Combatir el desperdicio alimentario a través del envase

Según el Informe del índice de desperdicio de alimentos 2021, publicado por la ONU (Organización de las Naciones Unidas), en 2019 se generaron alrededor de 931 millones de toneladas de desperdicio de alimentos, lo que representa el 17% de la producción mundial, con el problema social, medioambiental y económico que esto provoca¹. Una de las estrategias principales para evitar este desperdicio de comida consiste en alargar la vida útil de los productos envasándolos con materiales con propiedades barrera, generalmente materiales con estructuras de tipo multicapa (ej. PET/PE, PET/EVOH/PE, OPP/OPP, PET/met/PE, etc.).

Los envases multicapa están compuestos por una gran variedad de combinaciones, desde las tres a las doce capas. Esta composición de capas, normalmente de diferentes materiales, confiere a los envases una combinación de propiedades mecánicas y físicas que los materiales no tendrían de manera independiente, como pueden ser el aumento de la resistencia térmica o de barrera a la humedad y al oxígeno. Ello permite conservar el producto que contienen, alargando su vida útil y reduciendo el desperdicio de alimentos.

La selección del tipo de material de envase es crucial para la conservación de los productos durante su distribución, además de para otros fines como utilizar soluciones de bajo peso y con propiedades mecánicas adecuadas, lo que ha provocado que el sector del envase plástico rígido y flexible ocupe alrededor del 40% del mercado de los envases alimentarios. Sin embargo, estos sistemas de envase multicapa suelen presentar un alto coste de fabricación (conllevan diferentes procesos de coextrusión y laminación) y de difícil clasificación y reciclado (heterogeneidad de residuos, puntos de fusión diferentes, densidades similares, etc.).

Adicionalmente, en los últimos años se ha ido desarrollando un marco legislativo con un alto nivel de exigencia y actividad que regula la generación y gestión de envases, tanto a nivel europeo como nacional, e incluso a nivel regional. Concretamente:

• La Directiva Marco de Residuos 2008/98/CE, que establece el objetivo de reciclar el 50% de los residuos domésticos en 2020, incluyendo envases.
• El Plan de Acción para la Economía Circular publicado en 2015 por la Comisión Europea con el título 'Cerrar el círculo' y que fomenta que los productos, materiales y recursos se mantengan en la economía durante el mayor tiempo posible, reduciendo así al mínimo la generación de residuos.
• La Estrategia Europea de Plásticos, publicada en 2018 por la Comisión Europea, donde se estipula que el 100% de los envases comercializados en 2030 deberán ser reutilizables, reciclables o compostables².
• La Directiva 2018/852, que establece un aumento paulatino de las tasas de reciclado, alcanzando el 65% en 2025, el 70% en 2030, y de los cuales el 55% debe ser plástico.

Esta disyuntiva en la que se encuentra el envase alimentario donde, sin mermar sus prestaciones, ha de hacer frente a los requisitos de reciclabilidad/compostabilidad/reutilización marcados por la estrategia de la Comisión Europea, ha propiciado que a lo largo de su cadena de valor se estudien posibles soluciones al respecto. Entre ellas, cabe destacar el empleo de materiales, principalmente de origen renovable, con carácter biodegradable con el que fabricar un envase compostable que cumpla con los requisitos recogidos en la norma UNE-EN 13432:2001 o la simplificación de estructuras de envase flexible mediante el uso de recubrimientos barrera.

En este contexto, el proyecto BIOSMART (2017-2021), financiado por la iniciativa ‘Bio Based Industries Joint Undertaking’ en el marco del programa Horizonte 2020, ha desarrollado soluciones de envase biobasadas compostables con el objetivo de aumentar la relevancia de este tipo de envases y que sean empleados a nivel comercial. Para ello ha contado con un consorcio formado por universidades, centros tecnológicos y empresas que, de forma conjunta, han participado en el desarrollo e implementación de diferentes metodologías. En concreto, el centro tecnológico ITENE ha trabajado en el desarrollo de recubrimientos y estructuras barrera aplicables a los materiales de envase biobasados y ha colaborado con el Rise Research Institutes of Sweden en los estudios de compostabilidad/biodegradabilidad/reciclabilidad de los materiales obtenidos en el proyecto.

En concreto, una de las soluciones desarrolladas ha permitido el envasado de jamón cocido mediante una bandeja termoformada bajo atmósfera modificada (MAP). El envasado con MAP es una técnica establecida en la industria alimentaria para extender la vida útil de los alimentos gracias a la creación de condiciones atmosféricas favorables dentro del paquete que ralentizan los procesos de deterioro en el producto envasado. En el caso concreto del jamón cocido, estas condiciones se logran reduciendo el contenido de oxígeno y aumentando los niveles de dióxido de carbono. Esto se debe a que el oxígeno es un factor importante en la pérdida de la calidad de este alimento y que el dióxido de carbono proporciona un efecto antimicrobiano. Es por ello que, al aplicar una atmósfera modificada, es esencial mantener la composición de gas deseada dentro del envase durante todo el período de almacenamiento. Por lo tanto, una de las propiedades más importante del material de envasado es proporcionar una barrera a la transmisión de los gases.

En otro orden de cosas, en el campo de los materiales biodegradables, el ácido poliláctico (PLA), es uno de los bioplásticos compostables proveniente de fuentes renovables más prometedores, capaz de procesarse mediante tecnologías convencionales de transformación de envases rígidos y flexibles. Sin embargo, carece de las propiedades barrera necesarias para mantener las condiciones de envasado apropiadas para ayudar a conservar la calidad y propiedades organolépticas del alimento a lo largo de su vida útil y favorecer la reducción de residuos alimentarios.

Para combatir esto, dentro del proyecto BIOSMART, ITENE ha trabajado en dos rutas de mejora para materiales biobasados y biodegradables. Una de ellas es la incorporación mediante procesos de extrusión de una arcilla modificada a partir de compuestos aptos para contacto alimentario³, una solución patentada por ITENE para mejorar las propiedades barreras del PLA. El material desarrollado mediante esta tecnología se ha empleado para la obtención de láminas multicapa empleadas para el termoformado de las bandejas obtenidas como demostrador del envase final.

La segunda ruta ha consistido en el desarrollo de formulaciones de recubrimientos barrera basados en polímeros biodegradables aditivados con refuerzos que mejoran sus propiedades. Estos recubrimientos han sido aplicados mediante tecnologías convencionales de impresión sobre un film flexible de PLA, actuando como tapa de la bandeja termoformada.

El demostrador final de la bandeja termoformada con el film recubierto para jamón cocido se muestra en la Ilustración 1.

Los resultados de velocidad de transmisión al oxígeno y al vapor de agua (OTR y WVTR por sus siglas en inglés) de la bandeja final desarrollada y el porcentaje de mejora alcanzado a partir de estos valores con respecto a los valores del PLA se muestran en la Ilustración 2 e Ilustración 3, respectivamente.

En la Ilustración 2 e Ilustración 3 se puede observar también cómo la bandeja reforzada con arcilla presenta un valor de OTR y WVTR menor al de la bandeja de PLA, equivalente a una reducción del 20 y 23%, respectivamente.

Con relación a los recubrimientos barrera, se ha seleccionado para el demostrador final la formulación optimizada a partir de un polímero biodegradable y un tipo de refuerzo laminar cuyos resultados barrera fueron más prometedores. Esta misma formulación ha sido aplicada mediante flexografía a escala industrial sobre un film de PLA y se han evaluado las propiedades barreras alcanzadas. Los valores de OTR del demostrador final de film recubierto reforzado, así como el valor de referencia (PLA sin recubrimiento) y el del PLA con el recubrimiento sin reforzar, se recogen en la Ilustración 4. Los valores de transmisión al vapor de agua están siendo evaluados actualmente.

Ilustración 4. Tasas de transmisión de oxígeno (OTR) de recubrimientos barrera desarrollado en el proyecto BIOSMART.

Como se puede observar, la reducción a la permeabilidad al oxígeno con la formulación del recubrimiento seleccionada y escalada es del 99% con respecto al material de referencia, mientras que con el film recubierto y sin el aditivo la reducción es ligeramente inferior.

Además, se están llevando a cabo los ensayos de biodegradabilidad y desintegración a escala industrial según las normas ISO 14855 y 16929, respectivamente, sobre el demostrador final de la bandeja con el fin de validar la idoneidad de estos desarrollos como alternativa a simplificar los materiales multicapa en envase de alimentos. La evolución del ensayo de desintegración sobre la bandeja se muestra en la Ilustración 5.

En la imagen anterior, donde se aprecian los trozos de partida de la bandeja empleados en el ensayo y su evolución a lo largo de las semanas posteriores, se puede observar cómo este tamaño va disminuyendo con el tiempo. Además, en la semana 5 ya no es posible observar la presencia de trozos grandes del envase, lo que podría indicar que el 90% del peso inicial de la muestra se ha desintegrado por debajo de los 2 mm que establece la norma para considerar que el envase pasa el ensayo de desintegración, aunque hay que esperar hasta las 12 semanas para que finalice el ensayo para cuantificarlo.

La combinación de las mejoras alcanzadas mediante el uso de las arcillas y los recubrimientos barrera junto con varias de las tecnologías activas e inteligentes desarrolladas en el proyecto se han aplicado en este tipo de demostrador de envase, que actualmente está siendo empleado en pruebas de envasado con el producto para ser sometidos a paneles sensoriales para valorar la calidad del alimento a través del análisis cualitativo de la apariencia, olor y textura de los alimentos. Los resultados obtenidos serán relacionados con diferentes parámetros indicadores de la frescura del alimento envasado, así como con los del análisis microbiológico, permitiendo determinar la vida útil del jamón cocido envasado en este tipo de envase. A partir de dichos resultados se espera proponer alternativas potenciales de envase para la industria alimentaria alineadas con las directrices vigentes de reducción de residuos plásticos.

Referencias

1. https://www.unep.org/es/resources/informe/indice-de-desperdicio-de-alimentos-2021
2. https://ec.europa.eu/environment/waste/plastic_waste.htm
3. WO 2012/017026 A1, WO 2012/017025 A1