Los polímeros derivados de residuos de frutas brindan materiales de embalaje biodegradables
Una alternativa a los plásticos de los envases son los materiales biodegradables, presentes en el mercado desde hace muchos años y cuya cuota de mercado sigue creciendo. A pesar de ello, existen limitaciones importantes que dificultan su uso generalizado en el envasado de alimentos, ya que estos materiales no proporcionan una barrera suficiente contra el vapor de agua, el oxígeno o los sabores. El proyecto financiado con fondos europeos HYPERBIOCOAT abordó este reto al desarrollar y probar nuevos materiales de recubrimiento biodegradables híbridos, formados por componentes orgánicos e inorgánicos, para su uso en el envasado de alimentos, cosméticos y dispositivos médicos. «Desarrollamos un material de recubrimiento basado en polímeros extraídos de biomasa lignocelulósica combinados con el material bioORMOCER®s», comenta Stefan Hanstein, coordinador del proyecto en el Instituto Fraunhofer IWKS. Los materiales de recubrimiento de bioORMOCER®s son biodegradables y de base biológica y han sido desarrollados por el Instituto Fraunhofer para la Investigación de Silicatos.
Biopolímeros a partir de residuos de manzana
Los miembros del consorcio investigaron materiales de recubrimiento biodegradables de barrera para materiales de embalaje de plástico en los que los biopolímeros proceden de residuos de frutas (lignocelulosa). Según Hanstein: «Uno de los mayores retos del proyecto consistió en encontrar el residuo de frutas adecuado para la extracción de lignocelulosa y la modificación de la hemicelulosa para crear las propiedades deseadas». La pulpa de manzana despectinizada (el principal residuo sólido generado en las fábricas de sidra y de zumo de manzana) demostró ser una buena materia prima. «El proceso desarrollado es una combinación de extracción e hidrólisis parcial (extracción intensificada) que proporciona 1 kg de polímero de carbohidratos a partir de 25 kg de pulpa seca, con el potencial de duplicar el rendimiento», explica Hanstein. Los investigadores examinaron asimismo posibles aplicaciones industriales para otros tipos de residuos de frutas, como el orujo de bayas y las cáscaras de cacao para nuevos sistemas de producción de alimentos y la industria biotecnológica. Probaron una ruta de modificación química de los polímeros de carbohidratos que brinda la compatibilidad necesaria con la laca. «Esto permitió corroborar cómo el nuevo material de recubrimiento polimérico biodegradable y de base biológica puede aplicarse fácilmente y a escala industrial, lo que favorece su ulterior aplicación en la industria», comenta Hanstein. El siguiente paso consistió en adaptar el material de recubrimiento de barrera a los diferentes materiales portadores, que incluye sustratos de biopolímeros flexibles y rígidos, y realizar pruebas para las aplicaciones de envasado. Según Hanstein: «Este método mejora las propiedades de los materiales de embalaje y de los materiales reciclables de base biológica mediante el uso de un recubrimiento de barrera biodegradable».
Reducción de las repercusiones ambientales
La producción de botellas de productos cosméticos a base de cera reforzada con fibra se llevó al nivel industrial al hacer que el material fuera compatible con el moldeado por inyección. Hanstein señala: «Stefanski Design, socio del proyecto, ha comenzado a utilizar un método de fabricación artesanal de fundición hueca que permite producir prototipos para un importante complejo turístico ecológico de lujo en España. Durante el proyecto HYPERBIOCOAT, el material inicial se siguió desarrollando y ahora es compatible con la producción por moldeado por inyección a gran escala». Los socios del proyecto también probaron una nueva planta de extracción de biomasa de bajo poder calorífico que puede instalarse en agrobiorefinerías de pequeño tamaño. La planta cubre toda una serie de procesos, que van desde el suministro de materia prima adaptada a los procesos de fermentación (por ejemplo, biogás) y a los nuevos sistemas de producción de alimentos, como el cultivo de insectos, hasta la producción de extractos de hierbas con compuestos bioactivos como los antimicrobianos naturales. HYPERBIOCOAT beneficia al medio ambiente debido a su menor huella de CO2 y a la conservación de los recursos naturales: la cadena de suministro no necesita ningún área adicional de cultivo de plantas ni suministro adicional de agua, fertilizantes y pesticidas. Es más, la industria alimentaria se beneficiará de una nueva cadena de valor para sus recursos fibrosos. «La ventaja de estos residuos es que no compiten con la producción de alimentos o piensos para animales y proporcionan una materia prima abundante para materiales de embalaje de plástico compostables y reciclables», concluye Hanstein. El proyecto HYPERBIOCOAT recibió financiación de la Empresa Común para las Bioindustrias, una asociación público-privada entre la Unión Europea y la industria.
Palabras clave
HIPERBIOCOAT, envase, polímero, biodegradable, lignocelulosa, hemicelulosa, huella de CO2
