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Los productos manufacturados de diversos sectores como automoción, electrodomésticos, máquina herramienta, salud, deporte, etc.  llevan cada vez más electrónica y más personalización, por lo que ya es una realidad la necesidad competitiva de integrar esta tecnología en los productos para reducir costes asegurando su plena funcionalidad.

Con el fin de desarrollar nuevos materiales para electrónica aditiva por impresión 3D, surge el proyecto IDEA que lidera el Centro Tecnológico GAIKER, miembro de Basque Research & Technology Alliance, BRTA. El objetivo principal de esta investigación es desarrollar nuevos materiales con propiedades electrónicas y magnéticas que permitan una nueva electrónica 3D realizada mediante procesos de fabricación aditiva.

Estos nuevos materiales, que se desarrollarán en los dos primeros años de la estrategia de I+D en nuevos materiales para la electrónica aditiva 2019-2030 que se ha definido en IDEA, permitirán eliminar la rigidez que tienen el diseño actual y el espacio 2D de las placas electrónicas, disminuir los costes reduciendo los procesos actuales de montaje, integrar la electrónica en productos plásticos 3D e impulsar nuevas tecnologías de fabricación aditivas híbridas, que permitan desde un solo proceso a la completa integración de electrónica 3D en el producto final.

Un consorcio, formado por diversos centros tecnológicos y universidades del País Vasco, lleva a cabo este proyecto ELKARTEK financiado por el Gobierno Vasco y coordinado por el Centro Tecnológico GAIKER, que se encargará de diseñar e imprimir nuevos materiales orgánicos. Este Centro desarrollará, por un lado, nuevos materiales de base  polimérica a partir de matrices de tipo comodities, como polímeros de origen reciclado y natural, que en la actualidad se encuentran en fase de desarrollo experimental, tanto en su producción como en su adecuación para aplicarlos en distintitas tecnologías de fabricación aditiva y logro de propiedades electrónicas, y por otro, de desarrollar nuevos procesos de impresión aditiva de polímeros, adaptando los procesos actuales de impresión por filamento a las exigencias de los nuevos materiales desarrollados.

Como parte del esfuerzo colectivo que se está realizando a todos los niveles, el Centro Tecnológico GAIKER, miembro de Basque Research & Technology Alliance, BRTA, trabaja en varios proyectos de I+D en los que aplica sus capacidades y experiencia para contribuir a mitigar el impacto de la pandemia COVID-19.

El proyecto EC-LAMP CoV-2, que lidera el Centro, consiste en el desarrollo de un kit ultrasensible y rápido como alternativa a las pruebas PCR para la detección del SARS-CoV-2. La técnica de PCR requiere de equipamiento sofisticado de laboratorio y de personal especializado para llevar a cabo todo el proceso de detección del virus, desde la extracción del material genético hasta la lectura óptica de los fragmentos genéticos amplificados. Además, se necesitan entre 4 y 6 horas para completar el procedimiento y obtener los resultados diagnósticos. Con el objetivo de minimizar la complejidad de esta técnica, GAIKER trabaja en colaboración con TEKNIKER en un kit que consiste en un sistema de amplificación genética alternativo cuya principal característica es que tiene lugar a una temperatura constante, no requiere de un termociclador, ni de personal altamente cualificado, facilitando de esta manera el diagnóstico del virus en las diferentes instalaciones sanitarias y descentralizando los análisis de los hospitales. El diseño de este sistema de amplificación conocido como LAMP (LoopAMPlification) confiere a este kit de una gran eficiencia de detección, que se traduce en una reducción del tiempo de ensayo a menos de una hora.  

Igualmente, GAIKER avanza en el proyecto ARINTEST, cuyo fin es el desarrollo de un nuevo test serológico basado en tecnología lateral flow que permita mejorar la fiabilidad en la detección de los anticuerpos frente al virus SARS-CoV-2 en personas que están o han estado infectadas por el coronavirus causante de COVID-19. Actualmente se está trabajando en conseguir que este nuevo test sea rápido, sensible, especifico y de uso portátil, sin necesidad de instalaciones de laboratorio. Así, se podrá conocer en menos de 15 minutos y mediante el análisis de una gota de sangre, obtenida por una simple punción en un dedo, si una persona esta inmunizada frente al virus SARS-CoV-2. La sensibilidad y especificidad de este test se evaluará tanto con muestras de sangre positivas (de individuos diagnósticos como positivos por análisis de RT-PCR) como negativas (extraídas antes de la aparición de la pandemia).

Una vez desarrollado este test rápido a escala de laboratorio en GAIKER se podrá poner en marcha su fabricación a escala industrial en un corto plazo de tiempo y por un bajo coste. Los datos aportados por un test serológico fiable permitirán apoyar de forma significativa la toma de decisiones en la vuelta progresiva a la normalidad de la población, minimizando el riesgo de un repunte de la pandemia.

En paralelo al trabajo en estos proyectos y desde el comienzo de la pandemia, GAIKER coopera con instituciones y empresas, evaluando metodologías del entorno académico y decenas de kits comerciales disponibles en el mercado internacional para el diagnóstico de COVID-19. Al mismo tiempo, atiende consultas y realiza servicios tecnológicos relacionados con los materiales de fabricación y ensayos para evaluar la capacidad antivírica, antimicrobiana y de biocompatibilidad requeridos para la certificación y homologación sanitaria del equipamiento de protección.

Experiencia de GAIKER
GAIKER posee más de 20 años de experiencia trabajando en proyectos relacionados con la detección de diferentes tipos de patógenos humanos, sistemas de diagnóstico de enfermedades y otras determinaciones biológicas mediante técnicas de biología molecular. Cuenta con una amplia experiencia en la extracción de material genético (ADN y ARN) a partir de diferentes matrices y en diferentes técnicas de amplificación como RT-PCR y PCR a tiempo real. Además, el Centro ha trabajado en el desarrollo de tests rápidos para detección de biomarcadores relevantes en salud basados en tecnología lateral flow, la misma tecnología empleada en los tests de embarazo.

La contaminación por plásticos y la eliminación de envases de plástico de un solo uso es un gran problema de sostenibilidad que necesita soluciones innovadoras. Los resultados recientes del proyecto YPACK, financiado por la UE y en el que participa el Centro Tecnológico GAIKER, miembro de Basque Research & Technology Alliance (BRTA), muestran que una formulación innovadora de ingredientes activos podría permitir que este empaque de alimentos biodegradable prolongue la vida útil de los alimentos y, por lo tanto, reduzca el desperdicio de alimentos.

Durante los últimos dos años, YPACK ha desarrollado un plástico de base biológica como alternativa al envasado de alimentos de plástico tradicional. El empaque compostable de YPACK está hecho de un biopolímero sostenible, poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV), producido a partir de subproductos de la industria alimentaria, suero de queso y microcelulosa de cáscaras de almendras. Las pruebas de biodegradabilidad muestran una degradación total dentro de los 90 días regulados.

Avance de envase activo
El biopolímero PHBV se utilizó para crear «bio-papel» muy fino a partir de subproductos de la industria alimentaria.

El óxido de zinc y el aceite esencial de orégano, dos ingredientes activos, se incorporaron a los bio-papeles. Estos compuestos tienen buena actividad antimicrobiana contra dos bacterias que pueden causar intoxicación alimentaria: Staphylococcus aureus (estafilococo áureo) y Escherichia coli (E. coli). Los investigadores descubrieron una proporción óptima de los ingredientes activos que mostraron efectos antibacterianos exitosos a corto plazo (15 días) y mediano plazo (hasta 48 días) en sistemas «abiertos» y «cerrados». Esto significa que la fórmula podría usarse para productos alimenticios donde el empaque se abre y se cierra varias veces, por ejemplo, para empacar rebanadas de jamón o pan. Los componentes activos podrían usarse tanto en bandejas como en de películas de contacto alimentario como una capa activa.

Estos prometedores resultados de laboratorio muestran el potencial de los envases activos de base biológica para aumentar la vida útil de los productos frescos como carne, frutas y verduras y pasta fresca. Sin embargo, debido a restricciones regulatorias dentro de la UE, el embalaje final de YPACK no contendrá, en primera instancia, una capa activa sino que estará hecho exclusivamente de PHBV biodegradable.

¿Cuál es el siguiente paso?
El proyecto YPACK está entrando en la próxima fase de aceptación del consumidor y estudios de vida útil en la primavera de 2020. En un estudio preliminar de consumidores realizado por YPACK que incluyó a más de 7000 consumidores, los resultados mostraron que estos no se opusieron al uso de cáscaras de almendras y suero de queso en los materiales de envasado de alimentos. Las tecnologías de envasado pasivo y activo fueron aceptables de manera similar para los consumidores. Consumidores de 7 países (Dinamarca, Francia, Hungría, Países Bajos, Portugal, España, Turquía) participaron en este estudio. Este proyecto de tres años llega a su fin en octubre, acercándose al objetivo de ver el empaque YPACK en el mercado. Los resultados completos del proyecto YPACK se presentarán en la conferencia final el 1 de octubre en Bruselas.

Más sobre YPACK
YPACK es un proyecto de 3 años financiado por la UE con el objetivo de ampliar la producción y validar comercialmente dos soluciones innovadoras de envasado de alimentos basadas en PBHV, un tipo de biopolímero polihidroxialcanoato (PHA); una película de contacto alimentario y una bandeja totalmente compostables. Este nuevo envase utilizará subproductos de la industria alimentaria (suero de queso y cáscaras de almendras), asegurará la biodegradabilidad y reducirá el desperdicio de alimentos en el marco de la estrategia de economía circular de la UE.

La validez del embalaje se evaluará en productos frescos (carne, frutas y verduras y pasta fresca), que son los contribuyentes más importantes al desperdicio de alimentos. Se llevará a cabo un perfil del consumidor y un estudio de mercado para identificar las preferencias de los consumidores y las necesidades del mercado y combinarlas con las nuevas regulaciones de la UE y el desarrollo de materiales de embalaje.

En 2019, la tecnología YPACK fue arrendada a Ocenic Resins S.L. para producir pajitas biodegradables (comunicado de prensa).

Página web: www.ypack.eu

El Centro Tecnológico GAIKER, miembro de Basque Research & Technology Alliance, BRTA, participa en el proyecto europeo Cradle-to-Cradle Composites (C2CC), cuyo objetivo es desarrollar componentes basados en composites poliméricos reciclables para  automoción utilizando tanto una nueva generación de sistemas endurecedores diseñados para el reciclado como resinas epoxi provenientes de fuentes renovables.

Las regulaciones existentes sobre las emisiones de CO2 obligan a los fabricantes de automóviles a reducir significativamente el peso de estos, lo que sólo parece posible a través de la sustitución de los metales por materiales compuestos poliméricos reforzados. Sin embargo, estos composites para cumplir con las regulaciones de vehículos al final de su vida útil deben ser reciclables y con costes asumibles para poder ser producidos en masa.

Por ello, con el fin de obtener unos compuestos respetuosos con el medio ambiente y de demostrar que estos componentes pueden reciclarse obteniendo beneficios ambientales en términos de análisis de clico de vida (LCA) y energía incorporada, surge  el proyecto C2CC. En esta investigación, que finalizará en 2022, se utilizarán innovadoras resinas termoestables obtenidas de la biomasa para producir un material compuesto polimérico reforzado con fibras minerales derivadas del basalto. Este compuesto se podrá separar químicamente, por lo que se recuperará tanto el polímero (que se utilizará para producir piezas internas de automóviles) como las fibras (que se reutilizarán para los componentes originales) y se evitará así la pirolisis y las emisiones que esta genera.

El pasado mes de marzo comenzó el proyecto europeo SAbyNA en el que participa el Centro Tecnológico GAIKER, miembro de Basque Research & Technology Alliance, BRTA. Este proyecto, que tendrá una duración de cuatro años y que cuenta con un presupuesto de casi 6M€, se encargará de desarrollar una guía global interactiva e integradora para facilitar el desarrollo seguro de nanomateriales y productos que los contengan durante todo el ciclo de vida de estos.

Una innovación segura y sostenible requiere de una buena comprensión de los potenciales riesgos que el producto, a lo largo de su ciclo de vida, tendrá para la salud y el medio ambiente.  Sin embargo, en el campo de los nanomateriales, a pesar de que en los últimos años se han desarrollado diferentes guías y metodologías para la gestión de sus riesgos, tanto para los trabajadores como para los consumidores y el medio ambiente, los modelos que se han ido generando son difíciles de implementar en la industria. Por ello, para compilar, mejorar e integrar los recursos disponibles actualmente (métodos, modelos, marcos y herramientas), para reducir su complejidad y costes y poder utilizarlos, surge el proyecto SAbyNA, que desarrollará una plataforma web útil y fácil para implementar estrategias de diseño seguro (Safe-by-Design) en las empresas del sector de la nanotecnología. Además, en este proyecto se desarrollarán módulos específicos, con guías de trabajo y recursos personalizados, adaptados a la industria de las pinturas y la impresión 3D, con lo que se busca demostrar cómo se puede aumentar la usabilidad en sectores industriales específicos.

Finalmente, en SAbyNA, para probar, refinar y validar las estrategias simplificadas que se desarrollarán a lo largo de la investigación, tanto de ensayo y modelización como de diseño seguro y gestión de riesgos, se utilizarán casos industriales reales.