Entrevista a José Jesús Benítez, científico titular del Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla
4 de enero de 2011
¿Qué es la cutina y qué cualidades la hacen tan valiosa para su proyecto?
La cutina vegetal es un poliéster natural que se encuentra en la piel (cutícula) de frutos, hojas y tallos tiernos de las plantas superiores. Se trata de un tejido que hace las veces de esqueleto de la cutícula y, por tanto, es la responsable de su consistencia y sus propiedades mecánicas. Las características más importantes de la cutina son su hidrofobicidad, no toxicidad y total biodegradabilidad. Es por ello que se pensó en su uso como material de envasado.
¿Qué tipo de plástico han desarrollado con ella?
Por un proceso de biomimética hemos conseguido reconstruir en el laboratorio un material comparable al natural: es un poliéster amorfo, de color anaranjado, suave al tacto, de carácter hidrófobo, conformable y, sobre todo, totalmente inocuo y biodegradable.
Dicen haber aplicado una metodología basada en las técnicas de sonda de proximidad (SPM). Háblenos de ello.
Hay que tener en cuenta que el proyecto de investigación que ha dado lugar a este producto tiene una fuerte componente de investigación fundamental. Uno de los objetivos del proyecto era establecer la ruta química como la vía principal de biosíntesis de la cutina en la pared de las células vegetales. Este proceso transcurre a través de un mecanismo de empaquetamiento molecular ordenado denominado autoensamblado. Las técnicas más adecuadas para estudiar sistemas autoensamblados son las de sonda de proximidad y, en nuestro caso, la microscopía de fuerzas atómicas (AFM).
¿En qué consiste esta técnica y qué aporta en el proceso de obtención del material?
Un microscopio AFM funciona como los dedos de un invidente leyendo un texto en Braille. Detecta la rugosidad de la superficie con resolución por debajo del nanómetro. Con este tipo de técnicas se ha podido estudiar la capacidad de una serie de moléculas para dar lugar al poliéster. En definitiva, cuáles son los requisitos, en cuanto a su estructura molecular, que debe cumplir un monómero para producir un buen rendimiento en el proceso de síntesis del poliéster.
Al parecer el nuevo plástico biodegradable presenta una durabilidad semejante a la de la piel del tomate. ¿De cuánto tiempo estamos hablando?
En el laboratorio evaluamos la degradabilidad por ataque químico en condiciones severas, todavía no hemos realizado pruebas en atmósfera abierta, pero, por analogía con la cutina vegetal, estaríamos hablando de un año aproximadamente, aunque el periodo de degradación completa depende de la temperatura, el nivel de precipitaciones, el tipo y la cantidad de microorganismos, y sobre todo, del pH y de la composición del suelo. Lo interesante de este aspecto es que, mediante ciertos aditivos, podemos modificar el tiempo de degradación considerablemente y, por tanto, seleccionarlo en función de la aplicación que se quiera dar al material sintético.
¿Qué tipo de condiciones ambientales se precisan para su descomposición en la naturaleza?
En principio ninguna en especial. Su degradación puede ser química o mediante la actuación de microorganismos. En ambos casos dependerá de la acidez/alcalinidad y humedad del suelo.
¿Es reciclable?
Completamente. Los productos de la degradación química del material son los mismos que se utilizan para producirlo. Además, no se prevé la participación de productos especialmente contaminantes en el ciclo de reciclado.
¿Para la fabricación de este plástico vale cualquier variedad de tomate?
No sólo cualquier variedad de tomate, sino de cualquier otro fruto. Todo dependerá del rendimiento en cutina que contenga su piel y de su disponibilidad como subproducto o desecho. El haberlo obtenido a partir de la piel del tomate viene de una línea de investigación previa llevada a cabo por el grupo de Biopolímeros Vegetales, que dirige el profesor Antonio Heredia Bayona en la Universidad de Málaga.
Dicen que pueden aprovecharse los desechos de tomate de la industria alimentaria, pero ¿se les debe someter a algún tipo de tratamiento especial antes de llegar al laboratorio?
El proceso de reutilización de la piel como desecho pasa por la extracción de la cutina. En el laboratorio éste es un proceso muy elaborado dado que las bases de una investigación a nivel fundamental se deben sentar partiendo de productos bien aislados y caracterizados. En la actualidad, estamos explorando rutas de extracción menos protocolizadas que lleven a un producto que retenga las propiedades del prototipo.
¿Quién interviene en el proyecto?
La patente en cuestión es consecuencia del desarrollo de un proyecto de investigación financiado por la Consejería de Innovación, Ciencia y Empresa de la Junta de Andalucía. En él participan varios investigadores del CSIC y de las universidades de Málaga, Sevilla y Almería. Pero el desarrollo de poliéster biomimético, explica Benítez, es responsabilidad directa del grupo de Biopolímeros Vegetales de la Universidad de Málaga y del grupo de Materiales Avanzados del Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla (CSIC).
Teniendo en cuenta su durabilidad y características, ¿cuáles pueden ser sus aplicaciones?
Somos conscientes de que las posibles aplicaciones prácticas de este material vendrán definidas por criterios de rentabilidad económica. Desde nuestra perspectiva de grupos de investigación fundamental, este tipo de consideraciones se nos escapan un poco. En vista de la disponibilidad de la materia prima y de los productos y procesos implicados, no creemos que, a priori, los costes de producción sean prohibitivos.
Entonces, ¿para qué tipo de productos cree que puede ser más apropiado?
Hemos propuesto su aplicación como material para el envasado de alimentos por analogía con el papel de la piel en los frutos (empaquetar y conservar su contenido). Algunas empresas productoras de materiales plásticos han contactado con nosotros para explorar su empleo en bolsas de plástico o en plásticos para invernaderos. También se ha pensado como material para encapsular y liberar controladamente medicamentos. Otras sugerencias pasan, por ejemplo, por su empleo en el envasado de productos de mayor valor añadido como en el sector cosmético. Últimamente estamos considerando también su uso como membranas en procesos de filtración.
¿Necesitará este plástico una tecnología especial para su transformación, es decir, la maquinaria actual que tiene cualquier transformador en nuestro país puede tratar este tipo de plástico biodegradable?
Este es el aspecto en el que necesitamos cierto asesoramiento y colaboración con empresas que dispongan de un laboratorio de I+D para cubrir todos los aspectos técnicos y económicos del escalado a la producción, al menos, a nivel de planta piloto. Nosotros podemos realizar la labor de investigación fundamental encaminada a cumplir los requisitos físico-químicos tanto del material de partida como del producto final, pero esos requisitos deben ser propuestos por la empresa transformadora. El sector será el que evalúe también la viabilidad económica en función de la aplicación del material.
Comenta que se puede elaborar plástico a partir de otros frutos. ¿Tienen pensado investigar con otro tipo de materiales?
Estamos avaluando materiales obtenidos a partir de mezclas de monómeros. Hemos descrito una ruta partiendo de una molécula prototipo que nos permite una buena caracterización fundamental del proceso. Una vez definido el camino, estamos empleando otras moléculas químicamente muy similares como aditivos para modificar las propiedades del producto final. Así, conseguimos, por ejemplo, alterar las propiedades mecánicas, la velocidad de degradación, la permeabilidad al agua o la capacidad de intercambio iónico del poliéster sintético.
El nuevo plástico está patentado, pero ¿se comercializará? ¿Quién lo hará?
La patente que cubre el producto y el proceso de obtención pertenece a partes iguales al Consejo Superior de Investigaciones Científicas y a la Universidad de Málaga. Las respectivas oficinas de transferencia de investigación se están encargando de publicitar nuestros resultados y de establecer los contactos con las empresas interesadas. Entendemos que las que vislumbren la viabilidad del proceso adquirirán los derechos correspondientes. En realidad, éste es un proceso administrativo que discurre, de alguna manera, al margen del grupo investigador. Sin embargo, debemos añadir que, en este sentido, percibimos un claro interés de las oficinas de transferencia para que se establezcan convenios o contratos de investigación entre nuestros grupos y las empresas interesadas.
José Jesús Benítez Jiménez, responsable del proyecto, es científico titular del Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla, un centro mixto entre el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Sevilla.
