Proxecto H2020 BIOSMART: Envases intelixentes de base biolóxica para unha mellor conservación da calidade dos alimentos
- Tipo Proxecto
- Estado Cheo
- Execución 2017 -2021
- Orzamento asignado 4.950.560,00 €
- Ámbito Europeo
- Comunidade Autónoma Comunitat Valenciana; País Vasco
- Fonte principal de financiamento Horizonte 2020
- Páxina web do proxecto https://biosmart-project.eu/
A cuestión dos envases sostibles é máis crítica que nunca. O uso excesivo de plástico e materiais non reciclables provocou a degradación ambiental e unha crecente crise de residuos. Neste contexto, o proxecto BIOSMART, financiado pola UE, busca desenvolver envases de base biolóxica e compostables que cumpran os requisitos específicos das aplicacións de alimentos frescos e pretratados. Mediante a integración de tecnoloxías avanzadas, BIOSMART creará sistemas de envasado con funcionalidades activas e intelixentes melloradas, como o alixeiramento, a redución do desperdicio de alimentos, a monitorización da vida útil e a facilitación da xestión de residuos para os consumidores. En concreto, o proxecto centrarase na integración específica de varios elementos de vangarda en envases de plástico flexible multicapa de base biolóxica.
Estes elementos inclúen superficies superhidrófobas, materiais de cambio de fase microencapsulados, revestimentos de barreira, dispositivos sensores, así como compoñentes antimicrobianos e antioxidantes bioactivos. O avance do proxecto BIOSMART máis alá do estado da arte é demostrar a implementación exitosa de envases e sensores de monitorización non baseados en combustibles fósiles nos mercados de envasado de alimentos. Beneficios máis amplos para o mercado
- Acceso aberto a produtos, tecnoloxía de envasado e envasado funcionalizado para fomentar unha implementación e unha aceptación no mercado máis rápidas.
- Maior seguridade dos produtos para os consumidores con envases de base biolóxica, grazas á capacidade de monitorizar a vida útil dos alimentos.
- O intercambio de coñecementos facilitado a través da tecnoloxía de aplicacións permite a selección personalizada de deseños de envases de base biolóxica.
- O paquete BIOSMART pódese aplicar a outros sectores/categorías e segmentos de mercado como os produtos farmacéuticos, cosméticos, electrónicos, etc.
- Os comerciantes polo miúdo poden reducir o desperdicio de alimentos controlando a vida útil dos alimentos. Beneficios sociais máis amplos: a redución do desperdicio de alimentos é un problema importante para a sociedade. A seguridade dos envases de plástico é unha preocupación importante para os consumidores e a reciclaxe de produtos posconsumo supón un custo significativo para a sociedade.
- Reduce a cantidade de conservantes alimentarios colocando os ingredientes activos no envase.
- Ferramenta de deseño de envases baseada en simulación para predicir as propiedades de barreira dos envases de base biolóxica
- Reducir o desperdicio de alimentos por parte dos cidadáns cun alto impacto no aforro de custos e nos desafíos ambientais
Logros principais: O desenvolvemento de envases intelixentes, activos e funcionais de base biolóxica que aborden as demandas dun segmento selecto do mercado alimentario. Implementáronse varias funcións intelixentes (sensores, revestimentos de barreira, solucións antimicrobianas e antifúnxicas) en bandexas seladas con película en atmosfera modificada compostables e de base biolóxica para envases de peixe, xamón e queixo para controlar a vida útil dos alimentos.
Ademais, os envases laminados de papel/plástico ampliáronse mediante a implementación de revestimentos de barreira e sensores. As tecnoloxías funcionais activas e intelixentes ampliáronse para a creación de prototipos a escala piloto. A produtividade da fabricación de lipopéptidos antimicrobianos e antifúnxicos aumentou por un factor de 40, o que reduce o prezo por un factor de 50. Os ingredientes activos uníronse a películas de poliláctido (PLA) de base biolóxica e introducíronse como secantes nos envases. Ampliáronse os revestimentos biodegradables de barreira contra o osíxeno e a auga para protexer as películas de PLA. Tamén se desenvolveron sensores intelixentes para detectar concentracións de osíxeno e aminas e aplicáronse á parte interior da película superior para controlar a vida útil dos alimentos. A mellora das propiedades mecánicas da película de poliláctido (PLA) conseguiuse utilizando compostos de nanoarxila mediante procesos de extrusión de fundición a escala piloto, aumentando o módulo de Young ata un 25 % e o alongamento na fractura ata un 36 %. As propiedades de barreira tamén melloraron en relación co PLA, reducindo a taxa de transmisión de osíxeno (OTR) ata un 25 % e a taxa de transmisión de vapor de auga (WVTR) ata un 30 %.
Innovacións en envases de papel Laminouse unha película flexible biodegradable (PLA con nanoarxilas revestidas con nanocomposto biodegradable) con celulosa, aplicando sensores a fiestras transparentes. Comparouse a reciclabilidade do laminado de papel/PLA e o laminado de papel/PE, sendo o laminado de papel/PLA de celulosa máis eficiente. O laminado de celulosa/PLA reduce o impacto ambiental nun 40 % en comparación co laminado de celulosa/polietileno (PE). Monitorización da vida útil dos alimentos Aplicáronse tecnoloxías activas e intelixentes a demostradores de envases de alimentos (peixe, xamón e queixo), incluíndo ingredientes activos antimicrobianos ou antifúnxicos unidos a películas de PLA mediante plasma, revestimentos de barreira e sensores de osíxeno, dióxido de carbono e/ou amina. Utilizáronse atmosferas modificadas para prolongar a vida útil. Aplicáronse sensores para permitir un control do 100 % da composición do gas protector e monitorizar a vida útil do envase. Estudouse o impacto ambiental global da cadea de valor, incluída a selección de novos materiais.
As emisións de carbono reducíronse nun 19 % debido ao uso de plásticos de base biolóxica en comparación cos plásticos de orixe fósil. A pegada ambiental dos residuos alimentarios é moito maior que a dos bioplásticos. Desenvolvemento de protocolos e contribución á estandarización. Mellorouse o protocolo estándar para avaliar as propiedades antimicrobianas dos ingredientes activos para avaliar mellor as propiedades antimicrobianas durante as diferentes etapas da análise.
Tamén se empregaron protocolos innovadores para avaliar as preferencias dos consumidores, a avaliación sensorial e a avaliación microbiolóxica durante a degradación da vida útil dos alimentos. Desenvolveuse unha aplicación para calcular as propiedades de barreira durante a fase de deseño do envase. As actividades de comunicación e difusión descríbense no sitio web do proxecto https://biosmart-project.eu . O proceso de envasado de alimentos con sensor de osíxeno 100 % seguro e sostible recibiu a etiqueta Solar Impulse Efficient Solution!. Os PLA con nanoarxilas patentáronse antes do proxecto Biosmart. Durante o proxecto, melloraron as propiedades mecánicas e de barreira, conseguindo tamén a etiqueta Food Approval.
Os envases de alimentos actuais adoitan ser lixeiros e cumpren unhas necesidades de rendemento moi personalizadas. Non obstante, están compostos por múltiples capas diferentes de plástico, que a miúdo inclúen aluminio. Estas son difíciles de reciclar en compoñentes individuais, non abordan os problemas de residuos alimentarios nin garanten a data de caducidade dos alimentos reais. O desafío abórdase mediante o desenvolvemento dun envase altamente simplificado e totalmente compostable con propiedades mecánicas e de barreira melloradas en comparación cos envases de referencia de base biolóxica, superficies "sen adherencia" e sensores de data de caducidade reais. O novo envase é "o suficientemente bo" para diversas aplicacións alimentarias; todo o envase é "bioorgánico" para facilitar a recollida, compostaxe ou reciclaxe.
Os obxectivos do proxecto BIOSMART son desenvolver envases intelixentes de base biolóxica, compostables ou reciclables que aborden as necesidades das aplicacións de alimentos frescos e pretratados. Ademais, o novo sistema de envasado constituirá a base para adaptar o rendemento e a funcionalidade a envases alimentarios flexibles e ríxidos específicos en varios segmentos de mercado. Búscase unha abordaxe holística de ecosistemas, ofrecendo solucións que aporten un mellor rendemento e unha economía aceptable á cadea de valor e faciliten a implementación e a comercialización a grande escala. Os aspectos críticos que diferencian os envases actuais e os de mañá (totalmente de base biolóxica e compostables) son funcionalidades activas e intelixentes melloradas que permiten: peso lixeiro, redución do desperdicio de alimentos, control da vida útil e prolongada, xestión de residuos máis sinxela por parte dos consumidores, todo a un custo competitivo para o operador establecido.
Polo tanto, o proxecto BIOSMART abrangue unha estratexia para integrar selectivamente superficies superhidrófobas, materiais microencapsulados de cambio de fase, revestimentos de barreira, dispositivos sensores e novos compostos antimicrobianos e antioxidantes bioactivos en envases de base biolóxica. O proxecto Biosmart desenvolveu envases de base biolóxica reforzados con nanoarxila, que incorporan activos antimicrobianos ou antifúngicos aplicados por plasma e revestimentos de barreira innovadores. Os envases intelixentes de base biolóxica monitorízanse con sensores para controlar a vida útil dos alimentos e reducir os residuos durante a produción de envases (mediante o control de calidade) e durante o almacenamento en supermercados.
A proposta do proxecto BIOSMART ten como obxectivo desenvolver envases activos, intelixentes e biocompostables que satisfagan as necesidades das aplicacións de alimentos frescos e pretratados. Ademais, este novo sistema de envasado sentará as bases para adaptar o rendemento e a funcionalidade a envases flexibles e ríxidos específicos para alimentos en varios segmentos de mercado. Búscase unha abordaxe holística de ecosistema, ofrecendo solucións que aporten un mellor rendemento e unha rendibilidade aceptable á cadea de valor, facilitando a implementación e a comercialización a grande escala.
Os aspectos clave que diferencian os envases actuais dos envases biocompostables do futuro son as funcionalidades activas e intelixentes melloradas que permiten: envases lixeiros, redución do desperdicio de alimentos, monitorización e extensión da vida útil e xestión máis sinxela dos residuos dos consumidores, todo a un custo competitivo para o operador. Polo tanto, a proposta do proxecto BIOSMART abrangue unha estratexia para a integración selectiva de superficies superhidrófobas, materiais de cambio de fase microencapsulados, revestimentos de barreira, sensores e novos antimicrobianos e antioxidantes bioactivos en envases de plástico flexible multicapa biocompostable. Selecciónanse tres sistemas de envasado xenéricos con requisitos de rendemento específicos, definidos polos materiais actuais (por exemplo, bolsas, terrinas e bandexas de cartón/película fina).
As avaliacións do ciclo de vida correspondentes para os diferentes escenarios posibles inclúen a viabilidade económica. Finalmente, este coñecemento consolidado incorpórase a unha aplicación de simulación para a selección de materiais e o rendemento do envase mediante a optimización de todas as variables posibles para cumprir cos indicadores clave de rendemento (KPI) seleccionados.
En Europa, desperdicianse uns 88 millóns de toneladas (Ábrese nunha nova xanela) de alimentos cada ano, o equivalente ao 20 % de todos os alimentos producidos. Este desafío ambiental vese agravado polo feito de que os envases de alimentos actuais adoitan ser difíciles de reciclar. «Os envases de alimentos adoitan ser lixeiros e están compostos por varios plásticos e aluminio diferentes», explica a coordinadora do proxecto BIOINTELLIGENTE (Ábrese nunha nova xanela), Amaya Igartua, de Tekniker (Ábrese nunha nova xanela), España. «Estas capas poden ser difíciles de separar e reciclar como compoñentes individuais».
Como resultado, os envases de alimentos foron identificados como unha das maiores fontes de residuos a nivel mundial. Os estudos estimaron que un terzo de todo o plástico descartado, por exemplo, acaba no solo ou na auga doce. Outros materiais de envasado, como as tintas e os colorantes, tamén poden acabar filtrandose ao medio ambiente. Envases totalmente compostables. O proxecto BIOSMART buscou abordar este desafío desenvolvendo materiais de envasado de base biolóxica para futuras aplicacións alimentarias. O obxectivo era desenvolver materiais que se puidesen compostar facilmente e que ofrecesen o mesmo rendemento, se non mellor, que os plásticos convencionais. O proxecto recibiu financiamento da Empresa Conxunta de Industrias de Base Biolóxica, unha asociación público-privada entre a UE e a industria. «O noso obxectivo era desenvolver envases totalmente compostables con nanocompostos (ábrese nunha nova xanela), revestimentos de barreira, superficies antiadherentes e sensores que poidan comunicar con precisión a data de caducidade do produto», explica Igartua.
«Esta embalaxe pódese adaptar ás necesidades específicas de varios segmentos de mercado». O equipo do proxecto comezou identificando polímeros de base biolóxica axeitados para producir embalaxes multimateriais que se esperarían atopar nos andeis dos supermercados. Estas poderían incluír, por exemplo, bolsas para queixo ou bandexas de cartón/película fina para xamón. A continuación, realizáronse avaliacións do ciclo de vida e análises de viabilidade económica para garantir que todos os prototipos de embalaxes fosen comercialmente viables. Estes obxectivos lográronse grazas á estreita colaboración de tres universidades, tres institutos de investigación, tres pemes e dúas grandes corporacións. «Toda a cadea de valor das embalaxes de alimentos tamén estivo representada mediante a participación dun consello asesor», sinala Igartua. «Isto incluía un fabricante de resinas, o propietario dunha marca e un venda polo miúdo». Solucións intelixentes para alimentos Desenvolvéronse con éxito varias innovacións nas embalaxes de alimentos, como un laminado de base de papel, unha bandexa termoformada de base biolóxica selada cunha película superior para envasado en atmosfera modificada (MAP), recubrimentos bioactivos e de barreira para preservar a frescura dos alimentos e sensores intelixentes.
Todos os materiais de base biolóxica desenvolvidos polo proxecto poden ser cocompostados con calquera residuo alimentario despois do seu uso, o que podería levar a unha redución significativa dos residuos. Alternativamente, os alimentos e os envases poderían transformarse en biogás para xerar enerxía e calor. Unha innovación interesante é a monitorización de sensores capaces de detectar cambios nos niveis de osíxeno, amina e dióxido de carbono. Aplicados aos MAP, poderían axudar aos consumidores e aos venda polo miúdo a saber con certeza se os alimentos que conteñen se estragaron, en lugar de ter que depender dunha data de caducidade arbitraria. "No futuro, os venda polo miúdo e mesmo os consumidores poderán controlar con maior precisión a degradación dos alimentos", engade Igartua. "Isto axudará a reducir o desperdicio innecesario de alimentos". Autoridade Europea de Seguridade Alimentaria (Ábrese nunha nova xanela)
Obtivose a aprobación para esta innovación. O equipo do proxecto tamén desenvolveu unha ferramenta de aplicación baseada na web para a industria. Isto axudará aos fabricantes a seleccionar o material de base biolóxica axeitado, segundo as súas necesidades de rendemento e envasado funcional. Os seguintes pasos inclúen a ampliación da capacidade de fabricación para comercializar estas solucións de envasado de base biolóxica. «Outro reto importante para o futuro é o desenvolvemento de revestimentos de barreira de base biolóxica que sexan resistentes ás condicións de humidade», afirma Igartua.
- FUNDACION TEKNIKER
- GEA WESTFALIA SEPARATOR GROUP GMBH
- INSTITUTO TECNOLOGICO DEL EMBALAJE, TRANSPORTE Y LOGISTICA
- WIPAK WALSRODE GMBH & CO KG
- THE UNIVERSITY OF READING
- RISE RESEARCH INSTITUTES OF SWEDEN AB
- LIPOFABRIK
- TECSENSE GMBH
- UNIVERSITE DE LILLE
- HAUTE ECOLE SPECIALISEE DE SUISSE OCCIDENTALE
- PROPAGROUP SPA
- RISE INNVENTIA AB
- Sitio web do proxecto (CORDIS)
- Ficha informativa do proxecto CORDIS (pdf)
- Avaliación das actividades antiradicais e antioxidantes dos lipopéptidos produc…
- Impacto do proceso de purificación no rendemento do secado por pulverización da…
- Novo proceso continuo para a produción de biosurfactantes lipopeptídicos nun bi…
- Electroseparación de subprodutos de matadoiro: enriquecemento de péptidos antim…
- Actividade antimicrobiana dos biosurfactantes lipopeptídicos contra patóxenos t…
- Nanocompostos de nanocristais de poliéster-amida/celulosa de base biolóxica par…
- Reciclaxe de subprodutos de matadoiro: desde residuos ata conservantes alimenta…
- Valorización de subprodutos de matadoiro: modificación do grao de hidrólise par…
- Sitio web da FUNDACIÓN TEKNIKER
- Sitio web do INSTITUTO TECNOLÓXICO DE EMBALAXE, TRANSPORTE E LOXÍSTICA
- Sitio web da Universidade de Reading
- Sitio web dos INSTITUTOS DE INVESTIGACIÓN RISE DE SUECIA AB
- Sitio web de TECSENSE GMBH
- Páxina web da HAUTE ECOLE SPECIALISEE DE SUISSE OCCIDENTAL
- Sitio web de RISE INNVENTIA AB
 
 
 
 
        
   
                         
             
            