Naukowcy z Wydziału Inżynierii Środowiska pracują nad biodegradowalnymi opakowaniami do przechowywania głęboko mrożonej żywności. Mają one być bezpieczne dla użytkowników, wytrzymałe i przyjazne dla środowiska.

Projektu Biofoodpack rozpoczął się w 2018 r. i jest realizowany w międzynarodowym konsorcjum, w skład którego wchodzą uczelnie z Portugalii i Cypru – University of Aveiro i University of Minho, Cyprus University of Technology, Politechnika Wrocławska oraz dwie portugalskie firmy Nutrigreen S.A. i Energy Pulse Systems.

Główny cel to stworzenie opakowania z biodegradowalnych materiałów pochodzących z surowców odnawialnych, które wydłuży także okres przydatności do spożycia przechowywanej w nim żywności. Dodatkowo opakowanie ma pozwolić na sterylizację żywności impulsami elektrycznymi bez uwalniania do niej szkodliwych elementów.

Grupa naukowców z Katedry Inżynierii Środowiska – dr inż. Stanisław Frąckowiak, dr inż. Joanna Ludwiczak, dr Karol Leluk, dr inż. Andrzej Iwańczuk – od dawna zajmuje się szeroko rozumianym problemem recyklingu opakowań i materiałów polimerowych. W ostatnim czasie rozpoczęli także badania nad zastąpieniem tworzyw sztucznych tworzywami biodegradowalnymi pochodzącymi ze źródeł odnawialnych.

– To bardzo trudna praca, bo tworzywa sztuczne przez dziesięciolecia przyzwyczaiły nas już do swojej szerokiego wachlarza parametrów użytkowych i co za tym idzie - zastosowań. Tych cech biotworzywa, mówiąc kolokwialnie, dopiero muszą się nauczyć, ale na całym świecie widać już rosnący trend w zastępowaniu tworzyw sztucznych przyjaznymi dla środowiska materiałami bio – mówi dr Karol Leluk, kierownik projektu z ramienia PWr.

W projekcie nasi naukowcy odpowiadają za stworzenie opakowania, Portugalczycy pracują nad zastosowaniem odpowiedniego impulsu elektrycznego, a testy żywności na ochotnikach prowadzone są na Cyprze. Dlaczego te ostatnie są potrzebne?

– Wszystkim nam znana jest mikrofalówka i wszyscy wiemy, że niektórych opakowań z jedzeniem nie wolno w niej ogrzewać. Dlaczego? Bo pewne szkodliwe dla naszego organizmu składniki tych pojemników mogą przenikać do żywności. Nasze opakowanie ma być przyjazne dla środowiska, wytrzymałe, elastyczne i zaprojektowane w ten sposób, żeby po podgrzaniu żadne cząsteczki nie trafiały do pożywienia – wyjaśnia naukowiec.

Pojemnik z kukurydzy

Opakowanie powstaje z poli kwasu mlekowego (PLA), biodegradowalnego tworzywa pochodzącego z surowców odnawialnych np. z mączki kukurydzianej. Obecnie PLA używane jest m.in. do celów medycznych np. produkcji implantów dentystycznych czy nici chirurgicznych. Produkowane są z niego także butelki i jednorazowe naczynia. Jest to więc materiał spełniający wszystkie postawione w projekcie wymagania i dodatkowo może być wykorzystywany do przechowywania każdego typu żywności.

– Docelowo w naszym opakowaniu ma być przechowywana żywność głęboko mrożona, dlatego też na potrzeby projektu zakupiliśmy komorę do badań wytrzymałościowych w temperaturach azotowych. O ile bowiem wiemy, jak przedmioty z biotworzyw zachowują się w temperaturze pokojowej, to musimy mieć pewność, że w niskich temperaturach materiał nie będzie pękać – dodaje dr Karol Leluk.

Kluczowym aspektem jest jednak ich biodegradowalność i forma przyjazna dla środowiska. Trzeba przy tym pamiętać, że materiały tego typu rozkładają się najszybciej w ściśle określonych warunkach – przy odpowiedniej temperaturze, wilgotności i w obecności właściwych szczepów bakterii.

– Wówczas rozpadają się po kilku tygodniach, a w normalnym otoczeniu trwa to kilka – kilkanaście miesięcy, wystarczająco długo, by przechowywać w nich żywność. Należy również podkreślić, że tworzywa sztuczne w zasadzie się nie rozkładają. Na przykład folia polietylenowa, która trafi do środowiska, może zostać rozdrobniona na elementy niewidoczne gołym okiem, ale nie zniknie – zaznacza dr inż. Karol Leluk. – Z naszym opakowaniem nie będzie tego problemu, a co więcej, przedmioty z biotworzywa można nawet poddać recyklingowi – dodaje.

Materiał idealny?

Czy więc opakowania z poli kwasu mlekowego szybko zastąpią pojemniki z tworzyw sztucznych? Niestety w przemyśle wszystko zależy od kosztów produkcji, a te w wypadku biotworzyw przewyższają standardowe rozwiązania.

– O ile kukurydza jest tanim surowcem, to przetworzenie jej, aby uzyskać granulat polikwasu mlekowego (PLA) jest już skomplikowane i kosztowne. Obecnie europejscy producenci sprzedają kilogram materiału za kilkanaście euro, koszt tworzywa sztucznego wynosi, orientacyjnie, kilka euro za kilogram. Dla przedsiębiorców jest to więc często bariera trudna do pokonania – przyznaje naukowiec. – Staramy się jednak promować tego typu rozwiązania w różnego rodzaju gremiach pozauczelnianych. Wskazujemy produkty, w których można zastąpić tworzywa sztuczne materiałami odpadowymi lub biodegradowalnymi. Rosnąca liczba odpadów sprawia, że trzeba to robić, dlatego cały czas staramy się, żeby biotworzywa, pomimo bariery ekonomicznej wprowadzenia na rynek i często niesatysfakcjonujących parametrów użytkowych, były bardziej atrakcyjne dla przemysłu – tłumaczy.

Obecnie na PWr prowadzone są testy wytrzymałościowe opakowań, natomiast na Cyprze trwają już badania na ochotnikach. Wybrana grupa naukowców ma za zadanie przygotowywać produkty żywnościowe i zamykać je w bioopakowaniu według określonych instrukcji. Po kilkudziesięciu dniach wszystkich czekają testy krwi i moczu, które mają wykazać, czy jakiekolwiek substancje z opakowania przenikają do żywności.

Testy na PWr potrwają do kwietnia 2021 r., a cały projekt ma się zakończyć w październiku 2021 r.

Kolejnym krokiem, najprawdopodobniej realizowanym w innym projekcie badawczym, będzie zwiększenie trwałości opakowania, aby było w stanie niwelować zewnętrzne zmiany temperatury mogące niekorzystnie wpływać na przechowywaną żywność.

– Wszystkim producentom żywności głęboko mrożonej znany jest problem awarii prądu. Gdy taka sytuacja trwa długo, żywności zaczyna się rozmrażać, ale odpowiednim opakowaniem jesteśmy w stanie ją uratować. Naszym celem będzie więc opracowanie takiego bioopakowania, w którym zamrożona żywność byłaby odporna na zmiany temperatury – zapowiada dr Karol Leluk.

mic