DESARROLLO DE PLÁSTICOS BIOBASADOS Y BIODEGRADABLES PARA ENVASES ACTIVOS ALIMENTARIOS A PARTIR DE MEZCLAS DE INGREDIENTES Y SUSTANCIAS ACTIVAS PROCEDENTES DE RESIDUOS AGROINDUSTRIALES

DESCRIPCIÓN:

Actualmente, en Europa se generan grandes cantidades de residuos durante los procesos de transformación en las industrias agroalimentarias que además de suponer una pérdida de competitividad para sector agroalimentario, se considera un problema importante en todo el mundo debido a los impactos ambientales perjudiciales.

Diversas investigaciones han demostrado que son una excelente fuente de sustancias bioactivas (como antimicrobianos y antioxidantes) que pueden ser usados como alternativas naturales a los aditivos sintéticos en la producción de alimentos, cosméticos y envases plásticos activos. Sin embargo, actualmente se continúan usando en gran medida los aditivos sintéticos debido a su alta estabilidad y bajo coste en comparación con las alternativas naturales que requiere grandes volúmenes de disolventes orgánicos o agua, mucho tiempo y tienen un bajo rendimiento.

Por tanto, es imperativo reducir el uso de reactivos y excipientes en general y eliminar el uso de disolventes peligrosos en particular, o al menos sustituirlos por otros más seguros. Este cambio debe lograrse asegurando métodos sensibles, selectivos, precisos y robustos, que permitan obtener extractos de alta pureza, requieran tiempos de tratamiento bajos y sean baratos, sostenibles y energéticamente eficientes

OBJETIVOS:

Valorización de residuos agroalimentarios

La valorización sostenible de los residuos agroalimentarios es una de las prioridades de la Comisión Europea, siendo parte del Plan Europeo de Economía Circular

Sustitución de plásticos de origen fósil por plásticos biobasados, biodegradables y reciclables.

El sector agroalimentario es uno de los grandes consumidores de plásticos de origen fósil, principalmente en la fabricación de envases y embalajes contribuyendo en gran medida a la contaminación debido a las grandes emisiones de gases de efecto invernadero derivadas fundamentalmente de su producción y de su gestión al final de su vida útil.

Por tanto, una sustitución progresiva de productos fabricados con plásticos de origen fósil por bioplásticos biodegradables y reciclables es crucial para descarbonizar nuestra sociedad, especialmente en productos de corta vida útil (e.g envases).

2.1 OBJETIVO GENERAL

El objetivo general del proyecto ET1 APLAUSO es desarrollar films activos biobasados, biodegradables y reciclables fabricados a partir de residuos agroalimentarios y con aplicación en envases alimentarios

2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

Para alcanzar el objetivo del proyecto será necesario conseguir los siguientes objetivos específicos:

• Investigar las corrientes de generación de subproductos agroalimentarios y sus oportunidades de valorización.
• Definir los residuos óptimos para la producción de ácidos grasos volátiles (VFAs) adecuados para la producción de PHBV con alto contenido en monómero 3HV, así como las rutas fermentativas anaerobias para la producción de dichos carbohidratos y VFAs a partir de los residuos identificados.
• Definir los residuos óptimos para obtener sustancias que actúen como dadores de hidrógeno (como sacáridos y péptidos) para su uso en la modificación del PHBV como alternativa a los aditivos convencionales.
• Definir los residuos óptimos para obtener las sustancias activas para su uso como aditivos antioxidantes y antimicrobianos en el desarrollo de films activos de PHA.
• Investigar los procesos sostenibles de extracción, que partiendo de subproductos de la industria agroalimentaria (cítricos, bagazo, raicilla, brócoli, alcachofa, tomate, manzana), permitan obtener extractos con capacidad antimicrobiana y/o antioxidante con al menos con un 70% de efectividad con respecto a los aditivos naturales equivalentes disponibles en el mercado para su uso alimentario.
• Demostrar la obtención de VFAs mediante las rutas fermentativas definidas con adecuada concentración y productividad.
• Demostrar la capacidad de las arqueas halófilas de producir PHBV con alto porcentaje de monómero 3HV (20-25%) usando los ácidos grasos producidos a partir de residuos como co-sustratos.
• Relacionar las características de los PHBV obtenidos con el tipo de residuos y VFAs usados como nutrientes y su proporción y características.
• Demostrar la capacidad de las sustancias extraídas de residuos con grupos dadores de hidrógeno de mejorar las propiedades del PHBV ampliando su ventana de procesado e inhibiendo la cristalización secundaria a temperatura ambiente.
• Demostrar la mejora de propiedades del PHBV (ampliación de ventana de procesado, inhibición de la cristalización secundaria e incremento de la flexibilidad) mediante la modificación estructural de la cadena de polímero.
• Demostrar el desarrollo de mezclas de PHBV y otros PHAs comerciales para desarrollar films flexibles con adecuadas propiedades para su aplicación en envases alimentarios.
• Validar los modelos de envases activos sostenibles comprobando que no se produce la reducción del tiempo de vida útil en diferentes alimentos: monodosis de salsas, envases para crema de verduras y loncheados cárnicos. Se compararán los resultados de los modelos con los envases convencionales.
• Determinar la influencia de los sacáridos, de la modificación estereoquímica y de los aditivos activos en la biodegradabilidad del PHBV.

METODOLOGÍA Y ORGANIZACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN

Este trabajo de investigación se dividirá en 5 fases con el objeto de estudiar la obtención de un film activo biobasado, biodegradable y reciclable completamente fabricado en PHA y sustancias antimicrobianas y antioxidantes para la fabricación de envases activos alimentarios.

En la primera fase se definirán los residuos óptimos para obtener los ácidos grasos adecuados para la producción de PHBV. Se estudiarán los residuos óptimos para extraer de los mismos sustancias antioxidantes y antimicrobianas que puedan ser usadas como aditivos en el PHA, y las técnicas de extracción más adecuadas.

En la segunda fase del trabajo se llevará a cabo un estudio a nivel laboratorio para investigar la extracción y posterior evaluación de diferentes parámetros físico-químicos y funcionales de los ingredientes obtenidos a partir de los subproductos agroalimentarios, seleccionados en la primera fase, de acuerdo con las sustancias requeridas tanto para la producción de PHBV como para la producción de envases activos para alimentos con propiedades antimicrobianas y/o antioxidantes.

Posteriormente, en la tercera fase, se llevarán a cabo estudios de producción del PHBV con alto contenido en valerato (20-25% de 3HV) usando VFAs procedentes de residuos, determinado las condiciones óptimas para alcanzar los mayores rendimientos.

En la cuarta fase, se realizarán estudios de mezclas del PHBV producido con otros PHAs comerciales con el objetivo de alcanzar un material biobasado, biodegradable y reciclable adecuado para su transformación en films.

Finalmente, quinta fase, se realizará un análisis de todos los resultados obtenidos determinando las futuras líneas de trabajo en esta área.

Proyecto subvencionado por una cantidad global de 270.359,38 € por el Instituto de Fomento de la Región de Murcia (INFO) y cofinanciada en un 60%, (es decir, hasta 162.215,63 Euros) por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) asignados al Instituto de Fomento de la Región de Murcia con arreglo a la Decisión C(2022) 9040, de la Comisión, por la que se aprueba el Programa Región de Murcia FEDER 2021-2027 en el marco del objetivo de inversión en empleo y crecimiento para la Comunidad Autónoma de Murcia, como Región calificada en transición.

Para cualquier información adicional relativa a este Proyecto puede dirigirse a:

Asociación Empresarial de Investigación Centro Tecnológico Nacional de la Conserva

Calle Concordia s/n. 30500 Molina de Segura (Murcia)

Tel: 968389011

Presentación García Gómez sese@ctnc.es