BioPackMan: materiales de envasado biodegradables que impulsan la circularidad, la sostenibilidad y la ecoinnovación

BioPackMan tiene como objetivo diseñar y desarrollar una nueva generación de materiales poliméricos biodegradables (BDPMs), incluidos PHAs, copolímeros PBS/PBSA, mezclas basadas en PLA y aditivos sostenibles, para la fabricación de envases flexibles y rígidos de altas prestaciones destinados a los sectores alimentario, de cuidado del hogar y de cuidado personal.

El proyecto adopta un enfoque integral de cadena de valor, que involucra a productores de materiales, formuladores de compuestos, transformadores de envases y usuarios finales, garantizando que los nuevos BDPMs alcancen prestaciones comparables a las de los plásticos de origen fósil, al tiempo que mantengan su reciclabilidad y biodegradabilidad en los escenarios de fin de vida (EoL) relevantes.

Esto incluye el desarrollo de compuestos biobasados sinérgicos, recubrimientos, herramientas digitales y tecnologías avanzadas de procesado. BioPackMan persigue una validación a nivel semiindustrial mediante la producción de seis demostradores de envases e integra un marco de Safe-and-Sustainable-by-Design (SSbD) a lo largo de todo el proceso de desarrollo.

Contexto

La transición hacia una economía circular y climáticamente neutra está impulsando cambios significativos en el sector del envase, con estrategias europeas como el Pacto Verde Europeo, el Plan de Acción para la Economía Circular y la Estrategia de Plásticos, que establecen requisitos ambiciosos para reducir el uso de plásticos de origen fósil, aumentar la reciclabilidad y promover alternativas de materiales seguras y sostenibles.

Los materiales poliméricos biodegradables representan una respuesta prometedora a estas demandas, aunque todavía presentan desafíos científicos y técnicos que limitan su adopción generalizada, principalmente relacionados con la optimización de las propiedades mecánicas y barrera, así como con una mejor comprensión de su comportamiento de biodegradación en distintos entornos.

La adopción industrial de materiales biodegradables se ve además limitada por cadenas de valor fragmentadas, la falta de herramientas digitales predictivas y una aceptación limitada por parte de los consumidores. Superar estos obstáculos requiere un enfoque integrado e interdisciplinar que alinee el desarrollo de materiales con las expectativas europeas en materia de sostenibilidad, garantizando al mismo tiempo el rendimiento, la circularidad y la seguridad a lo largo de todo el ciclo de vida del producto.

BioPackMan aborda estas carencias impulsando el desarrollo de BDPMs de altas prestaciones basados en principios SSbD y reforzando toda la cadena de valor del envase, desde la formulación de materiales hasta el procesado, la gestión del fin de vida y las herramientas digitales de predicción. A través de su consorcio multidisciplinar y demostraciones a escala semiindustrial, el proyecto pretende ofrecer soluciones de envasado biodegradables que respondan a las necesidades de la industria, apoyen los objetivos de las políticas ambientales y contribuyan a la transición de Europa hacia sistemas de envase más seguros y circulares.

Resumen y objetivos generales

El objetivo principal de BioPackMan es avanzar en el desarrollo de envases biodegradables y circulares mediante la creación de BDPMs de altas prestaciones, su integración en aplicaciones reales de envase y la validación de su seguridad, rendimiento, reciclabilidad y biodegradabilidad. El proyecto busca demostrar que los BDPMs pueden alcanzar una calidad comparable a la de los plásticos de origen fósil, permitiendo al mismo tiempo rutas de fin de vida fiables y apoyando los objetivos ambientales.

Los principales objetivos generales incluyen:

• Crear formulaciones poliméricas biodegradables y reciclables con propiedades mecánicas, térmicas, químicas y barrera adaptadas a distintas aplicaciones.
• Desarrollar aditivos sostenibles, recubrimientos y nanoestructuras funcionales a partir de subproductos vegetales y alimentarios.
• Implementar un enfoque de biodegradación como propiedad sistémica que abarque el diseño del material, el procesado y la forma del producto.
• Demostrar tecnologías innovadoras de procesado, incluyendo compounding, producción de films, envases rígidos, impresión, laminación y marcado láser avanzado.
• Proporcionar herramientas digitales como modelos de diseño de materiales basados en aprendizaje automático, sistemas de predicción de vida útil y modelos in silico QSTR/QSBR para apoyar la formulación de materiales, la evaluación ecotoxicológica, las tasas de biodegradación y la predicción del fin de vida.
• Implementar el marco SSbD desde las fases de diseño para garantizar la seguridad, circularidad y sostenibilidad de los nuevos materiales, así como perfeccionar la metodología para el sector del envase biodegradable

Objetivos específicos

El proyecto se estructura en 8 paquetes de trabajo (WPs), cada uno de ellos centrado en un aspecto específico de su implementación:

• WP1 – Conjunto de herramientas digitales para cribado virtual, descubrimiento acelerado y diseño de BDPMs a medida
  Desarrollo de una plataforma digital que integre análisis de la cadena de valor, informática de polímeros basada en aprendizaje automático, modelos QSAR/QSBR, modelización de rutas de biodegradación y predicción de vida útil para apoyar la selección de BDPMs y las decisiones de fin de vida.
• WP2 – Desarrollo de BDPMs a medida
  Producción de nuevos PHAs, copoliésteres PBS y grados de PLA, desarrollo de aditivos biobasados sostenibles, evaluación de sus propiedades fisicoquímicas y de biodegradabilidad de primer nivel, y elaboración de directrices técnicas para el escalado de los nuevos polímeros y procesos.
• WP3 – Compuestos y formatos semiacabados de BDPMs
  Desarrollo de materiales y recubrimientos biodegradables y reciclables para envases flexibles y rígidos, formulación de al menos cuatro compuestos con prestaciones comparables a PP/PE/PET, validación de la biodegradabilidad y reciclabilidad a nivel de probeta y elaboración de guías para el escalado de la producción.
• WP4 – Diseño innovador de envases y tecnologías de procesado
  Escalado de la producción de BDPMs a nivel piloto, demostración de materiales y tecnologías de conformado en casos de estudio, ensayo de prototipos en condiciones operativas relevantes, integración de soluciones de fin de vida en el diseño, evaluación de los desarrollos tecnológicos, producción de seis prototipos finales y creación de etiquetas duraderas y respetuosas con el medio ambiente.
• WP5 – Demostración y validación de productos de envase con BDPMs
  Demostración y evaluación comparativa de BDPMs mediante seis demostradores de envase, ensayos de biodegradación de tercer nivel y a nivel de producto en múltiples entornos, determinación de tasas de degradación, verificación de la biodegradabilidad para las rutas de fin de vida previstas, comprobación del cumplimiento de certificaciones y validación del reciclado mecánico, químico y enzimático.
• WP6 – Evaluación de la seguridad y la sostenibilidad ambiental y económica de los materiales y productos desarrollados
  Implementación del marco SSbD con una perspectiva de ciclo de vida y multicriterio, proporcionando directrices alineadas con las iniciativas SSbD de la UE, incluyendo la evaluación de peligros y riesgos, así como la sostenibilidad ambiental, social y económica mediante ACV/CCV/ACV social y análisis tecnoeconómico (TEA). Este trabajo está alineado con las políticas europeas SSbD y medioambientales, y contribuye a la normalización y el etiquetado de soluciones biodegradables.
• WP7 – Difusión, comunicación, explotación y participación social
  Ejecución de una estrategia de comunicación dirigida a públicos diversos, difusión de los resultados del proyecto, maximización de la explotación y la competitividad, desarrollo de planes de negocio, incremento de la aceptación social y la concienciación de los grupos de interés, participación en iniciativas europeas y desarrollo de actividades formativas.
• WP8 – Gestión y coordinación del proyecto
  Garantía de una implementación fluida del proyecto, comunicación con la Comisión Europea, gestión coordinada del conocimiento y las actividades, y correcta gestión de los aspectos financieros, legales, de género, éticos, de riesgos y de cumplimiento normativo.

Consorcio

BioPackMan reúne a 19 socios de 10 países europeos, entre ellos:

• • ETHNICON METSOVION POLYTECHNION (Grecia) – Coordinador
  • AIMPLAS – Asociación de Investigación de Materiales Plásticos y Conexas (España)
  • BEWARRANT (Bélgica)
  • BIOPLASTECH LTD (Irlanda)
  • BIO-MI DRUSTVO S OGRANICENOM ODGOVORNOSCU ZA PROIZVODNJU, ISTRAZIVANJE I RAZVOJ (Croacia)
  • LOGOPLASTE INNOVATION LAB LDA (Portugal)
  • ITENE – Instituto Tecnológico del Embalaje, Transporte y Logística (España)
  • NOVAMONT SPA (Italia)
  • ITAINNOVA – Instituto Tecnológico de Aragón (España)
  • BOLTON MANITOBA S.P.A. (Italia)
  • YIOTIS ANONIMOS EMPORIKI & VIOMIXANIKI ETAIREIA (Grecia)
  • FUTERRO (Bélgica)
  • AIMEN – Asociación de Investigación Metalúrgica del Noroeste (España)
  • NTNU – Norges Teknisk-Naturvitenskapelige Universitet (Noruega)
  • Tallinn University (Estonia)
  • EXUS SOFTWARE MONOPROSOPI ETAIRIA PERIORISMENIS EVTHINIS (Grecia)
  • AHSA – Athanasios El. Hatzopoulos Viomichania Epexergasias Chartou AE (Grecia)
  • Univerzita Tomase Bati ve Zline (Chequia)
  • Aristotelio Panepistimio Thessalonikis (Grecia)

El papel de ITENE

En el proyecto BioPackMan, ITENE liderará el desarrollo e implementación del marco Safe-and-Sustainable-by-Design (SSbD) y coordinará las actividades relacionadas con la seguridad, la evaluación de riesgos y el cumplimiento normativo asociadas a los nuevos materiales y soluciones de envasado biodegradables. A través de su liderazgo en varias tareas del WP6, ITENE garantiza que las nuevas soluciones de envase cumplan con los requisitos de seguridad de la UE y estén alineadas con los principios de seguridad y economía circular.

En este contexto, ITENE velará por la protección de la salud humana y ambiental mediante la realización de evaluaciones tempranas de toxicidad y exposición, así como el establecimiento de criterios de seguridad para todos los materiales desarrollados.

Además, ITENE diseñará y optimizará aditivos lignocelulósicos de origen biobasado para mejorar las prestaciones mecánicas y térmicas de los BDPMs utilizados en envase, garantizando al mismo tiempo su sostenibilidad, compatibilidad con los procesos de reciclado y alineación con los requisitos medioambientales. El comportamiento de biodegradación de estos materiales se analizará mediante estudios de rutas de degradación y un enfoque de ensayos multinivel, incluyendo su contribución al diseño de herramientas in silico y el liderazgo de los ensayos experimentales de biodegradabilidad en distintos entornos, como suelo o vertedero, sistemas de agua dulce y marinos, y escenarios de compostaje industrial.