La innovación aplicada al desarrollo de biopolímeros se centra en mejorar sus propiedades y disminuir su coste. El objetivo, superar los retos en cuanto a costes de materia prima y procesado, así como mejorar las capacidades funcionales de los bioplásticos para su uso en el envasado de alimentos. En el artículo explicamos el potencial de los trabajos de I+D que se están llevan a cabo para el desarrollo de materiales biopoliméricos capaces de garantizar la seguridad y calidad de los alimentos durante más tiempo.
La producción mundial de materiales plásticos no ha cesado de crecer en los últimos 50 años. De hecho en el año 2013, el número de toneladas de materiales plásticos producidas fue de 290 millones, de las cuales el 74% eran poliolefinas tipo PE, PP…
Evolución del consumo de material plástico a nivel mundial y incidencia de los materiales biodegradables en este consumo. Fuente: Future of Bioplastics 3rd International Plastice Conference. October 2013, Poland. Cobro
Sólo en Europa se producen 67 millones de toneladas al año de residuos de envases de difícil gestión, o lo que es lo mismo, un tercio de todos los residuos sólidos urbanos a nivel mundial.
Por otro lado, como ya dijimos en el artículo “¿Compostable o Biodegradable? Opciones para reducir el impacto ambiental”, los materialess biodegradables ofrecen una solución para la reducción del impacto medioambiental, además, de una opción reutilizable (compost) y reciclable para la fabricación de nuevos envases.
Sin embargo, únicamente el 0,4% de la producción mundial corresponde a biopolímeros. La razón es que los biopolímeros existentes en el mercado están lejos de ofrecer prestaciones equiparables a otros polímeros en cuanto a conservación de los alimentos y el aumento de su vida útil, sin embargo, sí llevan aparejado un mayor coste.
En consecuencia, los biopolímeros son una alternativa que necesita un esfuerzo en diferentes aspectos. Una I+D+i que impulse su implementación a través de:
- Nuevas formulaciones que cubran un mayor número de necesidades.
- La mejora de las propiedades de los materiales biodegradables para envasado alimentario (propiedades barrera, procesabilidad, etc).
- La adaptación de los materiales a los requerimientos de la aplicación final.
- La demostración de la procesabilidad de los materiales biodegradables en equipamientos convencionales.
- El conocimiento de los parámetros críticos a controlar durante el procesado de los materiales termoplásticos biodegradables.
Los materiales que posibilitan el desarrollo de nuevos biopolímeros
Como dijimos en el artículo “Innovación en biopolímeros, la apuesta del sector de los zumos de fruta” los biopolímeros son una familia completa de materiales cuyas cualidades pueden ser diferentes entre sí.
Las tecnologías que posibilitan el desarrollo de biopolímeros con propiedades mejoradas
Para mejorar las caracteristicas de estos biopolímeros se puede optar por dos vías diferentes de actuación.
- La Modificación Química.
Son técnicas basadas en la extrusión reactiva. Gracias a este proceso se consiguen nuevos enlaces químicos entre las distintas cadenas poliméricas, lo que suponen cambios a nivel morfológico y estructural en el material como:
- La distribución de pesos moleculares (MWD).
- Numero de ramificaciones y longitud de éstas.
- Resistencia química.
- Resistencia térmica
En definitiva, podemos conseguir materiales con propiedades específicas adecuadas para su uso en envase alimentario y que al mismo tiempo mantengan su nivel de biodegradabilidad.
- Modificación Física
La modificación física consiste en la mezcla de uno o varios polímeros con otras sustancias. Estas sustancias provocan los cambios en las propiedades físicas del material sin que se vean modificados los enlaces entre las cadenas que forman el polímero.
Los modelos predictivos.
Al mismo tiempo, la utilización modelos predictivos es necesaria para el cálculo de parámetros como la vida útil de los envases o sus propiedades barrera ante requerimientos externos. Estos modelos son una herramienta útil para ajustar a escala y repetidamente las propiedades de los materiales biodegradables a los requerimientos de los alimentos que deben contener.
El proyecto SOSTPACK para la mejora de las propiedades de los bioplásticos en envase alimentario
AINIA y AIMPLAS trabajan en colaboración en el proyecto SOSTPACK. Se trata de un proyecto que cuenta con apoyo del IVACE y se enmarca dentro de la alianza estratégica entre ambos centros tecnológicos. Su objetivo es la mejora de las propiedades de los materiales biopoliméricos utilizados para el envasado de alimentos. De esta manera se pretende que los envases resultantes garanticen la seguridad y conservación de los alimentos envasados en ellos.
A partir de los trabajado de investigación y desarrollo en curso se están consiguiendo materiales con mejores prestaciones que los actuales, principalmente en procesabilidad, propiedades mecánicas, resistencia térmica, aptitud alimentaria y coste.
En el proyecto SOSTPACK se está trabajando abordando el objetivo desde la propia estructura del material y a través una combinación conjunta de diversas tecnologías.
- Apoyándose en modificaciones químicas o físicas de los materiales biodegradables.
- Desde el punto de vista del diseño. Mejorando el diseño de los envases desarrollados con materiales bioplásticos en relación a sus exigencias mecánicas como son la compresión y sobrepresión a los que son sometidos, y optimizando de esta forma la cantidad de material a emplear mediante sistemas CAD/CAE.
- Simulación de la vida útil de un alimento envasado en un envase obtenido de un material biopolimérico, desarrollando estudios de vida útil acelerados, y empleando modelos predictivos de vida útil en función de los requerimientos del alimento y de las propiedades del material.
Gracias al desarrollo de estas nuevas formulaciones de materiales biodegradables, nuestro objetivo último es aumentar el número de aplicaciones de los materiales biodegradables en el envasado de alimentos e incluso abrir mercado a otros bienes de consumo.
Si su empresa está interesada en aprovechar las posibilidades que la investigación en materiales biopoliméricos puede ofrecerle, o necesita desarrollar nuevos envases alimentarios más sostenibles y con mayores prestaciones de seguridad alimentaria y vida útil, en AINIA podemos ayudarle con soluciones de valor. Trabajamos a la medida de cada cliente. Llámenos y hablemos.
