‘From Fossil to Forest’ desenvolve embalagens e produtos à base de celulose para a substituição de plásticos menos sustentáveis

O Pólo de Inovação em Engenharia de Polímeros (PIEP) participa no ‘work package 3 (WP3) - Papéis com propriedades barreira’, do projeto FF2F (‘From Fossil to Forest’), através da investigação e desenvolvimento de filmes termoplásticos para embalagens biodegradáveis com papel, conferindo o plástico propriedades barreira e o papel propriedades estruturais à embalagem.

Desde o início das atividades de I&D do projeto, em setembro de 2022, foi realizado um levantamento do estado da arte, vigilância tecnológica e propriedade industrial relacionado com este WP seguindo-se as tarefas de seleção de materiais, aditivos e abordagens, produção e caracterização das formulações escolhidas. Todo este processo teve em consideração os requisitos legislativos associados às embalagens para contacto alimentar e artigos compostáveis ('home and industrial'), bem como as especificações para as embalagens a desenvolver com base nas embalagens atuais.

As estruturas, ainda em fase de desenvolvimento, vão ser testadas na indústria para a produção de embalagens para produtos como café, massa alimentícia, 'croutons' e pão ralado, dos parceiros industriais envolvidos no WP: Grupo Nabeiro, Cerealis e Rialto, respetivamente.

Atualmente estão a ser desenvolvidos compósitos com diferentes polímeros biodegradáveis, como Poliácido láctico (PLA), Polibutileno adipato co-tereftalato (PBAT) e Polibutileno succinato (PBS), com incorporação de micro e nanopartículas como nanoargilas (NA) e lignina juntamente com outros aditivos, com o intuito de conferir propriedades barreira ao vapor de água, oxigénio, óleos e luz. Todas as amostras estão a ser produzidas com técnicas já estabelecidas na indústria, como composição por extrusão, extrusão de filme tubular e extrusão coating, reproduzindo assim as baixas espessuras e transformações termomecânicas utilizadas na indústria transformadora de plásticos.

Já foram realizados testes aos materiais compósitos, aos filmes desenvolvidos e aos diferentes papéis selecionados para as novas embalagens, nomeadamente a avaliação das propriedades barreira à luz visível e radiação UV pela análise de transmitância através de espectroscopia UV/vis. Na figura 1 é possível verificar as diferentes amostras que foram desenvolvidas pelo PIEP para o WP e os valores de transmitância numa gama de comprimento de onda de 250-900 nm.

Pela análise dos espectros de UV-VIS, todos os papéis apresentam uma transmitância muito baixa, <1%, sendo que os papéis com 80g/m² e 100g/m² apresentam total barreira à radiação UV até aos 360 nm, para o papel de 80g/m², e até aos 403 nm, para o papel de 100g/m². Apesar de alguns poliésteres biodegradáveis, como a mistura PLA/PBAT e a mistura comercial de bio poliésteres, MC, terem barreira aos raios UV até aos 305 nm os filmes com matriz de PBS não apresentam barreira ao UV, na gama de comprimento de onda analisada. A incorporação de lignina na matriz PLA/PBAT reduziu a transmitância no intervalo de comprimento de onda da luz visível, já a NA não alterou significativamente esta propriedade. A combinação destes filmes com os papéis de 80 g/m² ou de 100g/m² pode melhorar as propriedades barreira à luz e raios UV da embalagem final, enquanto os filmes termoplásticos melhoram a barreira ao oxigénio, vapor de água e óleo.

Para validação dos protótipos finais vão ser realizados ainda testes de migração com simuladores alimentares e vão ser conduzidos estudos de reciclabilidade, compostabilidade e biodegradabilidade.

Com este projeto pretende-se que todo o trabalho desenvolvido resulte em soluções inovadoras e sustentáveis para embalagens alimentares de valor acrescentado para a indústria nacional.

Agradecimentos

Os autores agradecem o apoio financeiro concedido pelo Plano de Recuperação e Resiliência (PRR) e pelos Fundos Europeus Next Generation EU à Entidade PIEP, através da Agenda Verde para a Inovação Empresarial ‘From Fossil to Forest – Sustainable packaging and products to replace fossil plastic’ (Projeto n.º 8 com a candidatura C644920945-00000036).