Plásticos sostenibles, una realidad en el sector del packaging

Los plásticos, debido a su combinación de durabilidad, ligereza, versatilidad y bajo coste, se han convertido en una pieza clave en el sector de envases, representando un 39,1% del total de la producción europea (50.3 Mt) en 2021, según datos de PlasticEurope en el informe Plastics – The Facts 2022.

Estas medidas también han despertado un gran interés por el uso de materiales compostables, sin embargo, las propiedades de estos materiales aún deben ser mejoradas para ser comparables a la de los materiales plásticos convencionales.

Por tanto, se requiere del desarrollo de nuevas soluciones de envase que permitan mejorar las prestaciones y reciclabilidad de los envases actuales. En este sentido, Itene está trabajando en 3 principales líneas de investigación:

• Desarrollo de nuevos plásticos compostables.
• Desarrollo de plásticos reciclables.
• Mejora de las propiedades de plásticos reciclados.

Envase Agrimax en planta piloto.

En este campo la investigación se ha basado en el desarrollo de materiales con propiedades mejoradas y nuevas funcionalidades. Para ello, se han evaluado diferentes estrategias:

• Desarrollo de formulaciones compostables con propiedades mejoradas a través de tecnologías de mezcla de polímeros y compatibilización. La mayoría de mezclas son inmiscibles por naturaleza, por lo que es necesario compatibilizarlas. Para ello es necesario reducir la energía interfacial entre los componentes de la mezcla para aumentar su adhesión. Esta compatibilización se puede realizar mediante agentes no reactivos miscibles con los componentes de la mezcla, o mediante agentes reactivos a través de la formación de enlaces con al menos uno de los polímeros de la mezcla.
• En este contexto, Itene dentro del proyecto Confume, financiado por Ivace, ha empleado la tecnología de extrusión reactiva para mejorar la compatibilidad de mezclas binarias de PBS/PHBV para aplicaciones de envase rígido. Las mezclas resultantes presentaron una mejora en las propiedades mecánicas y barrera como consecuencia del proceso de compatibilización.
• Valorización de residuos para la obtención de materiales de alto valor añadido (biopolímeros con propiedades compostables, “building blocks” o aditivos). Itene a partir de su conocimiento en el campo de la biotecnología, la síntesis de nuevos biopolímeros y la formulación de nuevos grados para el sector del envase, está trabajando en diferentes proyectos alineados a esta estrategia.
• Uso de refuerzos y/o recubrimientos biobasados para la mejora de las propiedades finales de envases compostables. En esta línea, Itene junto con la empresa Pastas Doria ha desarrollado un nuevo material compuesto compostable basado en salvado de trigo para aplicaciones de envase rígido. El desarrollo se ha realizado a partir de la valorización de uno de sus residuos mayoritarios generados durante el proceso de molienda del trigo.

Otro ejemplo es el desarrollo de recubrimientos superficiales biobasados dentro del proyecto Confume, financiado por Ivace, para proporcionar propiedades alta barrera a films compostables. Los resultados obtenidos mostraron una reducción de la permeabilidad al oxígeno y al vapor de agua del 96% y 57%, respectivamente.

Pastas Doria.

Los esfuerzos de innovación y ecodiseño de la industria del envasado se dirigen hacia unos envases que sean más fáciles de reciclar. Para ello, se plantea como una de las estrategias el desarrollo de envases monomaterial como alternativa a los envases multimaterial multicapa que actualmente no pueden reciclarse, acabando en vertedero o incinerados.

Los envases monomaterial incluyen tanto a los envases elaborados de un único material plástico, como a las estructuras multicapa formadas por un único polímero, o que este sea al menos el 95% del envase. La principal ventaja de este tipo de envases es su mayor capacidad de reciclaje. La elección de un solo material permite una clasificación selectiva y un proceso de reciclaje óptimo ya que se elimina el riesgo de tener corrientes de reciclaje contaminadas. De este modo, el proceso es más fácil, rápido y barato.

Dentro del proyecto Sealive, liderado por Itene y financiado por el programa Horizonte 2020 de la Unión Europea, se proponen nuevas soluciones biobasados con un fin de vida más efectivo y en línea con las estrategias circulares de plásticos. En concreto, a través de tecnologías de 'recycling-by-design' se han desarrollado estructuras monomaterial multicapa como alternativa a los multicapa convencionales, garantizando así su reciclabilidad.

Figura 1. Pallets de rPP posconsumo producidos en el proyecto Refuplas.

Con el objetivo de mejorar las prestaciones de los plásticos reciclados, se ha trabajado en distintas vías de investigación:

• Desarrollo de procesos de modificación de aditivos inorgánicos, tanto a escala micrométrica como nanométrica, y de dispersión de aditivos y refuerzos modificados en la matriz polimérica a fin de maximizar su efecto.
• Desarrollo de procesos de extrusión reactiva. Estos procesos consisten en llevar a cabo una reacción química en fundido dentro de una extrusora, principalmente de doble husillo co-rotante para producir plásticos reciclados de mayor valor añadido.

En este sentido, Itene está trabajando en diferentes proyectos de I+D para la mejora de las prestaciones de plásticos reciclados posconsumo tales como PE, PP, PS y PET.

Un ejemplo de ello es el proyecto Refuplas, financiado por el Ivace a través de los fondos Feder, en el cual se combinó con éxito procesos de extrusión reactiva y la introducción de aditivos y refuerzos para la mejora de la procesabilidad y propiedades mecánicas del PP reciclado posconsumo para aplicaciones de inyección de pallets. En particular, se obtuvieron con éxito pallets con una mejora del índice de fluidez del material de hasta un 8%, un aumento del módulo de flexión de hasta un 74% y de la resistencia al apilamiento.

Figura 2. Envase de rHDPE posconsumo producido en el proyecto Extrech.

Otro ejemplo es el proyecto Extrech, financiado también por el Ivace, en el cual se mejoró, mediante extrusión reactiva, HDPE reciclado posconsumo para la producción de envases de limpieza. En este caso, se logró una reducción del índice de fluidez del material de hasta un 60%, una mejora de la resistencia a la compresión del material, desde unos 720 N hasta unos 1.000N y de la resistencia a stress cracking desde 20 hasta 100 horas.

Mejora de propiedades de plásticos. Extrusión reactiva. Extrech.

Por último, Itene ha trabajado también en el desarrollo de procesos de desodorización y mejora de la calidad superficial de LDPE reciclado posconsumo para aplicaciones de bolsas, con el objetivo de introducir en las mismas un 80% de reciclado. Se han desarrollado formulaciones con más de un 45% de reducción de compuestos orgánicos volátiles asociados a la generación de mal olor sin afectar a otras propiedades del film, como pueden ser las mecánicas. Asimismo, se ha disminuido la rugosidad de los films en más de un 55%, dando lugar a una superficie adecuada para procesos de impresión, con materiales 100% post consumo procesados por extrusión soplado a escala industrial.