ΒΙΟΣΤΡΟΦΗ

ΒΙΟΣΤΡΟΦΗ – Αξιοποίηση παραπροϊόντων βιομηχανίας τροφίμων για παραγωγή βιογενούς βιοαποικοδομήσιμης, ενεργούς συσκευασίας τροφίμων

Διάρκεια: 6/9/2018-5/9/2022

ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΠΡΟΤΑΣΗΣ
Μια ποσότητα 140 δισεκατομμυρίων τόνων βιομάζας, δημιουργείται κάθε χρόνο από τη γεωργία και επεξεργασία των προϊόντων. Μόνο ένα μέρος από τα αγροτικά υπολείμματα αξιοποιείται ενώ οι ποσότητες που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή υψηλότερης προστιθέμενης αξίας βιογενών προϊόντων όπως χημικές ουσίες, βιοϋλικά είναι ακόμη χαμηλότερες. Ο στόχος του έργου είναι η ανάπτυξη μιας ολοκληρωμένης αειφόρου επιχειρηματικής αλυσίδας συνεργατικής αξιοποίησης βιομηχανικών παραπροϊόντων αλευροβιομηχανίας για την παραγωγή υψηλής προστιθέμενης αξίας ενεργούς συσκευασίας τροφίμων από βιοαποικοδομήσιμα βιογενή πολυμερή (PHB) ενισχυμένων με μικρο- ή νάνο- ίνες μικροβιακής κυτταρίνης (MC). Η συσκευασία θα παραχθεί σε πιλοτική κλίμακα από τις συμμετέχουσες βιομηχανίες πλαστικών φύλλων και συσκευασιών αποκλειστικά από βιομηχανικά παραπροϊόντα (πίτουρο) ενώ τα ενεργά συστατικά θα είναι επίσης βιολογικής προέλευσης.
Η δομή του έργου περιλαμβάνει δύο κύρια στάδια:
Α. Στάδιο έρευνας, πιλοτικής ανάπτυξης: Παραγωγή-βελτιστοποίηση παραμέτρων παραγωγής PHB από παραπροϊόντα αλευροβιομηχανίας. Σχεδιασμός, κατασκευή, βελτιστοποίηση ημι-πιλοτικής μονάδας παραγωγής PHB από πίτυρα. Παραγωγή- βελτιστοποίηση παραμέτρων παραγωγής micro- ή nano-fibers MC για παραγωγή βιοσύνθετων ενισχυμένων υλικών συσκευασίας. Παραγωγή – βελτιστοποίηση παραμέτρων παραγωγής εναλλακτικών συστημάτων βιογενών πρόσθετων ελεγχόμενης αποδέσμευσης ενεργών ουσιών. Σχεδιασμός και παραγωγή, βελτιστοποίηση βιογενών φύλλων ενεργούς συσκευασίας PHB και φύλλων συσκευασίας από βιοσύνθετα υλικά για δύο μεγάλες κατηγορίες συσκευασιών τροφίμων:
α) συσκευασίες EMAP για φρέσκα κηπευτικά, φρούτα
β) συσκευασίες με φραγή σε υδρατμούς για γαλακτοκομικά προϊόντα.
Έλεγχος συμπεριφοράς βιογενών φύλλων, βελτιστοποίηση της παραγωγής PHB, MC και βιοενεργών συστατικών μέσω διεπιστημονικής συνεργασίας των ερευνητικών ομάδων.
Β. Στάδιο βιομηχανικής παραγωγής: Παραγωγή φύλλων συσκευασίας PHB, βιοσύνθετων φύλλων ενισχυμένων με ίνες κυτταρίνης και βιοενεργών φύλλων PHB σε πιλοτική και αναβαθμισμένη (upscaled) κλίμακα από την Βιομηχανία πλαστικών φύλλων Eurofilm με ισοδύναμες ποιοτικά εμπορικές πρώτες ύλες PHB και κυτταρίνης. Παραγωγή εναλλακτικών βιογενών, βιοσύνθετων, βιοενεργών συσκευασιών για τις στοχευόμενες επιλεκτικές εφαρμογές σε πιλοτική και αναβαθμισμένη (upscaled) κλίμακα από την Βιομηχανία συσκευασιών ΧΑΤΖΟΠΟΥΛΟΣ. Αξιολόγηση των συσκευασιών για τις στοχευόμενες εφαρμογές και βελτιώσεις τελικών προϊόντων. Βιομηχανική αξιοποίηση και διάχυση των αποτελεσμάτων. Ο ευρύτερος ερευνητικός στόχος του έργου και οι αναμενόμενες επιπτώσεις είναι η επίδειξη σε βιομηχανική κλίμακα της δυνατότητας αξιοποίησης των παραπροϊόντων (δυνητικά και βιοαποβλήτων) των βιομηχανιών τροφίμων, τα οποία μπορούν με κατάλληλη ζύμωση να μετατραπούν σε πρώτη ύλη για την παραγωγή βιοϋλικών και στην συγκεκριμένη περίπτωση βιοπολυμερών. Μία από τις εφαρμογές των βιοπολυμερών είναι τα υλικά συσκευασίας για τρόφιμα που θα πρέπει να ικανοποιούν υψηλές προδιαγραφές υγιεινής, μηχανικών και φυσικών ιδιοτήτων και εμπίπτουν σε ένα αυστηρό νομοθετικό πλαίσιο. Το προτεινόμενο έργο ελαχιστοποιεί το περιβαλλοντικό αποτύπωμα της βιομηχανίας τροφίμων προωθώντας την αειφόρο ανάπτυξη διότι χρησιμοποιεί τα παραπροϊόντα ως ανανεώσιμη πρώτη ύλη για να παράγει υψηλής προστιθέμενης αξίας βιογενείς, βιοαποδομήσιμες συσκευασίες. Το οικονομικό όφελος από την καλύτερη δυνατή αξιοποίηση των παραπροϊόντων της αλευροβιομηχανίας μέσω της παραγωγής υψηλής προστιθέμενης αξίας προϊόντων είναι προφανές. Η επέκταση των επιχειρηματικών δραστηριοτήτων των βιομηχανιών παραγωγής πλαστικών φύλλων Eurofilm και συσκευασίας τροφίμων ΧΑΤΖΟΠΟΥΛΟΣ σε βιογενή πλαστικά φύλλα και συσκευασίες, αντίστοιχα, θα δώσει μεγάλη ώθηση στην δυναμική ανάπτυξη της επιχειρηματικότητας και των εμπορικών δραστηριοτήτων τους σε ένα νέο ραγδαία αναπτυσσόμενο τομέα της βιοοικονομίας όπου η χώρα μας έχει κάνει ελάχιστη πρόοδο. Οι αναμενόμενες επιπτώσεις στην εθνική οικονομία και απασχόληση είναι σημαντικές.

PROPOSAL ABSTRACT
A quantity of 140 billion tons of biomass is generated every year from agriculture and products processing. Only a part of the agricultural residues is valorised while the quantities used to produce higher value-added products such as biobased chemicals, biomaterials are even lower. The goal of the project is the development of an integrated sustainable business chain of synergic valorisation of industrial flour milling by-products for the production of high value-added active food packaging from biodegradable biobased polymers (PHB) reinforced with micro-or nano-fibers of microbial cellulose (MC). The packaging will be produced on a pilot scale by the participating industries of plastic films and packaging exclusively from industrial by-products (bran) while the active ingredients will also be of biological origin.
The structure of the project involves two main stages:
A. Research and- pilot development Stage: Production – optimization of PHB production from flour milling industry byproducts (wheat bran). Construction, optimization of a semi-pilot plant-unit designed for the production of PHB from byproducts. Production-optimization of production parameters for micro-or nano-fibers MC for production of biocomposite enhanced packaging materials. Production, optimization of production parameters of alternative biobased additive systems for controlled release of active substances. Design, production, optimization of biobased films of active packaging and packaging films made of PHB biocomposite materials for two broad categories of food packaging:
a) EMAP packaging of fresh vegetables, fruits
b) packaging with water vapour barrier for dairy products.
Evaluation of the behavior of biobased films, optimization of PHB production, MC and bioactive ingredients through interdisciplinary cooperation between the research groups.
B. Industrial production Stage: production of PHB packaging films, biocomposite films reinforced with cellulose fiber and bioactive PHB films at pilot and upscaled level at the facilities of the plastic films industry Eurofilm using equivalent quality commercial raw materials PHB and cellulose. Alternative biobased, biocomposite, bioactive packaging production for selected targeted applications at pilot and upscaled level at the facilities of the packaging industry HATZOPOULOS. Evaluation of the packaging produced for the targeted applications, improvements of final products. Industrial exploitation and dissemination of results. The wider aim of the research project and its expected impacts is the industrial-scale demonstration of the possibility of by-products (and potentially bio-waste) of food industries valorisation, which can with proper fermentation to be converted into raw materials for the production of biobased materials and biopolymers in this case. One of the applications of biopolymers is that of food packaging materials that should meet high standards of hygiene, mechanical and physical properties and comply with a strict legal framework. The proposed project minimizes the environmental footprint of the food industry by promoting sustainable development through the valorization of the byproducts and in the future of bio-waste, as a renewable feedstock to produce high value-added biobased, biodegradable packaging. The economic benefit from the best possible utilization of flour milling byproducts, and potentially of food industries biowaste, through the production of high added value products is obvious. The business expansion of the industries producing plastic films Eurofilm and food packaging HATZOPOULOS, to biobased plastic films and packaging, respectively, will give a great impetus to the dynamic growth of entrepreneurship and their commercial activities into a new booming bioeconomy sector where our country has made little headway. The expected impact on the national economy and employment is significant.