións seleccionadas a nivel de laboratorio (traballo realizado por 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: a calidade do grosor da capa e a anisotropía. Foi necesario realizar modificacións na impresora e no cabezal 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 principal de verificar o papel das condicións de procesamento no rendemento xeral da formulación producida no marco do proxecto. Tamén se avaliaron a desintegrabilidade, a reciclabilidade, a liberación de fragrancias e a actividade antimicrobiana. Producíronse tres prototipos industriais mediante procesamento FFF con materiais BARBARA: un panel frontal e un revestimento interior de portas 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 conclusións principais difundíronse a través de diversas ferramentas e canles, como un sitio web, as redes sociais, sete publicacións científicas, tres folletos, nove vídeos, quince entrevistas de radio e televisión e sete boletíns informativos (enviados ás partes interesadas cos sectores e o público obxectivo).
Desenvolveuse un plan de negocios específico para os resultados clave explotables (aqueles 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 negocios están estreitamente relacionadas coas actividades tecnolóxicas do proxecto BARBARA e inflúen directamente nas estratexias de difusión e explotación, proporcionando as directrices a seguir e aspectos clave de mercadotecnia cruciais para garantir un seguimento positivo.
O proxecto ten como obxectivo valorizar as fraccións secundarias e os residuos da produción agroalimentaria en novos polisacáridos e aditivos funcionais. Estas materias primas foron seleccionadas en función das funcionalidades avanzadas que achegan ás matrices poliméricas. Os polisacáridos extraídos serán compatibles con poliésteres e poliamidas e reforzaranse con aditivos extraídos, modificados e funcionalizados para obter formulacións de bioplásticos de enxeñaría 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 a automoción. As funcionalidades clave desenvolvidas no marco do 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 moldes e ferramentas de fabricación híbrida para aplicacións avanzadas na construción.
As innovacións de FFF serán validadas 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 no KPI 5 (4 novos materiais avanzados de base biolóxica) e no 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 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 con auga (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
- Peza de automóbil
- 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 co potencial de revolucionar a produción de novos materiais. Unha industria máis en sintonía co medio ambiente e onde se están a implementar novos procesos de extracción máis respectuosos co medio ambiente.
Outros impactos do proxecto: - MAE e SWE mostran 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 sobre o cambio climático. - O desenvolvemento de novas tecnoloxías de fabricación aditiva implica unha redución no consumo de enerxía e materiais.
Isto pódese conseguir utilizando as 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 vertedoiros.
- FUNDACION AITIIP (AITIIP)
Proxectos relacionados
