La Nueva Ruta de Materiales Biodegradables-Compostables para Envases
Durante décadas, los materiales plásticos derivados de fuentes no renovables se han utilizado para almacenar, proteger y conservar los alimentos. En los últimos años, ha habido un creciente interés en el desarrollo de nuevos materiales con propiedades biodegradables o compostables basados en fuentes renovables, en un intento por reducir el impacto ambiental asociado con la acumulación en el medio ambiente de los materiales plásticos derivados del petróleo.
Sabemos que el plástico es el material utilizado mayormente por la industria alimentaria en los últimos 50 años. Sin embargo, el alto número de desechos y el calentamiento global han llevado a que se realicen cientos de investigaciones en el mundo para encontrar nuevos materiales que permitan contar con alimentos bien conservados e inocuos para las personas y que también no sean dañinos para el medio ambiente.
En base a esto, se han desarrollado materiales plásticos biodegradables y/o compostables a partir del uso de fuentes renovables, entre ellos el poli (ácido láctico) (PLA), el cual es uno de los materiales más utilizados debido a su alta transparencia y fácil procesabilidad. Sin embargo, su uso en el envasado de alimentos está limitado debido a su alta fragilidad, baja resistencia al calor y pobres propiedades barrera, las que son esenciales para preservar la seguridad de los alimentos durante su manipulación y almacenamiento.
Este comportamiento lo presentan la mayoría de los materiales compostables, y por esto, en los últimos años han surgido varias estrategias para mejorar las propiedades de estos materiales. Una de ellas es el uso de nanopartículas para el desarrollo de bionanocompositos.
Nanopartículas en acción
Sabemos que las nanopartículas han permitido cambios significativos en materia de ciencia e investigación. Así, en el caso del uso de nanopartículas para el desarrollo de bionanocompositos, se combinan los beneficios de los componentes de base biológica con aditivos nanoestructurados como son los nanorellenos, que pueden mejorar entre otras, las propiedades mecánicas y barrera de los materiales desarrollados.
En el Centro de Innovación en Envases y Embalajes, LABEN-USACH, se han desarrollado varios proyectos en los que se han utilizado diferentes tipos de nanorellenos, para su análisis sobre las propiedades finales de los materiales utilizando además diferentes técnicas tales como extrusión, coating, electrospinning y fluidos supercríticos.
Uno de los proyectos desarrollados consideró el desarrollo de bionancompositos basados en PLA y nanopartículas de lignina. Las nanopartículas basadas en lignina se consideran uno de los potenciales rellenos para la mejora de las propiedades físicas y mecánicas de los compuestos poliméricos.
La lignina es el segundo polímero natural más abundante después de la celulosa y se produce como subproducto de la industria del papel, además es considerada un desecho y ofrece una serie de ventajas, como alta estabilidad química, muy buenas propiedades mecánicas, además de tener alta capacidad antioxidante, lo que la convierte en un candidato potencial para ser utilizado como material de refuerzo en compuestos poliméricos.
Trabajo colaborativo
En el desarrollo de nuevos materiales es importante que estos sean seguros tanto para la vida animal como con el medio ambiente. Aunque hay una serie de informes sobre la evaluación de la toxicidad de las nanopartículas inorgánicas, el conocimiento sobre los nanomateriales biodegradables aún es escaso.
En este contexto, la Dra. Alejandra Torres, investigadora de LABEN-CHILE y del Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y la Nanotecnología (Cedenna), nos relata que, “hemos estudiado en conjunto con el Dr. Luis Constandil, investigador del Laboratorio de Neurobiología de la Usach, el posible efecto de toxicidad de los nanocompositos obtenidos. Para esto, se realizaron estudios in vivo en ratas normales los que mostraron parámetros sanguíneos normales después de una dosis única de nanocompuestos. Conjuntamente, estudiamos el efecto de la incorporación de las nanopartículas de lignina sobre la capacidad de desintegración en compost de los materiales obtenidos. El resultado obtenido mostró que los materiales que tenían incorporado el nanorelleno presentaron una ligera reducción de la velocidad de desintegración, pero al día 23 de iniciado el análisis se constató un porcentaje de desintegración superior al 90%”, nos cuenta. Además, agrega “los materiales obtenidos exhibieron fuertes propiedades de barrera contra la luz UV en comparación con la película de PLA (control) sin aditivos, por lo tanto, un envase desarrollado con estos materiales podría proteger a los alimentos envasados del deterioro oxidativo de la luz”.
La ciencia e investigación nacional no se detiene y busca con ahínco poder presentar a la industria opciones para que envases y embalajes no sean más el objeto de atención como centro del problema medioambiental. Queda camino por andar, y es tarea de todos trabajar para avanzar hacia una sociedad más sustentable y por lo tanto extender su vida útil.