plastiche compostabili a contatto con alimenti. le biocapsule da caffè
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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 A GLOBAL NETWORK OVER 70 LOCATIONS IN 18 COUNTRIES 2 PLASTICHE COMPOSTABILI SICUREZZA PACKAGING IDONEITA’ TECNOLOGICA RECUPERO FINE VITA 3 PLASTICHE COMPOSTABILI • COSA È BIO(PLASTICA)? • BIOPOLIMERI APPLICAZIONI e CRITICITA’ •“BIO” NEI MATERIALI A CONTATTO CON ALIMENTI • BIOCAPSULE DA CAFFÈ • CONCLUSIONI 4 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 6 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 7 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 8 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. 9 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 10 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 11 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 12 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 13 BIOPOLIMERI Migrazione 14 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 15 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 16 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 17 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) 18 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 19 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% 20 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 21 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 22 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 23 BIOCAPSULE: UN ALTERNATIVA POSSIBILE 24 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 25 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 26 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 27 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 28 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 29 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 30 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 31 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 32 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 33 The End Enrico Nieddu CHELAB SILLIKER [email protected]