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Los envases alimentarios biobasados: una solución sostenible y multifuncional para la industria alimentaria
N#08
14.06.2023
Por Marina Arrieta
Los nuevos envases alimentarios biobasados, activos y biodegradables, no sólo contienen y protegen al alimento, sino que también interaccionan con él permitiendo extender su vida útil y mantener la calidad del mismo.
Los envases alimentarios no sólo protegen a los alimentos del entorno que los rodea durante el transporte y almacenamiento, sino que cumplen funciones de barrera muy significativas para la conservación de los alimentos que contienen, protegiendo a los alimentos de agentes externos (contaminaciones físicas, químicas y/o microbiológicas), y previniendo la pérdida de componentes propios de los alimentos (sabores y/o aromas). Asimismo, en su etiquetado brindan información importante al consumidor como la fecha preferente de consumo o de caducidad, el aporte nutricional, y el modo de conservación de los alimentos que envasan. Los plásticos son sin duda los materiales más utilizados para envasar alimentos ya que ofrecen numerosas ventajas como son su ligereza, bajo coste y gran versatilidad. Sin embargo, los envases alimentarios plásticos han empezado a cuestionarse en los últimos años porque son fabricados a partir del petróleo, un recurso fósil no renovable, que un día se agotará y no degradable en tiempos breves.
Tal es así, que según los datos reportados por Plastic Europe, en el año 2021, la producción mundial de plásticos directamente producidos de derivados del petróleo alcanzó 352 millones de toneladas y se obtuvieron alrededor de 32, millones de toneladas de plástico reciclado post-consumo. El sector del envasado es el mercado que más demanda, tal es así que cada año más del 40% de los plásticos producidos son destinados al sector del envasado. Si bien los plásticos termoplásticos son reciclables mecánicamente y pueden transformarse en nuevos productos plásticos por las metodologías habituales de transformación de plásticos, el sector alimentario es muy estricto a la hora de permitir la introducción de plásticos reciclados para el contacto con alimentos y la legislación es cada vez más exigente.
En este sentido, surge una tendencia en el sector del envasado de alimentos de introducir materiales plásticos más sostenibles, los polímeros biobasados y biodegradables. Estos sistemas poliméricos más sostenibles son materiales plásticos que provienen de fuentes renovables y que además son biodegradables.
Así, para la producción de plásticos biobasados se utilizan materias primas provenientes de la biomasa, como por ejemplo de plantas ricas en carbohidratos de las cuales se extraen polímeros como la celulosa (siendo el polímero más ampliamente distribuido en la naturaleza), almidón (e.j.: extracción de patatas, trigo o maíz), biopoliésteres como el poli(ácido láctico) (PLA), que se obtiene de plantas ricas en hidratos de carbono (e.j: maíz, caña de azúcar, etc.) y proteínas vegetales (e.j.: gluten, soja, etc.). Existen también polímeros biobasados y biodegradables derivados del reino animal ricos en aminopolisacáridos como el quitosano (mayoritariamente extraído de las cáscaras de los crustáceos) y los derivados de proteínas animales (caseinatos, gelatina, colágeno, etc.). Asimismo, a través de la biotecnología se producen o bien polímeros bacterianos (e.j.: celulosa bacteriana) o distintos monómeros que permiten la obtención de plásticos biobasados y biodegradables a gran escala (e.j.: la familia de los poli (hidroxialcanoatos) PHAs). Todos estos polímeros biobasados y biodegradables, no sólo se obtienen sin consumir reservas fósiles, sino que además una vez cumplida su vida útil son reabsorbidos por la naturaleza generando dióxido de carbono, agua y biomasa, completando así el ciclo de vida del material y permitiéndole la introducción en la economía circular.
Sin embargo, algunas de las propiedades intrínsecas los polímeros biobasados y biodegradables resultan en un material final con prestaciones inferiores a las requeridas por la industria del envasado alimentario con respecto a las propiedades de los polímeros tradicionales derivados del petróleo, como son las propiedades térmicas, mecánicas y de barrera. Los avances tecnológicos, van consiguiendo mejorar estas propiedades mediante el uso de mezclas poliméricas, desarrollo de materiales compuestos y/o multicapa, y el continuo crecimiento del mercado de estos plásticos más sostenibles hacen que comiencen a resultar económicamente competitivos para el mercado del envasado de alimentos.
En este sentido, una línea de investigación del Departamento de Ingeniería Química Industrial y del Medio Ambiente, a cargo de la Profesora Marina Patricia Arrieta es el desarrollo de materiales poliméricos biobasados y biodegradables para su uso como envase activo de alimentos. En este sentido, los envases alimentarios activos que aprovechan la interacción entre los materiales plásticos y los sistemas alimentarios para diseñar materiales multifuncionales que no sólo contienen y protegen al alimento, sino que también interaccionan con él permitiendo extender su vida útil, mejorar sus propiedades sensoriales, a la vez que mantiene la calidad del mismo, ya que liberaran de manera sostenida un agente activo (e.j.: antimicrobianos, antioxidantes, nutracéuticos, etc.) desde el material del envase al alimento. Por lo tanto, estamos utilizando diferentes matrices poliméricas biobasadas y biodegradables (PLA, PHAs, almidón, celulosa, etc.) y las reforzamos con partículas activas con propiedades antioxidantes desarrollando así materiales compuestos poliméricos que no sólo protegen a la matriz polimérica de la degradación térmica durante el proceso de transformación industrial, sino que además permite extender la vida útil del alimento aportándole agentes antioxidantes que se liberan de forma sostenida desde el envase al alimento, permitiendo así poder disminuir la cantidad de antioxidantes que se añaden al alimento.
Marina Patricia Arrieta Dillon – Profesora Contratada Doctora i3. Departamento de Ingeniería Química Industrial y del Medio Ambiente. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales. Mail: m.arrieta@upm.es.
Sobre la autora y el proyecto: Los resultados de la Dra Arrieta en este campo de la investigación han dado lugar a más de 75 publicaciones en revistas científicas internacionales indexadas (índice-h 35, Scopus, World’s Top 2% Scientists’ por el ranking de la Universidad de Standford 2022), 15 capítulos de libros y 2 patentes.
Agradecimientos: A la Agencia Estatal de Investigación (AEI) y el Ministerio de Ciencia e Innovación (MCIN) por la ayuda PID2021-123753NA-C32 del proyecto financiado por MCIN/AEI/ 10.13039/501100011033, por “FEDER Una manera de hacer Europa”, por la “Unión Europea”. Asimismo, a la Comunidad de Madrid por la Ayuda APOYO-JOVENES-21-VUI9G6-56-I7GABQ de Estímulo a la Investigación de Jóvenes Doctores de la Universidad Politécnica de Madrid.
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