Biopolimery i aktywne powłoki pomagają w produkcji ekologicznych opakowań na żywność
Wielowarstwowe polimerowe opakowania na żywność są standardem w branży. Zapewniają one wiele niezbędnych funkcji, których nie daje z osobna żadna z poszczególnych warstw, jednak połączenie wielu warstw, które stanowią barierę dla tlenu i wilgoci, nie poddaje się łatwo recyklingowi, a syntetyczne tworzywa sztuczne nie ulegają biodegradacji, co stwarza coraz większy problem związany z ich usuwaniem. Rządy, przemysł i konsumenci podzielają troskę o środowisko, ale znalezienie nadających się do recyklingu i/lub biodegradowalnych jednowarstwowych alternatyw o takich samych parametrach jak opakowania konwencjonalne stanowi nie lada wyzwanie. Dzięki finansowaniu w ramach Wspólnego Przedsięwzięcia na rzecz Bioprzemysłu, partnerstwa publiczno-prywatnego między UE a środowiskiem przemysłowym, ambitny projekt REFUCOAT zrzeszył 12 partnerów z 5 krajów UE reprezentujących różne dziedziny, którzy zajęli się tym problemem na wszystkich etapach łańcucha wartości. W ramach projektu REFUCOAT pracowano nad rozwojem potencjału dwóch obiecujących biodegradowalnych biopolimerów, a także przesunięto potencjalne granice stosowalności, demonstrując zastosowanie organizmów „żywiących się” bakteriami (bakteriofagów) w aktywnych powłokach.
Tchnienie życia w bioopakowania z wykorzystaniem mikroorganizmów i naturalnych metabolitów
Wiele mikroorganizmów to miniaturowe linie produkcyjne polihydroksyalkanianów (PHA), w pełni biodegradowalnych bioplastików o zmiennych właściwościach. Te będące przedmiotem intensywnych badań PHA o dużej masie cząsteczkowej, nadające się do zastosowań w przemysłowych opakowaniach na żywność, pozostawały dotychczas poza zasięgiem nauki. Zespołowi projektu REFUCOAT udało się wykorzystać mikroorganizmy do waloryzacji odpadów rolno-spożywczych, co doprowadziło do powstania biodegradowalnych powłok na bazie PHA nadających się do zastosowania w opakowaniach na żywność. Kwas poliglikolowy (ang. polyglicolic acid, PGA) jest jeszcze innym biodegradowalnym polimerem, a produkt jego rozkładu (i budulec lub monomer), kwas glikolowy, jest naturalnym metabolitem. Duża wytrzymałość mechaniczna i doskonałe właściwości gazoszczelne PGA, powszechnie stosowanego jako materiał do produkcji szwów, sprawiają, że jest on również atrakcyjny w kontekście zastosowań do pakowania żywności. Jak mówi Javier Marzo Muñoz, kierownik projektu w firmie AIMPLAS i koordynator projektu REFUCOAT, oraz Lorena Rodriguez, kierowniczka działu opakowań w firmie AIMPLAS i główna badaczka w ramach projektu REFUCOAT: „Obecnie kwas glikolowy jest wytwarzany w procesie karbonylacji formaldehydu lub hydrolizy zasadowej kwasu chlorooctowego przy zastosowaniu toksycznych lub szkodliwych substratów i/lub trudnych warunków reakcji. W ramach projektu REFUCOAT opracowaliśmy proces katalityczny wykorzystujący złoto do przetwarzania glikolu monoetylenowego na PGA w celu bardziej ekologicznej produkcji tego biodegradowalnego biopolimeru”. Wreszcie, zespół wykorzystał naturalnych wirusowych wrogów bakterii do stworzenia innowacyjnych aktywnych barier, które wydłużają okres trwałości produktów. Wstępne dane wykazały obiecujące zahamowanie proliferacji bakterii Salmonella przez bakteriofagi. Dalsze badania wesprą zatwierdzenie materiału przez Europejski Urząd ds. Bezpieczeństwa Żywności.
Wspieranie zrównoważonego rozwoju w perspektywie średnioterminowej
Przez ponad pół wieku wielowarstwowe opakowania, zawierające nieodnawialne surowce, takie jak aluminium, chroniły szybko psujące się produkty przed zepsuciem. Poddawanie ich recyklingowi jest jednak trudne i kosztowne, co stanowi znaczne obciążenie dla środowiska i gospodarki. Bogata wiedza fachowa specjalistów wchodzących w skład konsorcjum projektu REFUCOAT pozwoliła na przeprowadzenie szczegółowych badań nad opracowaniem w pełni nadających się do recyklingu, biopochodnych, jednowarstwowych opakowań na żywność. „Zespół projektu REFUCOAT opracował obiecujące, w pełni biodegradowalne polimery bioPGA i PHA do pakowania żywności. Ponadto bakteriofagi wykazały spory potencjał w wykorzystaniu jako aktywne powłoki do pakowania żywności. W kontekście tych działań nasi partnerzy zyskali pośrednie, bardziej zrównoważone rozwiązania w zakresie opakowań”, podsumowuje Marzo Muñoz. Ponieważ zespół kontynuuje prace nad jednowarstwowymi, biopochodnymi opakowaniami spełniającymi wymagania rynku, naukowcy mają nadzieję, że przepisy w tym zakresie będą sprzyjać ekologizacji obecnego łańcucha wartości tworzyw sztucznych. Zespół projektu REFUCOAT przygotował wytyczne polityczne z konkretnymi zaleceniami, aby wesprzeć ten cel poprzez zwiększenie zrównoważonego charakteru, ulepszenie procesów recyklingu i zwiększenie inwestycji w biomasę i bioprzemysł.
Słowa kluczowe
REFUCOAT, opakowania na żywność, PHA, PGA, bakteriofag, biodegradowalny biopolimer, aktywna powłoka, bioplastik, polihydroksyalkaniany, kwas poliglikolowy
