Polímeros naturales: nueva solución para envases sostenibles

La industria de producción de envases es una gran consumidora de materiales, especialmente el plástico, pues el 42% del plástico utilizado en el mundo se destina al empaquetado de alimentos y productos manufacturados, pudiendo causar impactos ambientales, no sólo por la extracción y uso de dichos materiales, sino también, por los residuos generados durante el procesado y en los generados tras el fin de uso de ese mismo envase. Este hecho supone que los residuos son tratados a partir de procesos de incineración o bien acaban desechados en el medio ambiente.

Otra problemática actual de los envases plásticos se centra en la dificultad de ser reciclados, especialmente en el caso de los envases de un solo uso que están fabricados con plásticos convencionales derivados de fuentes fósiles. Estos envases pequeños, suelen ser difíciles de incluir en los procesos de reciclaje, lo que impide su reintegración en el ciclo de reciclaje y su reutilización.

Como resultado de estas problemáticas y de los impactos ambientales asociados con los envases plásticos que no se destinan a los contenedores de reciclaje, se están produciendo cambios en la legislación actual. Esto incluye la Ley 7/2022 de residuos y suelos contaminados, que se enmarca en una economía circular, así como la implementación de la directiva para reducir el uso de plásticos de un solo uso (SUP). Igualmente, se están llevando a cabo iniciativas más amplias, como la transición hacia una economía circular promovida por el Pacto Verde Europeo (Green Deal) y la estrategia europea que establece que para el año 2030, todos los envases fabricados deberán ser reciclables o reutilizables.

Si bien la utilización de biopolímeros, polímeros biodegradables, compostables o solubles está cada vez más en alza, ya que son una versión más sostenible de los plásticos utilizados comúnmente, es necesario seguir avanzando en diferentes desarrollos para conseguir envases que cumplan las normativas actuales. En casos como la directiva SUP, la mayoría de los materiales de las categorías mencionadas no se acogen a los parámetros de esta normativa, ya que, por lo general, los materiales termoplásticos actualmente empleados requieren de procesos de modificación química.

Es aquí donde los envases basados en biopolímeros naturales podrían ofrecer beneficios ambientales, siendo una alternativa sostenible frente a los envases formados por materiales convencionales. La utilización de estos materiales biobasados supone, no solo un beneficio ambiental, también una forma de diferenciación de producto y una forma de cumplir de manera satisfactoria las nuevas demandas legislativas, proponiendo envases aptos y prometedores con propiedades similares a los envases utilizados convencionalmente.

A continuación, se incluye un esquema de los biopolímeros naturales, donde se muestra que los biopolímeros, los cuáles son polímeros que se encuentran en la naturaleza, pueden ser de origen tanto natural como sintético. La principal diferencia entre los biopolímeros naturales y sintéticos radica en su origen y composición química.

Además, el reciente impuesto al plástico no exime del pago en las soluciones compostables, ya que se considera material plástico, modificado químicamente, aunque su fin de vida sea más sostenible. En este sentido, la alternativa de emplear polímeros naturales, los cuales son modificados físicamente, va ganando terreno en estas aplicaciones al ser aceptados por la directiva SUP y tratarse de materiales procedentes de fuentes renovables, así como biodegradables en diferentes medios, como puede ser suelo y acuático.

Estos nuevos materiales han de tener características adecuadas para poder ser empleados en procesos convencionales de obtención de envases, como el moldeo por inyección o extrusión. Por ello, técnicas de plastificación de los polímeros naturales, a partir de la tecnología de compounding, permiten el desarrollo de nuevos grados plásticos que cumplan con las necesidades de la industria fabricante de envases inyectados.

Los nuevos materiales pueden provenir de diferentes fuentes naturales, como algas, almidones, carnes o leche, entre muchos otros. En muchos casos los polímeros naturales extraídos proceden de subproductos de diferentes industrias, principalmente alimentaria, dando un valor añadido a esos materiales de bajo coste, lo que los hace perfectos candidatos para las aplicaciones de envases sostenibles y adecuados bajo la legislación actual asociada a envases de un solo uso.

A partir de esta problemática y los nuevos escenarios, surge el proyecto Oceanide, cuyo objetivo principal es el desarrollo de compuestos basados en biopolímeros naturales para crear envases alimentarios innovadores que cumplan con los estándares tradicionales y se ajusten a la nueva legislación.

Los miembros del consorcio que están trabajando para la consecución de los objetivos del proyecto son: la Universidad de Estudios Generales de Valencia (UVEG), que valida los desarrollos obtenidos en el proyecto para estudiar la compatibilidad de los desarrollos plásticos en contacto con alimentos, y Almuplas para que valide los materiales en planta industrial y obtenga envases inyectados para diferentes productos.

Este proyecto pretende obtener una serie de resultados que se pueden resumir de la siguiente manera:

1. Lograr formulaciones de polímeros naturales adecuadas para su utilización en procesos de transformación, tal como la inyección de termoplásticos.
2. Crear envases desechables y validar su funcionalidad para su uso en alimentos para llevar, como helados, embutidos untables y quesos.
3. Diseñar envases con un impacto ambiental reducido, que sean solubles tanto en agua salada como en agua dulce, altamente degradables y que no generen residuos en el medio ambiente.
4. Ofrecer envases competitivos en términos de coste. Estos envases son fabricados a partir de biopolímeros naturales, a menudo subproductos de la industria alimentaria y de bajo coste. Además, cumplen con la legislación vigente para envases de un solo uso y están exentos de los nuevos impuestos al plástico y las tasas de punto verde de Ecoembes.

De este modo, el proyecto Oceanide pretende combinar diferentes polímeros naturales de diferente origen, principalmente polisacáridos y proteínas, para proporcionar unas prestaciones similares a las que pueda ofrecer un plástico convencional. Con ello, diferentes propiedades serán evaluadas, como son la viscosidad, resistencia térmica y resistencia mecánica, así como aptitud para estar en contacto con alimentos que requieran resistencia a grasas o congelación. En este sentido, los nuevos materiales proporcionarán una gran variedad de opciones fácilmente industrializables para poder llegar a desarrollos con realidad de mercado y que puedan formar parte del tejido de empresas.

Para conseguir los objetivos propuestos, en el primer periodo de ejecución del proyecto se están estudiando y desarrollando formulaciones, a partir de la plastificación de polímeros naturales mediante la tecnología de compounding. Para ello, se están empleando diferentes equipos de procesado de termoplásticos, tales como reómetros de par y extrusoras de doble husillo co-rotativas, evaluando distintas condiciones de procesado para obtener diferentes resultados en apariencia, procesabilidad y propiedades del compuesto.

Con el objeto de obtener prototipos de envase, a partir de los compuestos obtenidos se están llevando a cabo pruebas a escala de laboratorio mediante procesos de inyección, con el objetivo de obtener probetas y estudiar las propiedades mecánicas de las diferentes formulaciones, de modo que, en una siguiente etapa, se estudien de nuevo las formulaciones, empleando esta vez equipamiento de planta piloto y poder obtener envases prototipo con los que realizar ensayos sobre pieza final. En la segunda etapa los ensayos se centrarán en la inyección de compuestos optimizados obtenidos en un entorno industrial. Por último, se llevará a cabo una validación fisicoquímica de los alimentos envasados en los demostradores, así como una validación fisicomecánica de los prototipos y una validación en cuanto a la aptitud para envase alimentario, para corroborar el cumplimiento de las especificaciones requeridas para la aplicación final.

El proyecto Oceanide se enmarca en la convocatoria de las ayudas de la Agencia Valenciana de la Innovación (AVI) con una duración de 24 meses finalizando en octubre de 2024.

Aimplas, como centro tecnológico del plástico, tiene la capacidad, el conocimiento y la experiencia para obtener nuevos compuestos termoplásticos basados en polímeros naturales sin modificación química procesables mediante tecnologías convencionales de transformación de plásticos.

1 https://www.nationalgeographic.com.es/medio-ambiente/20-datos-sobre-problema-plastico-mundo_15282
2 https://es.greenpeace.org/es/wp-content/uploads/sites/3/2019/03/reciclar_no_es_suficiente.pdf
3 https://www.pactomundial.org/leyes-directivas-normativas-sostenibilidad/ley-7-2022-de-8-de-abril-de-residuos-y-suelos-contaminados-para-una-economia-circular/ 4 https://www.techfoodmag.com/el-reto-del-plastico-hacia-envases-mas-sostenibles/#:~:text=Casi%20la%20mitad%20de%20las,al%20envasado%20de%20alimentos1.