Ambalaje alimentare ecologice din bio-plastice multifunctionale de ultima generatie

  • Finantare : Bugetul de stat
  • Programul : PNCDI II- Parteneriate in domenii prioritare
  • Categoria de proiect : PCCA Tip 2
  • Titlul proiectului : AMBALAJE ALIMENTARE ECOLOGICE DIN BIO-PLASTICE MULTIFUNCTIONALE DE ULTIMA GENERATIE
  • Acronimul: BIO-MULTI-PACK
  • Contract de finantare : 59 / 2012
  • Valoarea proiectului (include şi alte surse atrase): 4.000.000 lei
  • Valoarea contractului (sursa numai buget de stat) : 3.000.000 lei
  • Durata proiectului : 48 luni
  • Perioada de derulare a proiectului : 02.07.2012 - 30.06.2016
  • Contractor : Institutul National de Cercetare Dezvoltare pentru Chimie si Petrochimie - ICECHIM Bucuresti
  • Director proiect : Dr.ing. Doina Dimonie, telefon: 0723458834; e-mail:ddimonie@yahoo.com

Consortiu inter, multi si transdisciplinar format din entitati profesionale recunoscute in domeniu cu rol complementar si sinergetic in proiect.

  • Coordonator proiect 
    Institutul de Cercetare-Dezvoltare pentru Chimie si Petrochimie - ICECHIM Bucuresti 
    Spl. Independentei 202, sector 6, Bucuresti, web site: www.icechim.ro 
    Director proiect - Dr.ing. Doina Dimonie; e-mail: ddimonie@yahoo.com
  • Partener P1 
    Universitatea Politehnica din Bucuresti 
    Splaiul Independentei nr. 313, sector 6, Bucuresti, web site: www.pub.ro 
    Responsabil de proiect - Prof. dr. Ing. Horia IOVU; iovu@tsocm.pub.ro
  • Partener P2 
    METAV Cercetare-Dezvoltare S.R.L 
    Str. C.A. Rosetti, nr. 3, sector 2, Bucuresti, www.metav-cd.ro 
    Responsabil de proiect - Dr. ing. Eugeniu Vasile; e-mail: eugeniuvasile@yahoo.com
  • Partener P3 
    SC Institutul de Cercetare pentru Produse Auxiliare Organice SA 
    Str. Carpati, nr.8, Medias, jud. Sibiu, web site: www.icpaomedias.ro 
    Responsabil de proiect - Ing. Olimpiu Blajan; e-mail: office@icpaomedias.ro

Proiectul propune realizarea unei tehnologii pentru obtinere a unor materiale multifunctionale biodegradabile pe baza de bioplastice si bioaditivi de ultima generatie prelucrabile prin tehnici din topitura in ambalaje alimentare tip catering. Noutatea natională si internatională si valoarea adăugată a proiectului este determinată de originalitatea modelelor conceptuale propuse pentru obtinerea noilor materiale care vor avea proprietati de utilizare cel putin similare materialelor polimerice de provenienta petrochimica. In prezent in tara sunt acceptate materialele oxodegradabile care au biodegradabilitate limitata intrucat considera polimeri de provenienta neregenerabila. Potentialul aplicativ al noii tehnologii este de interes atat pentru faptul ca noile materiale sunt biodegradabile cat si prin posibilitatile de aplicararea in solutie dubla, pe aceeasi platformă (aplicare integrata) fie pe platforme diferite (aplicare modulata). Tehnologia poate fi aplicată si in tari cu aceleasi probleme de mediu ca si Romania.

OBIECTIVE GENERALE

  • Realizarea unei tehnologii de obtinere a unor noi materiale multifunctionale pe baza de biopolimeri si bioaditivi de ultima generatie prelucrabile prin tehnici de topitura in ambalaje alimentare tip catering.
  • Realizarea de noi materiale polimerice biodegradabile multifunctionale pe baza de materiale de provenienta regenerabila de ultima generatie prelucrabile prin termoformare, injectie, extrudere -suflare, in ambalaje si produse alimentare tip catering.

OBIECTIVE SPECIFICE

  • Studii si analize pentru obtinerea unor noi materiale biodegradabile multifunctionale pe baza de materiale regenerabile de ultima generatie, prelucrabile prin tehnici din topitura in repere alimentare tip catering;
  • Model experimental pentru realizarea noilor materiale si prelucrarea acestora in repere alimentare tip catering;
  • Realizarea modelului experimental şi proiectarea tehnologiei de laborator pentru obţinerea noilor materiale multifunctionale;
  • Realizare si elaborare tehnologie de laborator pentru obtinerea noilor materiale multifunctionale pe baza materiale regenerabile de ultima generatie prelucrabile in ambalaje alimentare de tip catering. Caracterizarea dinamo - mecanica si termica a noilor materiale si produse. Evidentierea dependentei proprietatilor morfo - structurale de conditiile de obtinere si de tehnica de prelucrare in produs finit.
  • Elaborare tehnologie pilot;
  • Intocmire documentatie de analiza tehnico economica, studiu de fezabilitate, specificatie tehnica pentru fabricatie;
  • Intocmire studiu de fezabilitate;
  • Diseminare rezultate;
  • Brevetarea solutiilor inovatoare.
    • ETAPA 1 - Studii si analize privind elaborarea unor noi materiale de tip multifunctional pe baza de bioplastice de ultima generatie destinate prelucrarii prin extrudere, injectie, termoformare, in amablaje alimentare tip cattering. Elaborare si realizare model experimental. Diseminare. 
      Perioada de derulare: 02.07.2012 - 21.12.2012

 

    • ETAPA 2 - Proiectare tehnologie de laborator pentru obtinerea noilor materiale de tip bioplastic sub forma de granule. Diseminare nationala si internationala. 
      Perioada de derulare: 24.12.2013 - 20.12.2013

 

    • ETAPA 3 - Realizare, elaborare tehnologie de laborator pentru obtinerea noilor materiale sub forma de granule. Diseminare natinala si internationala 
      Perioada de derulare: 23.12.2013 - 19.12.2014

 

    • ETAPA 4 - Experimentari pilot pentru verificarea tehnologiei de laborator. Experimentari de prelucrare prin extrudere, injectie, termoformare. Caracterizare granule si produse. Diseminare 
      Perioada de derulare: 22.12.2014 - 18.12.2015
    • ETAPA 5 - Elaborare tehnologie pilot. Intocmire documentatie de analiza tehnico economica si Specificatie tehnica pentru fabricatie. Intocmirea studiului de fezabilitate Identificarea si atribuirea drepturilor de proprietate intelectuala. Diseminare nationala si internationala. Workshop. Perioada de derulare: 21.12.2015 - 30.06.2016

 

 

ETAPA 1

  • Studii documentare si modele conceptuale
    • Studii documentare pentru urmatoarele subiecte: modificarea amidonului in scopul prelucrarii prin termoformare, injectie, extrudere, sarjarea amestecurilor cu umpluturi anorganice, reticularea amestecurilor, reologia topiturilor amestecurilor pe baza de amidon modificat;
  • Modele experimentale
    • S-au conceput 3 modele experimentale pentru modificarea amidonului in vederea realizarii unor noi materiale biodegradabile prelucrabile in produse finite prin tehnci din topitura (termoformare, injectie, extrudere - suflare;
    • S-au realizat 3 modele experimentale pentru prelucrarea noilor materiale biodegradabile multifunctionale prin temoformare (a), injectie (b) si extrudere - suflare (b);
    • S-a realizat modelul experimentale pentru caracterizarea dinamo - mecanica si termica a noilor materiale multifunctionale si s-au determinat proprietatile dinamo - mecanice si termice ale unor noi materiale biodegradabile de provenienta regenerabila modificate in vederea cresterii tranzitiei sticloase.
    • S-a realizat modelul experimental pentru studierea microscopica a noilor materiale biodegradabile de provenienta regenerabila si s-au evidentiat diferentele morfologice induse de conditiile de prelucrare in produs finit.

ETAPA 2

S-au obtinut urmatoarele rezultate:

  • S-a proiectat tehnologia de laborator in vederea elucidarii unor aspecte stiintifice legate de structura noilor compozitii pe baza de amidon care au fost astfel concepute incat sa se poata prelucra prin urmatoarele tehnici din topitura: termoformare, injectie, extrudere, presare. In acest sens s-a studiat posibilitatea utilizarii in formulele de modificare a amidonului a urmatorilor plastifianti de provenienta regenerabila: glicerina si ester metilul rezultate ca produse secundare la fabricarea biodieselului. De asemeni s-a studiat posibilitatea folosirii biopolietilenei la modificarea amidonului
  • S-au elaborat solutiile de modificare a amidonului care conduc la compozitii ce se pot prelucra in produs finit prin termoformare, injectie, extrudere - suflare;
  • S-au corelat solutiile de modificare cu proprietatile dinamo - mecanice si termice ale noilor materiale;
  • S-a realizat modelul experimental al caracterizarii morfo-structurale prin microscopie electronica si s-au evidentiat dependente intre structura reperelor injectate si formula de modificare;
  • S-a realizat modelul experimental al compoundarii in stare solida, s-a optimizat procedura de lucru si s-au realizat experimentari de prelucrabilitate a unor retete selectate care au condus la realizarea mai multor tipuri de material sub forma de granule. S-au prezentat 8 lucrari la manifestari stiintifice nationale si internationale. Suplimentar s-a depus o cerere de brevet si a fost admis la doctorat un membru din echipa cu subiect legat de lucrarile de la contract.

ETAPA 3

S-au obtinut urmatoarele rezultate:

    • S-a realizat tehnologia de laborator pentru elaborarea de noi bioplastice pe baza de amidon prin tehnici din topitura in produse cu viata scurta, biodegradabile pentru produse alimentare tip catering. In acest scop s-au elucidate aspect stiintifice si tehnice legate de:
      • Fenomene de curgere in topitura care pot diminua calitatea si aspectul produselor finite obtinute din materiale polimerice biodegradabile;
      • Necesitatea granularii noilor compozitii si prelucrarea granulelor prin extrudere, injectie, termoformare;
      • Influenta raportului de etirare asupra proprietatilor dinamo-mecanice si termice ale bioplasticelor prelucrabile prin extrudere – suflare;
      • Influenta parametrilor specifici de obtinere a noilor bioplastice asupra caracteristicilor morfo-structurale evidentiate prin microscopie electronica;
      • Evidentierea dependentei de formula de modificare si conditiile de obtinere a diferentelor morfo- structural dintre bioplasticele prelucrabile in produs finit prin termoformare, extrudere suflare;
      • Adaptarea sistemului de racirea a firelor extruse si a sistemului de tragere la necesitatile specific prelucrarii bioplasticelor;
      • Experimentari privind prelucrarea noilor bio-plastice in granule pentru ambalaje alimentare realizabile prin termoformare si experimentari de termoformare cu noile granule.
      • S-au realizat granule si produse din aceste granule care nu au prezentat defecte generate de instabilitatea curgerii in topitura. Curgerea in topitura s-a controlat pe baza imbunatatirii compozitiei si adaptarea conditiilor de prelucrare din topitura la noile compozitii. Noile granule sunt uniforme ca aspect, dimensiuni si forma si s-au prelucrat cu rezultate foarte bune prin extrudere, injective, termofirmare;

  • Unele din noile compozitii si procedeul de prelucrare a acestora in produse finite constituie obiectul unei cereri de brevet depusa in anul 2014;
  • Formare tineri – S-au angajat 3 tineri dintre care 1 la CO si 2 la P1. Unul dintre acesti tineri se afla in present la o bursa pentru perfectionare in caracterizarea materialelor polimerice . Un tanar din echipa CO, admis la doctorat in anul 2013, cu subiect legat de prezentul contract de cercetare a sustinut in anul 2014 2 referate.
    • Doina Dimonie, Constantin Radovici, Simona Pop, Radu Socoteanu, Celina Petre, Radu fierascu, Irina Fierascu, Roxana Zgirian, Petrache Marius, Coserea Ramona,Approaches considering a better incorposations of multylayere silicate into a polymeric matrix designed for bio -nano -materials obtaining Nonlinear Optics, Quantic Optics: Concept in Modern Optics, Vol.44, No.2-3, p. 137-148, 2012;
    • Doina Dimonie, Petrache Marius, Ghiurea Marius, Celina Damina, Radu Socoteanu, Sanda Doncea, Radovici Constantin, Luiza Jecu, Liliana Anton - "The Influence of the Silicate Exfoliation Degree on the Biodegradability of Some Nanocomposites Based on Starch", Simpozionul International "Priorităţile Chimiei pentru o Dezvoltare Durabilă - Priochem - ed. aVIIIa" ICECHIM, Bucuresti, Romania, 25-26.10.2012.
    • Doina Dimonie, Petrache Marius, Ghiurea Marius, Celina Damian, Radu Socoteanu, Sanda Doncea, Luiza Jecu, Liliana Anton, "Environmental protections by using packages with improved biodegradability based on new biorelated nanocomposites", "European Polymer Congress - EPF 2013", Pisa, Italia, 16-21 Iunie 2013
    • Doina Dimonie, Marius Petrache, Celina Damian, Madalina Pandele, Maria Rapa, Eugeniu Vasile - "New blends based on starch mouldable by thermoforming" Romanian International Conference on Chemistry and Chemical Engineering - RICCCE XVIII, Sinaia, Romania, 4-7.09.2013
    • Doina Dimonie, Marius Petrache, Celina Damian, Pandele Madalina, Maria Rapa, Eugeniu Vasile, Dimonie Mihai, Influence of formulation on thermoforming capacity of new blends based on starch, Priorities of Chemistry for a Sustainable Development - PRIOCHEM, 9th Edition, Bucharest, 24 - 25 October 2013
    • Doina Dimonie, Marius Petrache, Celina Damian, Pandele Madalina, Maria Rapa, Mihai Dimonie, Liliana Anton, Dependence of the melt properties of some new multifunctional bio-materials on composition and melt processing conditions, Priorities of Chemistry for a Sustainable Development - PRIOCHEM, 9th Edition, Bucharest, 24 - 25 October 2013, Priorities of Chemistry for a Sustainable Development - PRIOCHEM, 9th Edition, Bucharest, 24 - 25 October 2013
    • Doina Dimonie, Marius Petrache, Eugeniu Vasile, Roxana Trusca, Maria Rapa, Mihai Dimonie, Liliana Anton, Influence of the migration degree of the liquid components into polymeric matrix on the performance of new multifunctional bio - materials, Priorities of Chemistry for a Sustainable Development - PRIOCHEM, 9th Edition, Bucharest, 24 - 25 October 2013
    • Doina Dimonie, Marius Petrache, Eugeniu Vasile, Roxana Trusca, Adi Ghebaur, Madalina Pandele, Maria Rapa, Mihai Dimonie, Liliana Anton, Influence of filler particle size on mechanical behavior of some new multifunctional bio - materials, Priorities of Chemistry for a Sustainable Development - PRIOCHEM, 9th Edition, Bucharest, 24 - 25 October 2013
    • Doina Dimonie, Marius Petrache, Celina Damian, Pandele Madalina, Maria Rapa,Dependence of the melt properties of some new blends based on starch on the formulation and the melt processing conditions, The 3rd International Polymer Processing Conference - IPPC 2013, Sibiu, Romania, 7-8 November, 2013
    • Doina Dimonie, Marius Petrache, Celina Damian, Pandele Madalina, Maria Rapa, Eugeniu Vasile, New blends based on starch moldable by thermoforming, The 3rd International Polymer Processing Conference - IPPC 2013, Sibiu, Romania, 7-8 November, 2013
    • Cerere de brevete: Procedeu pentru valorificarea glicerinei provenita de la fabricarea biodieselului, A/00963 / 04.12.2013

 

  • Doina Dimonie, Marius Petrache, Celina Damian, Cosmin Jinescu, Liliana Anton , Ştefan-Ovidiu Dima, Rapa Maria , " Process sensitivity of some new renewable materials based on starch", articol in curs de evaluare, International Journal of Polymer Science
  • Doina Dimonie, Celina Damian, Cosmin jinescu, Liliana Anton, Marius Petrache, Celina Maria Damian, "Window of Melt Processing Conditions as Possibility to control the Miscibility of some New Process Sensitive Blends based on Starch", articol in curs de evaluare, Polymer-PlasticTechnology and Engineering
  • Doina Dimonie, Valeriu Jinescu, Marius Petrache, Liliana Anton , "Shear stress influence on the degradability of melted new materials based on starch designed for packages", Conferinta Echipamente pentru Procese Industriale – Process EquipmentConference "EPI – 60", Bucuresti, Romania, 16 mai 2014
  • Doina Dimonie, Marius Petrache, Liliana Anton, "Synergistic and biodegradable new materials based on starch. Current status and future opportunities", Workshop AGRI-FLUX, ICECHIM – Bucuresti, Romania, iunie 2014
  • Doina Dimonie, Marius Petrache, Liliana Anton, Dimonie Mihai, Maria Rapa,"Influence of shear stress on the melt degradability of some new renewable materials designed for packaging fabrication", BiPoCo 2014 – 2nd International Conference on Bio-based Polymers and Composites, Visegrád, Hungary 24 - 28 August 2014
  • Dimonie Doina, Petrache Marius, Anton Liliana, Dimonie Mihai, Constantin Virgil, "Noi materiale polimerice multifunctionale, biodegradabile pe baza de bioplastice de ultima generatie si alte materiale de provenienta regenerabila prelucrabile prin termoformare, injective, extrudere – suflare" – exponate sub forma de placi cu dimensiunea de 150*150*1mm (5 bucati / tip; 3 tipuri) Targul Tehnic International Bucuresti TIB 2014 – Salonul Cercetarii Romanesti, Bucuresti, Romania, 15-18 octombrie 2014
  • Doina Dimonie, Marius Petrache, Sanda Doncea, Liliana Anton, Eugeniu Vasile, Roxana Trusca, Celina Damian, Mihai Dimonie, Maria Rapa, "Rheological Properties in the Melted State as Expression of Miscibility of New Process Sensitive Renewable Multiphase Materials", International Symposium: Priorities of Chemistry for a Sustainable Development - PRIOCHEM, 10th Edition, Bucharest, Romania, 30 – 31 October 2014
  • Doina Dimonie, Marius Petrache, Liliana Anton, Eugeniu Vasile, Roxana Trusca, Celina Damian, Mihai Dimonie, Maria Rapa, "New Multipahase Renewable Materials with High Content of Natural Fibers and Mineral Fillers", International Symposium: Priorities of Chemistry for a Sustainable Development - PRIOCHEM, 10th Edition, Bucharest, Romania, 30 – 31 October 2014
  • Doina Dimonie, Marius Petrache, Mihai Dimonie, Liliana Anton, Eugeniu Vasile, Roxana Trusca, Celina Damian, Maria Rapa, "Apparent and Real Shear Viscosity as Method to Control the Applications Properties of New Multiphase Renewable Materials", International Symposium: Priorities of Chemistry for a Sustainable Development - PRIOCHEM, 10th Edition, Bucharest, Romania, 30 – 31 October 2014
  • Celina Damian, Doina Dimonie, Marius Petrache, Liliana Anton, Eugeniu Vasile, Roxana Trusca, Mihai Dimonie, Maria Rapa, Adina Vulcan,"Melt Elasticity Control of Some New Renewable Multiphase Materials as Possibilities to Avoid the Instabilities at Extrusion", International Symposium: Priorities of Chemistry for a Sustainable Development - PRIOCHEM, 10th Edition, Bucharest, Romania, 30 – 31 October 2014
  • Eugeniu Vasile, Roxana Trusca, Doina Dimonie, Marius Petrache, Liliana Anton, Celina Damian, Mihai Dimonie, Maria Rapa, "Entangled Surface Importance in Controlling the Application Properties of New Renewable Multiphase Materials", International Symposium: Priorities of Chemistry for a Sustainable Development - PRIOCHEM, 10th Edition, Bucharest, Romania, 30 – 31 October 2014
  • Maria Rapa , Doina Dimonie, Marius Petrache, Liliana Anton, Mihai Dimonie, Eugeniu Vasile, Roxana Trusca, Celina Damian, "Pelletizing Role in Melt Processing of Some New Renewable Multiphase Materials", International Symposium: Priorities of Chemistry for a Sustainable Development - PRIOCHEM, 10th Edition, Bucharest, Romania, 30 – 31 October 2014
  • Cerere de brevet: "Compozitie si procedeu pentru realizarea unor materiale biodegradabile cu continut ridicat de fibre natural si umpluturi anorganice", A/00908/25.11.2014