Proxecto H2020 BioBarr: Novos materiais de envasado de alimentos de base biolóxica con propiedades de barreira melloradas – BioBarrier
- Tipo Proxecto
- Estado Cheo
- Execución 2017 -2021
- Orzamento asignado 3.253.437,5 €
- Ámbito Europeo
- Fonte principal de financiamento Horizonte 2020
- Páxina web do proxecto Proyecto BioBarr
Para preservar o medio ambiente, a industria do envasado de alimentos está a experimentar unha transformación co desenvolvemento de materiais avanzados de base biodegradables e de base biolóxica. Os polihidroxialcanoatos (PHA) son bos candidatos, pero as insuficientes propiedades de absorción de humidade e de barreira limitaron o seu uso como materiais de envasado de alimentos, o que impediu a súa adopción xeneralizada como substitutos dos polímeros convencionais.
O proxecto BioBarr, financiado pola UE, ten como obxectivo mellorar as funcionalidades de barreira dos PHA e validar novos materiais para o envasado de produtos de panadería seleccionados, que se utilizarán como "estudos de caso", co obxectivo de aumentar a súa vida útil. Para mellorar o rendemento da barreira para aplicacións de envasado de alimentos, BioBarr explorará varios tratamentos superficiais, así como unha nova técnica que emprega a laminación de PHA con ácido poliláctico.
Baseándose nas actividades levadas a cabo durante os 54 meses do proxecto, este produciu un prototipo dun carrete de envasado flexible baseado en PHB, de base biolóxica, compostable e biodegradable, compatible para o contacto con alimentos, imprimible con tintas convencionais a base de solventes e compostables, funcionalizado con multicapas ou tratamentos superficiais, axeitado para aplicacións no sector alimentario para produtos de curta vida útil. As propiedades de barreira aínda precisan mellorar, e o problema de fraxilidade que se menciona a miúdo na literatura sobre estes poliésteres é difícil de superar, o que tamén limita o rendemento mecánico da solución de envasado final.
A comida é o único tipo de produto que cada persoa adoita consumir 3 veces ao día; En consecuencia, en termos de volume, os envases de alimentos representan case o 50 % do total de residuos de envases, o que supón unha gran cantidade (Vimal Katizar, 2017). Os produtos de envasado tradicionais que se empregan no mercado alimentario están compostos nun 99 % por plásticos de orixe fósil e só nun 1 % por bioplásticos.
Non obstante, este uso indiscriminado de películas sintéticas para envases causou un grave problema ecolóxico. Como impulsores activos do desenvolvemento sostible, o Consorcio BioBarr uniu forzas para buscar proactivamente alternativas ás materias primas de orixe fósil para o seu uso no sector do envasado de alimentos, contribuíndo de forma innovadora a abordar os desafíos económicos e ambientais que supón o uso de combustibles fósiles.
O proxecto BioBarr ten como obxectivo desenvolver, ao longo de 54 meses a nivel europeo, un novo sistema de envasado de alimentos baseado na innovadora familia de biopolímeros de polihidroxialcanoato (PHA). O biopolímero, derivado da fermentación bacteriana natural de residuos ou subprodutos agrícolas, servirá como soporte para a posterior funcionalización, baseada en tratamentos superficiais ou laminación, para crear un envase ambientalmente sostible capaz de garantir unha conservación óptima dos alimentos. Esta solución é unha alternativa potencial ás actuais solucións de envasado baseadas en combustibles fósiles, como o PP ou o PE.
Probáronse tratamentos de funcionalización innovadores tendo en conta os criterios aplicados aos materiais convencionais de envasado de alimentos: propiedades de barreira (auga, gases, luz, aroma) pero tamén propiedades ópticas, resistencia, propiedades de soldadura e moldeo, propiedades de marcado e impresión, requisitos de migración/escalpado, propiedades de resistencia química e á temperatura, maquinabilidade, vida útil en aplicacións finais, relación custo/beneficio, sustentabilidade de mercado, ambiental e económica do proceso. No proxecto participaron empresas e centros de investigación de catro países da UE, capaz de abarcar toda a cadea de valor. O coordinador do proxecto é Tecnoalimenti, unha organización de investigación alimentaria con máis de 40 anos de experiencia en investigación da industria alimentaria e proxectos multidisciplinares.
BioBarr céntrase no desenvolvemento de novos materiais de envasado de alimentos biodegradables e de base biolóxica mediante a mellora das funcionalidades de barreira dos biopolímeros de PHA (polihidroxialcanoatos) e a validación do novo material na industria alimentaria. Os PHA son un substituto potencial dos polímeros convencionais, xa que posúen propiedades similares; En comparación co ácido poliláctico (o material de base biolóxica/biodegradable máis empregado), os PHA mostran unha maior biodegradabilidade e mellores propiedades funcionais e resistencia mecánica. Non obstante, as aplicacións dos PHA como materiais de envasado de alimentos están suxeitas a algunhas limitacións. A PHA mostra valores de transmitancia medios para O2 e H2O, mentres que moitos dos factores máis críticos para algúns alimentos (como produtos secos como os de panadería) en relación co envasado son a absorción de humidade, que leva á perda de crocância e á oxidación das graxas.
Para superar este factor limitante nas aplicacións alimentarias de PHA, BioBarr ten como obxectivo mellorar as propiedades de barreira de vapor e gases do PHA mediante a funcionalización do material. Na primeira liña de investigación, a abordaxe consiste en empregar materiais biodegradables con propiedades axeitadas para seren compostos en estruturas multicapa específicas para a categoría de produto alimenticio que se vai envasar, co fin de optimizar as propiedades funcionais. A innovación consiste en laminar PHA con PLA (ácido poliláctico). A segunda liña de investigación complexa en BioBarr son os tratamentos superficiais (metalización de nanoformas con AlOx ou SiOx ou proceso de metalización de aluminio) de películas de PHA. Os novos materiais serán validados nun número limitado de produtos alimenticios do sector da panadería, que representan diferentes requisitos de vida útil e durabilidade, co obxectivo de aumentala polo menos nun 10 %. O impacto final será a creación dunha nova cadea de valor baseada na biotecnoloxía.
A proposta ten en conta as necesidades e as oportunidades de crecemento das partes interesadas que operan en cada paso da cadea de valor: produtores de bioplásticos, empresas de extrusión e filmación, convertidores, produtores de tinta e usuarios finais da industria alimentaria.
Os residuos de envases de alimentos son un importante contaminante ambiental e proceden de envases non degradables, como o plástico. Polo tanto, existe unha necesidade urxente de alternativas ás materias primas baseadas en combustibles fósiles na industria do envasado de alimentos. Envases de alimentos de base biolóxica Os materiais de envasado de alimentos deben garantir a protección dos alimentos, a frescura e a calidade xeral durante o transporte e o almacenamento.
O proxecto BioBarr, financiado pola UE, centrouse nos polihidroxialcanoatos (PHA), producidos convencionalmente por bacterias non patóxenas en condicións de limitación de nutrientes. Baseándose nunha revisión bibliográfica, os investigadores descubriron que un membro da familia PHA é un bo candidato para substituír o polipropileno e o polietileno e, a diferenza dos seus homólogos baseados en fósiles, é biodegradable tanto no solo como na auga de mar. «A idea era implementar unha biotecnoloxía de fermentación bacteriana para residuos derivados de procesos industriais que involucran remolacha azucreira, como o melazo e os seus zumes, para extraer PHA», explica Marianna Faraldi, coordinadora do proxecto e investigadora principal en Tecnoalimenti. Os investigadores estudaron a procesabilidade dos PHA en po, gránulos e despois en películas flexibles. Isto revelou a súa funcionalización para tratamentos superficiais ou laminación para mellorar as propiedades de barreira contra o osíxeno e o vapor de auga. BioBarr tamén estudou as súas propiedades, resistencia, biodegradabilidade e cumprimento das normas de seguridade. Durante o proxecto, adquiríronse coñecementos técnicos significativos, ao tempo que se desenvolveron novos métodos para mellorar o estado da arte.
O tratamento superficial dos PHA con óxido de aluminio ou silicio non comprometeu a biodegradabilidade, a característica clave dos PHA. "Tras 54 meses de investigación, o desenvolvemento de material de envasado de base biolóxica compostable e biodegradable con propiedades de barreira suficientes para produtos alimenticios segue a ser un reto", subliña Faraldi. O consorcio desenvolveu un carrete de envasado flexible biodegradable a base de PHA con características prometedoras que cumpre coa lexislación vixente sobre envasado de alimentos. Non obstante, aínda non se pode explotar nunha ampla gama de aplicacións no sector alimentario debido ás súas limitadas propiedades de barreira e aos problemas de fraxilidade que aínda non se resolveron. Necesítase máis investigación. Non obstante, o PHA ten o potencial de producirse a partir de residuos agrícolas ou de procesamento de alimentos en lugar de azucre, o que leva á ampliación de escala do proceso. De cara ao futuro, aínda que os custos seguen sendo elevados en comparación coas solucións baseadas en combustibles fósiles, o investimento previsto por parte dos provedores de PHA, xunto coa crecente demanda de bioplásticos por parte dos consumidores, reducirá eficazmente o custo final dos envases de base biolóxica resultantes. Unha nova biotinta para envases de alimentos. Os adhesivos e as tintas empregados nas solucións de envasado biodegradables tamén deben ser biodegradables ou a súa cantidade debe representar un máximo do 5 % do total do envase.
Outro obxectivo clave do proxecto BioBarr foi substituír as resinas sintéticas e os pigmentos orgánicos, mantendo unha boa imprimibilidade e adhesión ao substrato polimérico. O proxecto probou resinas de diferentes fontes biolóxicas, como proteína de soia, proteína de leite, amidón de arroz e emulsións de ácido poliláctico. Xeraron prototipos de biotintas totalmente compostables que cumprían os requisitos técnicos para a implementación industrial. Os prototipos de tinta demostraron a capacidade de imprimir tanto en material de envasado convencional como baseado en biopolímeros. BioBarr recibiu financiamento da Empresa Conxunta para as Industrias de Base Biolóxica, unha asociación público-privada entre a UE e a industria.
O resultado final de BioBarr é un novo envase de base biolóxica, totalmente compostable e biodegradable para aplicacións alimentarias. As solucións innovadoras aplicadas neste proxecto refírense á combinación intelixente de elementos tecnolóxicos avanzados:
- Un material biodegradable transmitido por bacterias.
- Novas tecnoloxías de tratamento de revestimentos.
- Biotinta completamente biodegradable para envases de alimentos.
A análise comparativa realizada durante os primeiros 36 meses do proxecto, así como o estudo do entorno operativo, esbozaron un debate sobre os posibles escenarios aos que se enfrontará BioBarr unha vez finalizado o proxecto. Se consideramos que:
- A industria alimentaria está interesada nos bioplásticos.
- Os consumidores tamén tenden a atribuír significados positivos a este termo, especialmente en relación co impacto ambiental, e están dispostos a seleccionar produtos envasados en envases ecolóxicos e pagar máis (aínda que non supere o 10 %).
- A lexislación xeralmente favorece solucións como a proposta por BioBarr, e as previsións auguran un aumento gradual pero significativo da produción de PHA, do 1,8 % actual ao 6,4 %.
Podemos dicir que nun futuro próximo as posibilidades de éxito no mercado son altas. Aínda que se acadaron resultados significativos, a solución de BioBarr aínda non se pode considerar lista para a súa comercialización. De feito, aínda hai algunhas lagoas. Ao superalos, pasando do actual TRL 5 ao 7-8, a comercialización será posible.
- TECNOALIMENTI SCPA (TCA)
Proxectos relacionados
