plastiche compostabili a contatto con alimenti. le biocapsule da caffè

PLASTICHE COMPOSTABILI A CONTATTO CON ALIMENTI.
LE BIOCAPSULE DA CAFFÈ UN'ALTERNATIVA POSSIBILE
Enrico Nieddu
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PLASTICHE COMPOSTABILI
SICUREZZA
PACKAGING
IDONEITA’
TECNOLOGICA
RECUPERO
FINE VITA
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PLASTICHE COMPOSTABILI
• COSA È BIO(PLASTICA)?
• BIOPOLIMERI
APPLICAZIONI e CRITICITA’
•“BIO” NEI MATERIALI A CONTATTO CON ALIMENTI
• BIOCAPSULE DA CAFFÈ
• CONCLUSIONI
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BIODEGRADABILITA’ ULTIMA
+
+ Ossigeno
AEROBICA
H2O
CO2
microorganismi
+
ANAEROBICA
polimero
no Ossigeno
CO2
+
CH4
H2O
BIOMASSE
e
+
SALI
minerali
POLIMERI COMPOSTABILI
BIOPLASTICHE: Termine molto diffuso che può avere più significati
Compostable
Refer to “biomass”
Starch
PLA
PHA
PP/PVC
Based on
sugarcane
Not Biodegradable
X
Biodegradable
PE,PP,PVC
PS,PET..
PCL
PVOH
Refer to “fossil”
Compostable
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DIRETTIVA 94/62/CE
Finalità in ambito di gestione dei rifiuti
d’imballaggio:
o Prevenire la produzione di rifiuti da imballaggio
o Definire riutilizzo e recupero degli imballaggi
o Sviluppare il reimpiego ed il riciclaggio
dell’imballaggio
o Armonizzare le misure nazionali in materia di
gestione degli imballaggi e dei rifiuti da imballaggio
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CEN Standard sull’Imballaggio
e sul Rifiuto da Imballaggio
1994 – Pubblicazione della direttiva sull’Imballaggio
94/62/CE
1996 – mandato M200 per creare standard tecnici
armonizzati
2000 – CEN pubblica 5 norme standard in attuazione al
direttiva
2001 – UE pubblica i riferimenti delle norme nella
decisione
2001/524/CE adottando interamente la
EN 13432
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EN 13432: 2000
Requisiti per imballaggi recuperabili
mediante compostaggio e biodegradazione
Compostaggio : processo aerobico di
decomposizione biologica (biodegradazione) della
sostanza organica che avviene in condizioni controllate, e
che si svolge nelle due fasi della biossidazione e della
maturazione, e che porta alla produzione di acqua,
anidride carbonica, calore e compost .
Compostabilità : valutazione
attraverso dei
criteri tecnici della possibilità di compostaggio un
materiale
Imballaggio compatibile con il processo.
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EN 13432: 2002
STEP 2
BIODEGRADABILITA’
ISO 14855
STEP 3
DISINTEGRAZIONE
EN 14045- ISO 16929
PROCEDURE ANALITICHE
CRITERI di VALUTAZIONE
STEP 1
CARATTERIZZAZIONE
STEP 4
QUALITA COMPOST
+ECOTOSSICITA OECD 208
COMPOSTABILE
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BIOPOLIMERI
Biopolimeri / Bioplastiche
• I biopolimeri rappresentano un’alternativa alle plastiche fossili
• Linee “BIO” sono presenti nelle maggiori aziende (Europee)
• Sono “giovani”
• Sono in continua evoluzione
• Sono eterogenei
• In alcuni casi è difficile una chiara identificazione chimica
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BIOPOLIMERI
Produzione
1. Da polimeri naturali che possono essere modificati, ma
rimangono sostanzialmente immutati (ad es. polimeri da
amido)
2. Per fermentazione biomonomeri che vengono
successivamente polimerizzati (ad es. PLA, PP, PE, ecc..)
3. Direttamente in microorganismi (ad es. PHA).
4. Da Biomonomeri e monomeri fossili
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BIOPOLIMERI
Come FCM
Biopolimeri / Bioplastiche
Sono Plastiche e devono essere conformi alle norme vigenti
Reg 10/2011 - Definisce Materia plastica
• Polimeri sintetici
• Macromolecole naturali o sintetiche chimicamente modificate
• Polimeri ottenuti da fermentazione microbica
La lista positiva contiene
Sono escluse sostanze
chimicamente
NON MODIFICATE
• Monomeri
• Additivi
• I polimeri non sono presenti
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BIOPOLIMERI
Migrazione
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BIOPOLIMERI
Polimeri naturali da amido
Polisaccaride biodegradabile
Valida alternativa al polystyrene (PS)
Proprietà molto diverse a seconda del tipo
Ampiamente utilizzato a contatto con alimenti
Applicazioni:
Shopper
Vaschette
Posate
Bicchieri
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BIOPOLIMERI
Polimeri naturali a base di cellulosa rigenerata:
polisaccaridi
Regolati dalla 2007/42/CE
Scarsa barriera al vapore (utilizzati con rivestimenti)
Applicazioni: frutta, pane e prodotti secchi
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BIOPOLIMERI
Polimeri da Biomonomeri
PLA - biopoliestere termoplastico polimerizzato a
partire da monomeri di acido lattico
Polimero rigido, fragile, trasparente
Possibile alternativa a (LDPE and HDPE),polystyrene (PS),
polyethylene terephthalate (PET)
Applicazioni:
Contenitori rigidi
Posate
Bicchieri
Bottiglie
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BIOPOLIMERI
Biopolimeri direttamente in microorganismi
- Polyhydroxyalkanoates (PHA): poliester biodegradabile
Possibili utilizzi: contenitori, bottiglie, pellicole e buste
Poliesteri alifatici
- Polybutylene succinate (PBS)
- Polyethylene succinate (PES)
- Polyethylene adipate (PEA)
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BIOPOLIMERI
Copoliesteri Alifatici/Aromatici
Polimeri Biodegradabili
includono ad esempio polybutylene adipate terephthalate
(PBAT), polybutylene succinate terephthalate (PBST).
Utilizzati come prodotti monouso, PBAT per film plastici
Polyvinyl alcohol (PVOH)
Polimeri vinilici Biodegradabili
Utilizzati come coatings, adesivi, e come additivi nella
produzione di carta e cartone
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MERCATO BIOPLASTICHE
Biodegradabili e Biobased
Nel 2012 le bioplastiche
hanno coperto lo 0,5% del
fabbisogno mondiale
Tasso di crescita importante
tra il 15-20%
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BIOPOLIMERI
Principali limitazioni alla diffusione:
Prezzo
Processo produttivo: implementazione strutture esistenti
Prestazioni
Possibili criticità in merito alle caratteristiche:
• Termiche
• Fisiche: Effetto Barriera
FCM
Resistenza all’idrolisi
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BIOCAPSULE: UN ALTERNATIVA POSSIBILE
Il MERCATO delle CAPSULE
Circa 250 Milioni di euro nel 2013 (+ 20% RISPETTO 2012)
> 7 Milioni di capsule
> 100 ton di rifiuto secco
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BIOCAPSULE: UN ALTERNATIVA POSSIBILE
“BIO” CAPSULE?
Facciamo attenzione
-
’’Le nostre capsule biodegradabili sono un rifiuto biodegradabile
indifferenziato (secco indifferenziato), non vanno quindi smaltite con i rifiuti
organici e non sono compostabili”
- Biodegradano completamente in tutte le situazioni di smaltimento:
- discarica sotterrate o riversate nei rifiuti ambienti agricoli…azzerano
l’impatto ambientale in qualsiasi condizione di smaltimento »
- certificata biodegradabile in rispetto alla Direttiva Europea CE 94/62
superando la prova ISO 14855 ….. biodegradano indicativamente dagli 1 ai
10 anni
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BIOCAPSULE: UN ALTERNATIVA POSSIBILE
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BIOCAPSULE:
UN ESEMPIO COMPLESSO
CAPSULA DA CAFFÈ
Doppia funzione:
Contenitore del caffè
Interazione
CAFFE’ vs CAPSULA
Mezzo di erogazione:
- “Estrazione” acqua/vapore
- Stress termico: temperature circa 90°C
- Stress fisico: 10 - 20 bar
Estrazione dalla capsula
Estrazione dal caffè
Complessità legate alla macchina da Caffè
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BIOCAPSULE:
LA NOSTRA ESPERIENZA
CAPSULE A CONFRONTO
Piano di analisi:
Biodegradabili
• Capsula 1Bio
• Capsula 2Bio
Tradizionali
• Capsula 1T
• Capsula 2T
Analisi sul TQ:
• Screening semivolatili
• Screening volatili
Analisi sul Simulante:
• Migrazione Globale Etanolo 20%
• Screening in MPPO
Analisi in condizioni di utilizzo:
• Migrazione sull’erogato
• Screening sull’erogato
• Analisi dei metalli
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BIOCAPSULE:
Analisi su capsule
Migrazione
Globale 2 h 70°C
Capsula Bio1
Capsula Bio2
Capsula T1
Capsula T2
2,8 mg/dm2
< 1 mg/dm2
< 1 mg/dm2
< 1 mg/dm2
Scivolanti
Tracce
Plastificanti
Scivolanti
Plastificanti
Idrocarburi
Alifatici
Plastificante
Idrocarburi
Alifatici
Antiossidante
Etanolo 20%
Analisi
Screening*
Capsula (SVOC)
*Screening GC MS
estrazione con solvente, 8 h a 25°C
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Studio
BIOCAPSULE:
Simulante
Capsula
ANALISI CAPSULE
Capsula Bio1 - Blend
Capsula T1 - PP
Analisi Screening
Capsula (SVOC)
Scivolanti
Tracce Plastificanti
Idrocarburi Alifatici
Plastificante
Analisi Volatili Capsula
Solvente,
Monomeri
Aldeidi in tracce
Idrocarburi
Migrazione Globale
Etanolo 20% 2h 70°C
2,8 mg/dm2
< 1 mg/dm2
Screening in MPPO
10 gg 60°C
Scivolanti
Tracce Plastificanti
Idrocarburi Alifatici
Plastificante
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BIOCAPSULE:
LA NOSTRA ESPERIENZA
Migrazione in condizioni d’uso:
Analisi sull’erogato
Capsula Bio1
Capsula T1
Migrazione Globale
erogato
13* mg/kg
19* mg/kg
Screening
sull’erogato
Nessuna criticità
Nessuna criticità
Analisi dei Metalli
Nessuna criticità
Nessuna criticità
* Sottratto del bianco:
erogazione senza capsula
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BIOCAPSULE:
LA NOSTRA ESPERIENZA
Analisi dei Metalli sull’erogato
DIN 10531: Production and dispense of hot beverages from hot beverage appliances
Durezza Acqua: 0,53 mmoli/L
DIN 10531: Piombo e Nichel
REGOLAMENTO 10/2011: Bario, Cobalto, Rame, Ferro, Litio, Manganese, Zinco
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BIOCAPSULE:
LA NOSTRA ESPERIENZA
…ed il caffè che beviamo?
-
Le analisi target mediante GC MS e LC MS/MS
effettuate per quantificare i plastificanti e gli
scivolanti hanno dato risultati ampiamente inferiori ai
limiti del regolamento
-
Lo Screening dei metalli sul caffè non ha mostrato
criticità per entrambe le capsule
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CONCLUSIONI BIOCAPSULE
Capsule BIO vs Polimeri Tradizionali
• Entrambe le capsule sono conformi: in entrambi gli studi in condizioni d’uso non si
evidenziano parametri critici (analisi sull’erogato e sul caffè)
• Sostanziali diversità nei risultati
• Maggiore affinità del polimero BIO con l’acqua (Migrazione Globale)
• Buona corrispondenza tra il risultato della OM e la valutazione semiquantitativa
dello screening
• MPPO: si è confermato un “buon” simulante anche per polimeri biodegradabili
• Presenza maggiore di additivi nella capsula Bio 1
• Possibile criticità nel polimero tradizionale legata alla migrazione di Idrocarburi
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CONCLUSIONI GENERALI
• Biopolimeri Biodegradabili mercato di nicchia
• I biopolimeri hanno alcune caratteristiche intrinseche che possono
rappresentare una limitazione se paragonati al polimero tradizionale
• La continua evoluzione della tecnologia sta colmando in parte le
differenze
• Per i “BIO” polimeri sia la sicurezza che il fine vita devono essere
studiati già nella fase di design
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The End
Enrico Nieddu
CHELAB SILLIKER
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