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Proyecto HORIZONTE EUROPA ZeroF: Desarrollo de recubrimientos libres de PFAS, verificados, seguros y sostenibles para aplicaciones textiles de envasado de alimentos y tapicería

  • Tipo Proyecto
  • Estado Firmado
  • Ejecución 2023 -2025
  • Presupuesto asignado 4.998.888,5 €
  • Alcance Europeo
  • Comunidad Autónoma Cataluña
  • Principal fuente de financiación Horizonte Europa 2021-2027
  • Sitio web del proyecto https://doi.org/10.3030/101092164
Descripción

Comúnmente utilizadas en la industria textil, las sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas (PFAS) se asocian con problemas de salud que deben tenerse en cuenta. En este contexto, el proyecto ZeroF, financiado con fondos europeos, desarrollará alternativas de recubrimiento seguras y sostenibles desde el diseño (SSbD) para sustituir a los compuestos PFAS en las cadenas de valor de los envases de alimentos y los textiles de tapicería. Los recubrimientos SSbD tendrán una capacidad limitada de absorción de agua, alta resistencia al aceite/grasa para el embalaje y alta repelencia al agua/aceite para los textiles. El proyecto utilizará materias primas renovables y compuestos no tóxicos, y mejorará la eficiencia del proceso mediante la sustitución de PFAS por ésteres de ácidos grasos de celulosa para el embalaje e híbridos orgánicos-inorgánicos a base de silano para los textiles. ZeroF incluye tres líneas de trabajo: envasado de alimentos, textiles de tapicería y análisis SSbD (que abarca aspectos de seguridad, medioambientales, económicos y sociales). El proyecto está a mitad de camino y los resultados del extenso trabajo realizado con la síntesis de polímeros / complejos orgánico-inorgánicos y la derivación de biomateriales se están probando actualmente con los requisitos específicos de la aplicación. 

Las principales mejoras con respecto al estado actual de la técnica han sido: Desarrollo de sistemas Ormocer a base de agua, que podrían utilizarse en la industria textil, donde la industria se ha alejado de los disolventes debido a las razones de seguridad y medioambientales Mejora de las propiedades de Ormocer para que coincidan mejor con las propiedades de PFAS. Esto permitiría a los fabricantes de tejidos y prendas de vestir sustituir los sistemas basados en PFAS por alternativas menos dañinas Desarrollo de nuevos polisacáridos modificados y formulaciones de recubrimientos. La información desarrollada ha aportado al equipo del proyecto un valioso conocimiento de las relaciones estructura-propiedad y nos ha permitido aumentar el rendimiento de los recubrimientos, sin aumentar el coste ni implicar una carga adicional para el medio ambiente

Descripción de actividades

ZeroF detalla una serie de sofisticadas actividades experimentales y avances notables en el campo de las soluciones de biomateriales. La atención se ha centrado principalmente en la síntesis de complejos de base biológica y orgánico-inorgánicos, así como en diversas ceras de base biológica. Este trabajo tuvo como objetivo dilucidar las intrincadas relaciones entre las condiciones y propiedades de los recubrimientos, junto con la evaluación de la capacidad de fabricación de los recubrimientos. Un logro notable incluye el desarrollo de un sistema de recubrimiento de base biológica que utiliza ésteres de ácidos grasos polisacáridos. Este sistema se exploró a través de una variedad de polisacáridos, cadenas de ácidos grasos y grados de sustitución para optimizar su rendimiento. En el ámbito de los recubrimientos híbridos orgánico-inorgánicos, se ha avanzado en la formulación de soluciones a base de agua que sean compatibles con los usos finales textiles y en el desarrollo de nuevas soluciones que mejoren la hidrofobicidad y el rendimiento oleofóbico. Este avance es crucial para mejorar la seguridad, la sostenibilidad y la funcionalidad de los recubrimientos. ZeroF hace hincapié en los esfuerzos de colaboración con los socios y en el proyecto hemos dedicado especial atención a compartir información y material entre los socios. Por ejemplo, en el sector del embalaje, el flujo de trabajo ha proporcionado varios lotes del sistema de recubrimiento establecido para su posterior desarrollo y aplicación en revestimientos textiles y viceversa. 

Además, la exploración de bioceras en procesos húmedos ha sido fundamental para comprender sus características de rendimiento, tanto en aplicaciones de recubrimiento como en adiciones húmedas. A escala de laboratorio, se ha logrado una buena hidrofobicidad y rendimiento oleofóbico para textiles con ángulos de contacto comparables a los sistemas de PFAS y se están realizando pruebas específicas para cada aplicación. En el lado del embalaje, se han establecido nuevas configuraciones de recubrimiento en polvo y los resultados de laboratorio son muy prometedores en el caso del vapor de agua y la prueba de Cobb. Se están llevando a cabo desarrollos adicionales para garantizar una buena barrera al aceite, así como resultados de KIT. Además, en ZeroF hemos iniciado la primera iteración de la implementación del marco Safe and Sustainable by Design (SSbD) por parte del consorcio. Esta iniciativa es de gran importancia para el desarrollo de políticas, ya que apoya planes de acción clave como el Pacto Verde, la Estrategia de Sostenibilidad de las Sustancias Químicas, la Contaminación Cero y la Economía Circular.

Descripción contextual

ZeroF desarrolla alternativas de recubrimiento seguras y sostenibles por diseño (SSbD) para reemplazar los compuestos PFAS en las cadenas de valor de envases de alimentos y textiles de tapicería. Los recubrimientos desarrollados tendrán una absorción de agua limitada, una alta resistencia al aceite / grasa para el empaque y una alta repelencia al agua y al aceite para los textiles. Proponemos el desarrollo de recubrimientos a partir de precursores a precios razonables para que el producto final permanezca por debajo del aumento objetivo del 20% en comparación con las alternativas actuales. Para alcanzar el objetivo de impacto ambiental de >25% de mejora, utilizamos materias primas renovables, compuestos no tóxicos y mejoramos la eficiencia de los procesos. Los PFAS se sustituyen por dos productos químicos, ésteres de ácidos grasos de celulosa para envases e híbridos orgánicos-inorgánicos a base de silano para textiles. El proyecto incluye tres líneas de trabajo: envasado de alimentos, textiles de tapicería y análisis SSbD. 

Tanto el envasado de alimentos como el flujo de trabajo textil siguen un camino similar (desarrollo químico, formulación, recubrimiento y validación). El análisis SSbD analiza activamente los datos relativos a los impactos medioambientales (Análisis del Ciclo de Vida, Coste del Ciclo de Vida y Huella Ambiental) y la toxicología (por ejemplo, peligro y ley, principios de la Toxicología Verde). Los métodos computacionales se emplean para modelar la toxicología y el rendimiento de los productos químicos desarrollados in silico, para reducir las pruebas in vitro y para generar herramientas para el proceso de certificación y estandarización. La certificación y la hoja de ruta regulatoria se desarrollan para identificar futuras necesidades regulatorias y brechas de conocimiento. Los modelos SSbD se desarrollan dentro del marco sugerido por la CE para adaptarse fácilmente a otros sectores más allá del alcance del proyecto. El consorcio está formado por una combinación de socios industriales y de investigación capaces de cubrir las cadenas de valor de los envases y los revestimientos textiles, incluidos los usuarios finales.

Objetivos

ZeroF desarrolla alternativas de recubrimiento seguras y sostenibles por diseño (SSbD) para reemplazar los compuestos PFAS en las cadenas de valor de envases de alimentos y textiles para tapicería. Los recubrimientos desarrollados presentarán una absorción de agua limitada, alta resistencia a aceites y grasas para el envasado y alta repelencia al agua y al aceite para los textiles. Proponemos el desarrollo de recubrimientos a partir de precursores de precio razonable, con un coste estimado de aprox. 0,2-0,4 €/m² en el producto final, lo que cumple con el objetivo de aumento del 20 % en comparación con las alternativas actuales. Para alcanzar el objetivo de impacto ambiental de una mejora superior al 25 %, utilizamos materias primas renovables, compuestos no tóxicos y mejoramos la eficiencia del proceso. Los PFAS se sustituyen por dos productos químicos: ésteres de ácidos grasos de celulosa para el envasado e híbridos orgánicos-inorgánicos a base de silano para los textiles. 

El proyecto incluye tres líneas de trabajo: envasado de alimentos, textiles para tapicería y análisis SSbD. Tanto los flujos de trabajo de envasado de alimentos como los de textiles siguen un proceso similar (desarrollo químico, formulación, recubrimiento y validación). El análisis SSbD analiza activamente los datos relativos a los impactos ambientales (Análisis del Ciclo de Vida, Coste del Ciclo de Vida y Huella Ambiental) y la toxicología (p. ej., riesgos y legislación, principios de Toxicología Verde). Se emplean métodos computacionales para modelar la toxicología y el rendimiento de las sustancias químicas desarrolladas in silico, reducir los ensayos in vitro y generar herramientas para los procesos de certificación y estandarización. Se desarrolla una hoja de ruta de certificación y normativa para identificar futuras necesidades regulatorias y lagunas de conocimiento. Los modelos SSbD se desarrollan dentro del marco sugerido por la CE para facilitar su adaptación a otros sectores más allá del alcance del proyecto. El consorcio está compuesto por una combinación de socios de investigación e industriales capaces de cubrir las cadenas de valor de los envases y los recubrimientos textiles, incluyendo a los usuarios finales.

Resultados

A medida que la UE se prepara para endurecer la normativa sobre las sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas (PFAS) en 2026, comienza la carrera por las alternativas más seguras. ZeroF reúne a 12 socios de investigación e industria de nueve países, coordinados por el principal centro de investigación de Finlandia VTT. Su objetivo es desarrollar recubrimientos seguros y sostenibles sin PFAS para envases de alimentos y textiles de tapicería, manteniendo las propiedades beneficiosas de los recubrimientos tradicionales. "Necesitamos soluciones que funcionen tan bien como las PFAS, sin riesgos", dice Miika Nikinmaa, líder de soluciones de biomateriales en VTT. "La industria tiene que adaptarse rápidamente a las próximas regulaciones para garantizar que la seguridad y el rendimiento no se vean comprometidos". Marcos y resultados ZeroF utiliza el método Marco seguro y sostenible desde el diseño (SSbD) de la Centro Común de Investigación (JRC) para desarrollar materiales, optimizar formulaciones y evaluar la seguridad, el rendimiento y la sostenibilidad. Este enfoque garantiza que los recubrimientos desarrollados sean eficaces, respetuosos con el medio ambiente, seguros y cumplan con las normas reglamentarias. El proyecto se centró en la creación de recubrimientos híbridos orgánicos-inorgánicos para textiles y soluciones de barrera avanzadas para envases moldeados. Los investigadores han mejorado la resistencia al agua de los textiles sin PFAS y están explorando una química innovadora para mejorar la repelencia al aceite. 

Hasta ahora, el equipo ha logrado avances significativos en el desarrollo de recubrimientos sin PFAS para textiles y empaques, incluido un producto llamado ORMOCER®, y recubrimientos a base de ésteres de ácidos grasos de carbohidratos que demuestran una excelente resistencia al agua y al aceite. ZeroF ha eliminado los disolventes nocivos, ha sustituido los catalizadores peligrosos y ha optimizado las formulaciones con aditivos y polímeros avanzados para garantizar un rendimiento y una seguridad sólidos. Las técnicas de pulverización y recubrimiento en polvo se refinaron para respaldar la producción a escala industrial. Las evaluaciones del ciclo de vida y las encuestas a los consumidores ofrecen información sobre la sostenibilidad y el potencial del mercado, lo que respalda la aplicación en el mundo real de las innovaciones de ZeroF. Esfuerzos de colaboración Reemplazar las PFAS no es fácil, y lograr una fuerte repelencia al agua y la grasa mientras se mantienen los costos razonables fue un desafío clave. ZeroF tiene como objetivo reducir el impacto ambiental en un 25 % y mantener los aumentos de costos para los consumidores por debajo del 20 %. Además, las lagunas en los datos de seguridad para las alternativas a las PFAS y la aplicabilidad limitada de las herramientas de evaluación existentes complicaron el proceso de investigación. "La falta de datos de seguridad exhaustivos dificultó la evaluación completa de las alternativas a las PFAS", señala Nikinmaa. "Necesitábamos una base de datos más sólida para guiar el desarrollo y establecer el cumplimiento normativo". 

El éxito de ZeroF hasta ahora también se debe a su colaboración con otras iniciativas financiadas por la UE, como BIO-SUSHY, PROPLANET y TORNADO. Participación en ECOSYSTEX también proporciona una valiosa red para compartir conocimientos, mientras que la estrecha cooperación con las redes SSbD, como IRISS Mantiene la alineación con los principios de seguridad y sostenibilidad por diseño en cada etapa del desarrollo. Un futuro más seguro Los recubrimientos barrera recientemente desarrollados están en camino de ser producidos comercialmente, especialmente en el sector de los envases moldeados. En los textiles, los investigadores están refinando el aceite y la resistencia química para ampliar las aplicaciones a áreas como la ropa de protección. Para aumentar aún más la concienciación, se lanzará una campaña específica en 2025 en la que se destacarán los beneficios de las soluciones sin PFAS. "No se trata solo de regulaciones; queremos que los consumidores y las empresas entiendan por qué es importante cambiar a alternativas más seguras", añade Nikinmaa. Esto culminará con un evento final en octubre de 2025, en el que se mostrarán los hallazgos del proyecto y se allanará el camino para una adopción más amplia. Cuando el proyecto concluya en diciembre de 2025, la fase final explorará la biodegradabilidad para aplicaciones de embalaje y soluciones sostenibles al final de la vida útil de los textiles para evitar daños ambientales a largo plazo. Esto garantiza que las alternativas más seguras sean accesibles y prácticas para su adopción generalizada.

Coordinadores
  • TEKNOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS VTT OY
Colaboradores
  • ASSOCIACIO AGRUPACIO D'EMPRESES INNOVADORES TEXTILS
  • E. CIMA SA
  • TEMAS SOLUTIONS GMBH
  • IDEACONSULT LIMITED LIABILITY COMPANY
  • FRAUNHOFER GESELLSCHAFT ZUR FORDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG EV
  • LGI SUSTAINABLE INNOVATION
  • LUXEMBOURG INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
  • ALMA MATER STUDIORUM - UNIVERSITA DI BOLOGNA
  • ACONDICIONAMIENTO TARRASENSE ASSOCIACION
  • YANGI AB
  • KEMIRA OYJ