Iz laboratorijev na trg z materiali, ki so alternativa sintetični plastiki – EOL 133

V projektu BioApp najbolj privlači usmeritev k inovacijam, h kreativni kemiji in k razvoju tehnologij za bolj naravne izdelke na trgu, ki bi predvsem nadomestili plastiko. Razložite to s primerom ulovov rakov, ki dajejo letno 10 milijonov ton biomase. Stranski industrijski odpadni produkt je torej velika količina njihovih lupin. Kaj vsebujejo rakove lupine in za kaj jih lahko uporabite?

V okviru projekta BioApp predlagamo inovativno uporabo različnih naravnih virov. Začeli smo že s komercialno dostopnim virom z uporabo biopolimera hitina. Ta predstavlja v odpadnih lupinah rakov in škampov med 20 in 40 % mase. Preostali del so minerali in proteini. Komercialno dostopni derivati iz hitina so glukozamin, oligosaharidi, N-acetil glukozamin in hitozan. Prav hitozan je potencial za uporabo v aplikacijah, ki segajo na področje biomedicine, kozmetike in prehrambne industrije.

Zakaj?

Predvsem zaradi lastnosti, kot so netoksičnost, biokompatibilnost, biorazgradljivost, antimikrobnost in biofunkcionalnost. V okviru projekta BioApp smo že pripravili kemijsko modificirane oblike biopolimerov, ki so primerni za uporabo v biomedicini kot primer antimikrobnih membran in prevlek za zdravljenje ran. Izvedli smo tudi prenos proizvodnje iz laboratorija na večjo pilotno skalo, pri čemer so novi produkti na bazi hitozana, t.i. yCTX platforme, dostopni za komercialne aplikacije z visoko dodano vrednostjo predvsem v biomedicini.

Vendar, v koliki meri lahko večja proizvodnja biopolimerov iz naravnih in obnovljivih virov realno nadomesti uporabo plastike, ki narašča. Torej tudi količina odpadkov iz plastike narašča. Oceani postajajo plastični. Ali EU in Slovenija glede na najnovejše usmeritve za manjšo uporabo plastike namenjata dovolj sredstev za razvoj in raziskave, ki bi lahko hitreje nadomeščale sintetične težko razgradljive materiale?

Biopolimeri izvirajo iz narave. Če bi strogo pogledali le količino letno nastale biomase, na primer hitina je cca. 10 milijard ton letno, lignina 20 milijard ton letno, in to primerjali s količino proizvedene plastike, ki je leta 2015 znašala 448 milijonov ton, je odgovor v teoriji lahko pritrdilen. Vendar težava nastane pri pridobivanju oziroma izolaciji naravnih biopolimerov, saj so viri zelo raztreseni in so prisotni tudi v različnih oblikah. EU in Slovenija spodbujata razvoj biorafinerijskih procesov in približevanje konceptu krožnega gospodarstva, pri čemer je to eden izmed glavnih fokusov slovenske strategije pametne specializacije. Glede financiranja obstaja ogromno mehanizmov. Javnih in privatnih. Zato smo po mojem mnenju zdaj na vrsti predvsem raziskovalne inštitucije, da predlagamo nove rešitve in s povezovanjem z industrijskimi partnerji te spremembe uveljavimo. Le dobre ideje, ki so podprte z jasnimi cilji in vključujejo industrijske partnerje, so lahko konkurenčne pri pridobivanju sredstev na razpisih.

Projekt BioApp je dal že nekatere prve konkretne rezultate. Na primer »zero-waste« vodotopno embalažo za tople in hladne napitke, med in začimbe. Poleg tega tudi biorazgradljive aktivne vrečke iz hitozana z dodanim rastlinskim ekstraktom, ki podaljšuje rok trajanja nekaterih svežih živil, kot so banane, kruh in sir. Za kakšne izdelke gre in v katerih panogah jih lahko uporabljajo?

V projektu BioApp imamo postavljen delovni načrt s tremi fazami: razvoj pilotne tehnologije, razvoj pilotne inovacije in prenos iz laboratorija na trg. Začetek projekta je bil oktobra 2017. V prvem letu lahko pokažemo že kar nekaj razvitih tehnologij, ki služijo tudi kot del komunikacijske strategije projekta BioApp. S predstavljenimi rešitvami ozaveščamo in širimo znanje o naprednih biopolimerih in njihovi možni uporabi ciljnim skupinam, kot so raziskovalci, mala in srednja podjetja, industrija in splošna zainteresirana javnost. Izdelke in tehnologije, ki jih razvijamo za prehrambno industrijo, so predvsem materiali, ki so lahko alternativa plastiki. Ta se uporablja za embalažo (t.i. single-use plastic) in je največji onesnaževalec predvsem zaradi nerazgradljivosti in v mnogih primerih zaradi nezmožnosti recikliranja. Zato smo predstavili t.i. koncept embalaže »zero-waste«. To pomeni, da se (užitna) embalaža enostavno razgradi v vodi v nekaj sekundah. Druga prednost uporabe naravnih biopolimerov je njihova zmožnost kombinacije z različnimi naravnimi dodatki, ki so lahko iz lokalnega okolja. Predstavljajo t.i. aktivno zaščito pred mikroorganizmi in drugimi vplivi iz okolja.

V okviru platforme boste pripravili tudi poslovni načrt za uporabo naprednih biopolimerov v prehrambni, kozmetični industriji in industriji, ki proizvaja izdelke za zdravje. Za kakšen poslovni načrt gre?

V tem primeru se bomo osredotočili na raziskavo trgov, kjer so potrebe po inovacijah najbolj potrebne predvsem zaradi zakonodajnih in regulativnih meril. Vemo, da zahtevajo iskanje alternativ sintetični plastiki. Poslovni načrt bo imel pomembno vlogo pri zadnjem koraku delovnega načrta, ko bo šlo za prenos iz pilotne proizvodnje na trg, kjer so vključena tudi podjetja.

Toda v projektnem konzorciju ste predvsem znanstvene, raziskovalne in izobraževalne inštitucije. Ali med gospodarskimi družbami ni bilo zanimanja za projekt? Vključujete v projekt potencialne partnerje, kako? Ali se morda povezujete s podjetji, ki so vključena v različna strateško razvojna inovacijska partnerstva oz. mreže za prehod v krožno gospodarstvo?

V projektu BioApp sta vključeni dve javni in ena zasebna raziskovalna organizacija ter dva industrijska partnerja, podjetji Acies Bio in Biopolife. Biotehnološko podjetje Acies Bio je dobitnik nagrade Gazela osrednje Slovenije 2018 za najboljše hitrorastoče podjetje. V projektu je ključen partner pri implementaciji antimikrobnih lastnosti v naše produkte in pri sledenju globalnih trendov na področju biotehnologije in krožnega gospodarstva. Start-up podjetje Biopolife je osredotočeno v razvoj in proizvodnjo biopolimerov z naprednimi lastnostmi. Že v prvem letu projekta smo izvedli prenos tehnologije in povečevanje proizvodnje novega kemijsko modificiranega biopolimera, ki ga podjetje za namene razvoja aplikacij dostavlja projektnim partnerjem. Kot eden izmed delov delovnega načrta je tudi nadregionalna tehnološka platforma (www.bioapp-platform.eu). Namenjena je vzpostavitvi trajnostnega pretoka informacij med akterji, ki so vključeni v proizvodnjo izdelkov iz inovativnega biopolimernega materiala z visoko dodano vrednostjo. Hkrati razvijamo storitve za potrebe prehrambne, kozmetične in z zdravstvom povezane industrije z namenom povečati konkurenčnost in spodbuditi gospodarsko rast za nova delovna mesta. Pričakujemo med 50 in 100 različnih deležnikov, ki bodo vključeni v platformo do leta 2020.

Kemijski inštitut je vodilni partner?

Da. Kemijski inštitut je vodilni partner projekta BioApp. Tudi ostali projektni partnerji so aktivno vključeni in sodelujejo pri mnogih projektih iz Obzorja 2020, a tudi v strateško razvojno inovacijskih partnerstvih, kot so Mreže za prehod v krožno gospodarstvo. Je tudi partner na projektu CEL.KROG, ki je del prednostnega področja S4, Mreže za prehod v krožno gospodarstvo in je delno financiran iz sredstev strukturnih skladov EU v Sloveniji.

Katere vaše inovacije lahko umestite v proces krožnega gospodarstva in ali so biopolimeri s svojo funkcionalnostjo in lastnostmi enako kakovostni kot sintetični materiali. Proizvajalci na primer opozarjajo, ko gre za reciklate, da jih pri nekaterih proizvodih ne morejo uporabljati.

Princip krožnega gospodarstva je že v osnovi povezan z našimi inovacijami. Zato velja in bo veljal prav za vse naše produkte. Krožno gospodarstvo je prav na primeru majhnosti Slovenije idealen način ustvarjanja dodane vrednosti z uporabo lokalno dostopnih materialov. Ti so lahko čisti ali pa stranski produkti neke druge industrije. Recikliranje je pri biopolimerih že zelo utečeno. Predvsem za papir in karton, ki sta iz biopolimera celuloze, medtem ko se za »zero-waste« izdelke iz drugih biopolimerov, kot so folije za živila ali embalaže za kreme, uporabita koncepta kaskadne uporabe in krožne ekonomije, ki velja za biološke materiale. Naj razložim na primeru. Užitna ali biorazgradljiva embalaža se razgradi do gradnikov, ki se potem spet vračajo v biosfero, zemljo ali vodo, kjer se uporabijo kot gradniki, iz katere nastaja nova biomasa. Ta je spet vir biopolimerov.

Kaj mora potrošnik vedeti o biopolimerih?

Od sredine 20. stoletja naprej so že znane prve uporabe biopolimerov. Vendar z nekaj izjemami, kot so materiali na osnovi celuloze in gume, so skoraj vse zamenjali s plastiko iz fosilnih goriv. Med biopolimeri so najbolj pogosti in tudi splošno znani celuloza, lignin, hitin, alginat in želatina, ki so kot dodatki v mnogih proizvodih. Navedeni biopolimeri so že danes na voljo v velikih količinah. Njihova cena je odvisna od njihove čistosti. Za vse naravne biopolimere, ki jih zna narava sestavljati, je prav tako razvila mehanizme njihove razgradnje, zato njihovo kopičenje v okolju ne predstavlja nevarnosti.

Kaj bo prišlo iz vaših laboratorijev na trg do leta 2020, ko boste projekt končali?

Do konca projekta je naš cilj, da vzpostavimo platformo, ki bo združevala inovacijske potenciale, razvite v raziskovalnih organizacijah, in tržno naravnane želje industrijskih partnerjev. Delovala bo tudi po koncu projekta. Projekt BioApp želi prenesti na trg 9 tehnologij, storitev ali produktov. Ciljamo seveda višje. Poleg že prej orisanih tehnologij in produktov delamo še na mnogo drugih zanimivih tehnologijah, kot so razvoj naravnih in okolju prijaznih biorazgradljivih čistil, krem in medicinskih pripomočkov. Nenazadnje bi še izpostavil razvijanje tube za kreme in pijače iz biorazgradljivih in kompostabilnih biopolimerov z možnostjo večkratne uporabe.