Skip to main content

New bio-based food packaging materials with enhanced barrier properties – BioBarrier

Article Category

Article available in the folowing languages:

Biologiczne tworzywa sztuczne z niepatogennych bakterii na potrzeby opakowań żywności

Zagrożenie dla środowiska związane z coraz częstszym stosowaniem tradycyjnych tworzyw sztucznych skłoniło europejskich naukowców do podjęcia badań nad biopochodnymi i biodegradowalnymi rozwiązaniami na potrzeby opakowań żywności.

Technologie przemysłowe
Żywność i zasoby naturalne

Odpady z opakowań po żywności stanowią poważne zanieczyszczenie środowiska i powstają z materiałów, które nie ulegają degradacji, takich jak tworzywa sztuczne. Dlatego w branży pakowania żywności istnieje pilna potrzeba poszukiwania alternatywnych rozwiązań dla surowców kopalnych.

Biopochodne opakowania żywności

Materiały opakowaniowe stosowane w branży spożywczej muszą gwarantować ochronę żywności, jej świeżość i ogólną jakość podczas transportu i przechowywania. Finansowany ze środków UE projekt BioBarr skupiał się na polihydroksyalkanianach (PHA), zwyczajowo wytwarzanych przez niepatogenne bakterie w warunkach ograniczonego dostępu do składników odżywczych. W ramach badań opartych na danych z literatury naukowej badacze ustalili, że jeden z członków rodziny PHA jest dobrym kandydatem do zastąpienia polipropylenu i polietylenu oraz że – w przeciwieństwie do równoważnych polimerów kopalnych – ulega biodegradacji zarówno w glebie, jak i w morzu. „Zamierzeniem było opracowanie procesu biotechnologicznej fermentacji bakteryjnej odpadów pochodzących z przemysłowej obróbki buraka cukrowego, takich jak melasa i soki, w celu ekstrakcji PHA”, wyjaśnia Marianna Faraldi, koordynator projektu i starszy pracownik naukowy w firmie Tecnoalimenti. Naukowcy zbadali możliwości obróbki PHA w postaci proszku, granulatu, a następnie elastycznych folii. Ujawniło to możliwość poddania go funkcjonalizacji do celów obróbki powierzchniowej lub laminacji dla poprawy właściwości barierowych chroniących przed tlenem i parą wodną. Zespół projektu BioBarr zbadał również ich właściwości, odporność, biodegradowalność i zgodność z normami bezpieczeństwa. W trakcie realizacji projektu zdobyto znaczącą wiedzę specjalistyczną, a także opracowano nowe metody, które przyczyniły się do poprawy stanu wiedzy. Obróbka powierzchniowa PHA z użyciem tlenku glinu lub krzemu nie wpłynęła negatywnie na jego biodegradowalność, która jest kluczową cechą PHA. „Po 54 miesiącach badań wyzwaniem nadal pozostaje opracowanie kompostowalnego i biodegradowalnego biopochodnego materiału opakowaniowego o wystarczających właściwościach barierowych na potrzeby produktów spożywczych”, podkreśla Faraldi. Konsorcjum opracowało biodegradowalną elastyczną folię opakowaniową na bazie PHA o obiecujących właściwościach, zgodną z obowiązującymi przepisami dotyczącymi opakowań żywności. Jednak ze względu na ograniczone właściwości barierowe i nierozwiązane jeszcze problemy z kruchością tego materiału nie można jej jeszcze wykorzystać w szerokim zakresie zastosowań w sektorze spożywczym. Konieczne są dalsze badania. Niemniej jednak PHA można wytwarzać nie z cukru, lecz z odpadów rolniczych lub odpadów z przetwórstwa spożywczego, co umożliwiłoby zwiększenie skali tego procesu. Wybiegając w przyszłość, nawet jeśli koszty, w porównaniu z rozwiązaniami kopalnymi, pozostaną wysokie, oczekiwane przez dostawców PHA inwestycje związane z rosnącym popytem na biologiczne tworzywa sztuczne ze strony konsumentów skutecznie obniżą ostateczny koszt wytwarzanych w ten sposób opakowań biopochodnych.

Nowy tusz biologiczny na potrzeby pakowania żywności

Kleje i tusze stosowane w biodegradowalnych opakowaniach powinny również być biodegradowalne lub ich ilość powinna stanowić maksymalnie 5 % całego opakowania. Innym kluczowym celem projektu BioBarr było zastąpienie żywic syntetycznych i pigmentów organicznych przy jednoczesnym zachowaniu możliwości wykorzystania do druku i dobrej przyczepności do podłoża polimerowego. W ramach projektu przebadano żywice pochodzące z różnych źródeł biologicznych, w tym emulsje białek sojowych, białek mleka, skrobi ryżowej i kwasu polimlekowego. Zespół projektu stworzył prototypy całkowicie kompostowalnych tuszów biologicznych, które spełniały wymagania techniczne niezbędne do wykorzystania ich w przemyśle. Prototypy tuszów wykazały możliwość wykorzystania ich do druku zarówno na konwencjonalnych, jak i opartych na biopolimerach materiałach opakowaniowych. Projekt BioBarr otrzymał finansowanie w ramach Wspólnego Przedsięwzięcia na rzecz Bioprzemysłu, które jest formą partnerstwa publiczno-prywatnego między UE a sektorem przemysłowym.

Słowa kluczowe

BioBarr, PHA, odpady, opakowanie żywności, kompostowalne, biodegradowalne, opakowanie biopochodne, tusz biologiczny, biologiczne tworzywa sztuczne, biopolimery

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania