Fig. 1 :Un sac refermable en papier avec le revêtement à l'intérieur. Après utilisation, l'emballage est placé dans le bac de recyclage des déchets de papier avec les matériaux bioactifs. Crédit :Fraunhofer
La quantité de déchets plastiques augmente chaque année. Une partie de ces déchets est due aux emballages en plastique utilisés pour protéger les aliments. Dans le cadre du projet BioActiveMaterials, des chercheurs de la Fraunhofer-Gesellschaft ont mis au point un revêtement écologique pour les emballages en papier. Avec ça, non seulement le plastique est économisé, mais l'enrobage de protéines et de cires d'origine végétale prolonge également la durée de conservation des aliments. Après utilisation, l'emballage peut être placé dans le bac de recyclage des déchets de papier pour élimination.
De nos jours, ceux qui achètent de la nourriture dans les magasins discount achèteront presque toujours aussi des emballages en plastique. La grande majorité des saucisses, du fromage, la viande et le poisson sont pré-emballés. Fruit frais, les salades et les légumes sont trop souvent présentés dans des emballages plastiques. Cette méthode est hygiénique et protège les aliments lors de leur trajet jusqu'à la maison. Cependant, les plastiques à base d'huile minérale contribuent à la montagne croissante de déchets. En Allemagne, un total de 38,5 kilogrammes de déchets d'emballages en plastique par habitant a été généré en 2017 seulement. Ces déchets plastiques flottent sur les océans ou sont exportés vers des pays asiatiques ou africains pour y être éliminés. Exposé aux facteurs environnementaux, ces gros objets en plastique se décomposent en microplastiques, qui finissent par se frayer un chemin dans la chaîne alimentaire. La réduction des emballages plastiques dans le secteur alimentaire également, alors, est une question de nécessité.
L'Institut Fraunhofer pour l'ingénierie des procédés et l'emballage IVV et l'Institut Fraunhofer pour l'ingénierie interfaciale et la biotechnologie IGB ont maintenant présenté une solution innovante et durable pour l'emballage alimentaire. Comme pour les emballages conventionnels, il garde les aliments frais plus longtemps. Le nouvel emballage, bien que, n'implique aucun plastique. Après utilisation, il peut être recyclé sans problème.
Fig. 2 :Dans le processus de revêtement, le papier est guidé sur des rouleaux et fourni avec les « matériaux bioactifs ». Ceux-ci sont fournis sous la forme d'une dispersion aqueuse. Crédit :Fraunhofer
Protéines, les cires et les antioxydants prolongent la durée de conservation des aliments
Dans le projet BioActiveMaterials, les chercheurs utilisent le papier comme matériau de base pour produire des matériaux d'emballage typiques et fonctionnels :sacs refermables ou papier d'emballage. Le papier est pourvu d'un revêtement spécial utilisant des procédés standard. Les chercheurs fabriquent ce revêtement à partir de protéines et de cires avec des additifs biosourcés. La formulation spéciale de ce revêtement, qui offre une stabilité à long terme, remplit plusieurs fonctions à la fois. "D'abord, les protéines agissent comme une couche barrière à l'oxygène tandis que les cires forment une barrière à la vapeur d'eau, prévenir les fruits, par exemple, de se dessécher rapidement. Seconde, les additifs biosourcés ont un effet antioxydant et antimicrobien. Cela empêche la viande et le poisson de se gâter aussi rapidement. Globalement, la nourriture a une durée de conservation beaucoup plus longue, " explique le Dr Michaela Müller, Responsable du domaine d'innovation des surfaces fonctionnelles et des matériaux chez Fraunhofer IGB. Les protéines du revêtement jouent également des rôles spécifiques. Ils empêchent la perméation d'huile minérale du papier aux aliments. Le papier récupéré en particulier contient des résidus d'encre d'imprimerie contenant de l'huile minérale.
Les papiers couchés développés dans le cadre du projet BioActiveMaterials sont une alternative aux emballages actuellement utilisés pour toutes sortes d'aliments, qu'il s'agisse de fruits et légumes, viande et poisson, fromage ou même confiserie. Les consommateurs peuvent stocker et manipuler les aliments emballés dans du papier exactement de la même manière que les aliments emballés dans du plastique aujourd'hui. « Nos emballages à base de papier conviennent également aux marchandises qui doivent être réfrigérées, viande par exemple. La fonction anti-oxydante reste, " ajoute Müller. Cet emballage peut même être utilisé pour les aliments surgelés. " Après utilisation, l'emballage est déposé dans la poubelle de recyclage des vieux papiers, le revêtement est biodégradable et n'entrave pas le processus de recyclage, " dit le Dr Cornelia Stramm, Chef de département à l'Institut Fraunhofer de génie des procédés et de l'emballage IVV.
Les instituts Fraunhofer ont poursuivi le projet en équipes soudées. Alors que les scientifiques de Fraunhofer IGB se sont occupés de la formulation et de la production complexes du revêtement, les chercheurs de Fraunhofer IVV testaient l'efficacité du revêtement dans la pratique. "Nous avons testé, par exemple, l'efficacité avec laquelle l'enrobage protège les aliments contre les influences extérieures telles que la vapeur d'eau, oxygène et huile minérale, " explique Stramm. L'équipe de Fraunhofer IVV s'est également assurée que le revêtement pouvait être appliqué sur le papier à l'aide de la technologie rouleau à rouleau. Cela se fait à l'aide d'une machine sur laquelle le papier est guidé sur des rouleaux. Le revêtement est appliqué comme une dispersion aqueuse.
Fig. 3 L'habileté consiste à produire la dispersion aqueuse de revêtement dans le bon rapport de mélange de cires, protéines et additifs, ainsi que l'ordre dans lequel ils sont ajoutés. Crédit :Fraunhofer
Protéines de déchets, cires du Brésil et du nord du Mexique
Lors de la sélection des matières premières pour le projet BioActiveMaterials, l'équipe a choisi des substances naturelles approuvées pour une utilisation dans l'industrie alimentaire. Pour l'élément protéine, par exemple, ils ont expérimenté le colza, lupins, lactosérum ou de tournesol. En pratique, les exploitations agricoles pourraient livrer des déchets inutilisés de la production à l'industrie de l'emballage. En ce qui concerne les cires, les chercheurs ont opté pour la cire d'abeille et la cire produite à partir du buisson de candelilla originaire du nord du Mexique et du palmier carnauba brésilien. "Nous avons choisi ces cires car elles sont biodégradables, approuvé pour le contact alimentaire et facilement disponible sur le marché, " explique Muller.
Techniques conventionnelles de laboratoire, comme le concassage, chauffage, agiter et mélanger, sont employés dans la production. "La compétence réside dans le rapport de mélange et la séquence dans laquelle les substances individuelles sont ajoutées. La flexibilité du rapport lors du mélange des différentes substances nous permet également d'optimiser le revêtement pour des applications spécifiques, " dit Müller. Emballage pour la viande, par exemple, contenant plus d'antioxydants, pourrait avoir un effet antimicrobien et antioxydant particulièrement fort, tandis qu'une couche de cire protège particulièrement bien la salade conditionnée en sachet contre le dessèchement.
Avantages pour les producteurs, détaillants et consommateurs
Les chercheurs ont même pensé aux aspects très pratiques. Le revêtement bioactif peut être utilisé aussi bien pour le carton que pour le papier. Et l'impression sur l'emballage ne pose aucun problème non plus. Un producteur pourrait imprimer sur son logo ou les informations nutritionnelles requises par la législation alimentaire. Les magasins discount et les détaillants en alimentation bénéficieront également de l'emballage Fraunhofer. Parce que les consommateurs suivent la tendance vers l'utilisation efficace des ressources, emballages biodégradables et sans plastique.
Les partenaires du projet Fraunhofer IVV et Fraunhofer IGB expérimentent déjà des concepts pour appliquer le revêtement directement sur des aliments tels que des fruits ou des légumes, prolongeant ainsi leur durée de conservation. Les enrobages comestibles sont inoffensifs pour la santé de par leur nature même.
