//Iberoamérica// En línea con los requisitos impuestos por la Comisión Europea y para alargar la vida útil de los productos mediante el empleo de envases, se ha incrementado el desarrollo de nuevos materiales y soluciones, tanto por parte de los centros de investigación y universidades de prestigio, así como por empresas privadas, viendo un incremento de start-ups que lanzan alternativas de materiales sostenibles. 

Por Jose Alonso y Natalia Ortuño – ITENE

 

La selección del tipo de material de envase es crucial para la conservación de los productos durante su distribución y uso. El empleo de materiales plásticos, debido a su gran variedad de propiedades y estructuras, 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, de los cuales muchos implican el uso de estructuras multicapa, presentan dificultad para ser clasificados y/o reciclados (heterogeneidad de residuos, dificultades de separación, etcétera), con la potencial pérdida de recursos así como problemas en la gestión de los residuos de envase.

 

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, que puede resumirse en los siguientes puntos:

 

• El Plan de Acción para la Economía Circular publicado en 2015, con el título “Cerrar el círculo” para que productos, materiales y recursos se mantengan en la economía durante el mayor tiempo posible, y en la que se reduzca al mínimo la generación de residuos (10% de los residuos urbanos en 2035).
•  La Estrategia Europea de Plásticos publicada en 2018, donde se estipula que el 100% de los envases comercializados en 2030 deberán ser reutilizables, reciclables o compostables (1).
• La Directiva 2018/852 que establece un aumento paulatino de las tasas de reciclado, alcanzando el 65% en 2025 y el 70% en 2030, y de los cuales el 55% debe ser plástico.
• La Directiva 2019/904 relativa a la reducción del impacto de determinados productos de plástico en el medio ambiente, donde se indican las restricciones a las que van a ser sometidos ciertos plásticos de un solo uso.

 

El sector de envase se encuentra en una disyuntiva, enfrentándose a una situación donde sin mermar las prestaciones de envase, debe hacer frente a los requisitos de reciclabilidad/compostabilidad/reutilización marcados por la estrategia de la Comisión Europea. En esta situación, se ha incrementado el desarrollo de nuevos materiales y soluciones en línea con los requisitos impuestos, tanto por parte de los centros de investigación y universidades de prestigio, así como por empresas privadas, viendo en este caso un incremento del número de nuevas empresas “start-up” que lanzan nuevas alternativas de materiales sostenibles, como ADBioplastics, Cellugy, Sulapac y Venvirotech. Entre ellas cabe destacar el empleo de materiales, principalmente de origen renovable (biobasados), que pueden aportar una propiedad de biodegradabilidad o compostabilidad, o la simplificación de estructuras de envase para facilitar su reciclabilidad, buscando el empleo de monomateriales.

 

 

Materiales biodegradables/compostables

 

En el campo de los materiales biobasados con características compostables, el ácido poliláctico (PLA), es uno de los bioplásticos más prometedores, capaz de procesarse mediante tecnologías convencionales de transformación de envases rígidos y flexibles. Sin embargo, este material sigue careciendo de las propiedades barrera necesarias para ser empleado para el envasado de alimentos con mayores requerimientos de barrera al oxígeno o humedad. Por ello, hoy en día es posible encontrar en el mercado un número limitado de soluciones de envases fabricados únicamente con PLA.

 

 

Las vías de mejora de comportamiento de este material pasan por el empleo de rutas tales como la aplicación de películas por deposición en sustratos flexibles, desarrollando estructuras multicapa que poseen mejores propiedades barrera. Esta opción, presenta como ventaja su coste, ya que es mucho menor que el que lleva asociado las estructuras basadas con capa de aluminio, que se emplean actualmente en los sistemas multicapa de muy alta barrera.

 

Diferentes empresas tienen en el mercado productos biodegradables con propiedades barrera mejoradas basados en este enfoque, como Alcan (Ceramis, films basados en PLA), y los obtenidos por SAES. Sin embargo, se necesitan pasos de conversión posteriores con el fin de obtener estructuras multicapa que actúen protegiendo la capa barrera y proporcionen propiedades de sellado. En este punto es necesario una combinación óptima de diferentes capas que consiga reunir todas estas propiedades.

Para alimentos que requieren de mayor protección frente a los gases, es posible encontrar soluciones combinando con otros materiales que aporten al sistema las propiedades barrera requeridas, como es el caso del grado BIO FVSOL 60 de SP Group (España), consistente en una lámina de PLA y polivinilalcohol (PVOH) totalmente compostable para aplicaciones de alta barrera al oxígeno. Sin embargo, no son apropiadas para productos secos o de rápido deterioro en presencia de humedad, debido a la alta sensibilidad del PVOH a la humedad.

 

 

Alternativas en materiales

 

 

Existen también los materiales flexibles formados por films multicapa y laminados de TIPA (Israel), que presentan alta resistencia al sellado y se pueden emplear para envasar productos grasos y carbohidratos, ya que presentan altas propiedades barrera al oxígeno, pero media barrera al vapor de agua.

Asimismo, V-Shapes y Natureworks (Italia) están trabajando juntos para desarrollar envases monodosis multicapa compostables basados principalmente en PLA, papel y film barrera, aunque actualmente se desconocen las aplicaciones objetivo que pueden tener.

 

Otra de las tecnologías empleadas para mejorar las propiedades del PLA es la resultante del mezclado con otros tipos de poliésteres biodegradables, de manera que las propiedades pueden variar ampliamente eligiendo diferentes componentes de la mezcla o cambiando las proporciones de cada uno de ellos. Como ejemplo de otros materiales biodegradables, se encuentra el PHA (polihidroxialcanoato), donde las empresas Helian Polymers y Natureplast se sitúan como las principales productoras de este tipo de material, mientras que la start up Venvirotech ha desarrollado una tecnología propia para producir este biomaterial a partir de residuos orgánicos, la cual se puede aplicar allí dónde se genera el residuo. Este material se caracteriza por aportar flexibilidad y propiedades barrera al PLA y por desintegrarse más rápidamente.

 

Otro ejemplo de mezclas basadas en poliésteres es el grado Ecovio que distribuye BASF, en la cual su componente principal es un adipato de polibutilenosuccinato (PBAT), combinado con PLA. Además, también se pueden producir mezclas a medida, empleando Ecovio como componente base de mezclas con Ecoflex o PLA con el fin de obtener formulaciones más flexibles o rígidas, según se desee. En el caso de materiales para moldeo por inyección y extrusión, BioFlex y Biograde comercializados por FKuR Kunststoff GmbH son otros dos ejemplos de plásticos biodegradables basados principalmente en materiales de origen renovable, así como el compuesto MaterBi de Novamont, fabricado a partir de almidón termoplástico con poliésteres biodegradables. Otra alternativa a las mezclas del PLA con otros biopoliésteres, es el mezclado con aditivos, que mejoren sus propiedades, como es el caso del aditivo BlockPLA de la start up ADBioplastics, que le permite seguir manteniendo su carácter biodegradable.

 

También encontramos materiales biobasados a partir de celulosa, tales como los fabricados por Futamura (Natureflex), o el desarrollado por la empresa finlandesa Woodly, que ha patentado el desarrollo de un material plástico a base de celulosa proveniente de madera blanda, capaz de ser procesado por cualquiera de las tecnologías de transformación empleadas en la industria del plástico. Sus materiales son capaces de imitar las mejores cualidades del plástico tradicional, pero en este caso conteniendo entre un 40 y 60% de material biobasado. Por su parte, la start up Cellugy, ha desarrollado un film de celulosa sintetizado a partir de bacterias, 100% biobasado y con excelentes propiedades barrera al oxígeno y resistente a la temperatura. Otras aplicaciones que emplean celulosa como sustrato para envase rígido son las desarrolladas por Paboco (Paper bottle), o envases de pulpa moldeada en forma de barquetas tales como los fabricados por Rottneros Packaging o PackBenefit.

 

Otro tipo de soluciones buscan cubrir nichos específicos de mercado, tales como las aplicaciones hidrosolubles. Este es el caso de los envases comestibles y biodegradables hechos a partir de algas, de la marca Notpla para salsas y bebidas de Skipping Rocks Lab (UK), o los envases monodosis compostables desarrollados a partir de la proteína de la leche fabricado por Lactips (Francia). Todos estos envases están destinados a productos para rápido consumo (comidas para llevar, eventos deportivos, etc.) con una vida útil corta, ya que están hechos con materiales que no presentan altas propiedades barrera.

 

 

Otros materiales biobasados, no biodegradables

 

Aparte de los desarrollos anteriores, también existen otras líneas de soluciones sostenibles en el sector de la alimentación, basado en el empleo de materiales de origen bio, es decir, aquellos que emplean materia prima de origen renovable para el desarrollo de materiales convencionales, como son el bioPET o bioPE, propiciando la reducción en el consumo de recursos naturales no renovables, como son los recursos fósiles a partir de los que se obtienen los plásticos convencionales, pero que no tienen carácter biodegradable. Ejemplos de envases de este tipo en el mercado es posible encontrar la botella Plant Bottle de Coca Cola elaborada 100% con material renovable (EEUU), o la botella de DANONE “So Delicious”, fabricada con un 80% de plástico procedente de caña de azúcar. En el sector de envases flexibles, también es posible encontrar soluciones fabricadas a partir de estos materiales como los envases para pan de molde de BIMBO elaborado con bioPE de BRASKEM, donde el 36% del material que se emplea proviene de la caña de azúcar.

 

 

Recubrimientos barrera como opción para la disminución del consumo de materiales

 

Por último, otra categoría de materiales desarrollados con el fin de ofrecer mayores propiedades o distintas funcionalidades son los recubrimientos barrera. Estos materiales tienen como objetivo la disminución o sustitución de las capas barrera en las estructuras de envase multicapa, sin por ello reducir las prestaciones necesarias para garantizar la vida útil e integridad de los productos envasados. De esta forma, se simplifican los procesos de fabricación y se facilita la gestión de los residuos de envase. Concretamente, en este sentido, fabricantes de materiales empleados en la industria tales como tintas o recubrimientos han desarrollado productos para tal fin. Por ejemplo, distintas empresas como Sun Chemical, Mica Corporation, Michelman, Metalvuoto o ACC Coatings, disponen de productos que permiten reducir la permeabilidad al oxígeno, por ejemplo, cuando se aplican en materiales de envase.

 

 

Sin embargo, a pesar de que existen algunas soluciones para afrontar el reto de la mejora de reciclabilidad de materiales de envase, todavía existen limitaciones que impiden que este tipo de productos tengan un uso generalizado en el sector.  Como, por ejemplo, su diseño específico para cada tipo de sustrato (PP, PET, etc.) y producto final (vida útil diferente para cada alimento). Además, su aplicación en materiales biobasados y cómo influye su utilización en los procesos de fin de vida de envases como los relacionados con la compostabilidad, biodegradabilidad, y reciclabilidad, son cuestiones todavía por resolver.

 

 

Pulpacktion

 

En ITENE, también se lleva tiempo trabajando en proyectos dedicados a la búsqueda de materiales más sostenibles. En el proyecto PULPACKTION, se están desarrollando soluciones de envasado a base de celulosa para las demandas específicas de las industrias alimentarias y de envases electrónicos, reduciendo la dependencia de los plásticos basados en materiales derivados del petróleo. El proyecto ha obtenido formulaciones específicas de materiales moldeados en pulpa, mejorando el proceso productivo de conformado, abordando también el desarrollo y aplicación de films biobasados que permiten obtener la vida útil y seguridad alimentaria en productos de alimentación, cubriendo asimismo los requerimientos en aplicaciones de electrónica. Este proyecto concluye en marzo de 2021.

 

Otro proyecto similar en el que participa ITENE es el proyecto AGRIMAX. El principal objetivo del proyecto es el de promover el aprovechamiento de los subproductos y residuos de la industria alimentaria para la producción de nuevos materiales de alto valor añadido. Entre los nuevos materiales obtenidos cabe destacar la producción de aditivos e ingredientes para su uso alimentario, así como la producción de nuevos biopolímeros y/o aditivos para aplicaciones agrícolas o de envase. ITENE, en particular, participa dentro de este proyecto en el desarrollo de nuevos biocomposites y recubrimientos para aplicaciones de envase basados en celulosa microfibrilada (MFC) obtenida a partir de residuos de salvado de trigo, avena, espelta y tomate. El hecho de emplear la MFC como aditivo tanto en masa como en recubrimientos produjo una mejora de las propiedades barrera del material de envase final, con resultados muy prometedores para aplicaciones de envase alimentario. Actualmente el proyecto aún sigue en ejecución, finalizando este en septiembre de 2021.