AlgiPack: Alginate-based films for packaging

AlgiPack-prosjektet hadde som mål å utvikle fleksible, biologisk nedbrytbare og hjemmekomposterbare emballasjefilmer og -belegg fra norskdyrket brunalge, og tilby et bærekraftig alternativ til fossilbasert plastemballasje. For å møte utfordringer som høy kostnad, dårlig vanndampbarriere og svake mekaniske egenskaper hos tilgjengelige alternativer, har prosjektet benyttet innovasjoner som kombinerer grafen og cellulosefibre for å forbedre ytelsen og redusere kostnadene for bioplast og biomaterialer basert på sjøalger. Prosjektet har fokusert på fleksible filmer for matemballasje og beskyttelsesfilmer for ikke-matindustrier, med utvikling av to ulike emballasjeløsninger: 1) flerlags barrierelag på papir/papp 2) komposittfilmer med cellulose- og grafenfyllstoffer. Hovedresultatene oppnådd i prosjektet er følgende: 1. Materialinnovasjon: Ved bruk av nanocellulose observerte vi begrensede endringer i mekaniske egenskaper samt høy følsomhet for vanndamp. Basert på disse resultatene begynte vi å utforske bruken av algefibre til papirproduksjon. Sjøalger ble forbehandlet for å oppnå en fiberrik biomasse, som deretter ble blandet med tradisjonell tremasse i innholdsandeler fra 20 til 70 %. Prototyper av fettbestandig papir belagt med alginatformuleringer og stivt kartongmateriale har blitt vellykket fremstilt. 2. Prosessoptimalisering: Innenfor prosjektet har vi optimalisert utvinning av alginat fra ulike typer sjøalger og etablert prinsippene for laboratorieprosesser for sjøalgebasert papirproduksjon. Dette legger grunnlaget for kostnadseffektive bioraffineringsmetoder i større skala. Prosessparametere som tid og temperatur har blitt justert og optimalisert i henhold til den spesifikke biomassen som brukes. 3. Produktvalidering: Endelige laboratorieprototyper er blitt produsert og presentert på flere industrielle arrangementer. De har også blitt delt med relevante selskaper som har vist interesse for produktet på industrielt nivå.

The findings of this project have provided very valuable insights on the potential of seaweed specifically for paper production, especially taking into account the current transition of conventional packaging to more sustainable alternatives in which most companies are shifting to cellulose based materials. The results of the project have allowed the technology to reach TRL 5 unlocking the potential to further work on scalability of the production process to reach commercial readiness in the near future. This is also in line with new regulation (EU) 2025/40 on packaging and packaging waste, which will enter into force on 11 February 2025 and apply from 12 August 2026, and thus can provide a solution for companies searching for alternatives to conventional plastic packaging.

The annual global production of fossil plastic is over 360 million tons. Around 50% stems from packaging material, and <20 % is currently recycled. There is thus a strong need for biodegradable alternatives that can replace fossil-based plastics. The goal of AlgiPack is to develop flexible home-compostable biobased plastic films and coatings based on Norwegian cultivated brown algae as an alternative to fossil-based plastic used for packaging. Despite their great potential as conventional plastic replacement, algae-based bioplastics still present some technological limitations such as a low water vapor barrier and weak mechanical properties, that are hindering their large-scale utilization in the packaging sector. AlgiPack will address these shortcomings by implementing graphene and cellulose fibers in seaweed based polymeric films. Two specific packaging applications will be developed: 1) Multilayer barrier coatings for paper/cardboard food packaging applications such as food wraps and trays. The laminated structure will include a graphene layer to enhance the gas and water barrier properties and an outer compostable alginate layer serving as a grease barrier. 2) Translucent composite films using an innovative dispersion method of functionalized graphene in combination with cellulose fibrils into alginate for non-food contact packaging applications such as protective bags for the cosmetic, fashion and electronic industries. The project owner, B'ZEOS, is a Norwegian company developing sustainable packaging based on seaweed. Project partner Tor Group AS is an environmental tech company with expertise in graphene and biopolymers. Project partner Seaweed Solutions cultivates sugar and winged kelp, which will be used as raw materials. Research partners SINTEF and RISE PFI will contribute leading expertise on seaweed processing and fibre-based materials. Together, the consortium will meet the increasing demand for more sustainable packaging materials.