El objetivo del proyecto BIOBOTTLE es desarrollar nuevos materiales biodegradables adecuados para la obtención de botellas y bolsas de plástico para prebióticos y productos lácteos, como leche fresca y batidos. Estos envases no necesitan separarse del resto de residuos orgánicos al final de su breve vida útil.
Por: Pilar Diego, Chelo Escrig
Departamento de Extrusión
AIMPLAS (Instituto Tecnológico del Plástico)
Los nuevos envases mantienen la vida útil de productos lácteos seleccionados en comparación con los envases tradicionales, y además cumplen con los requisitos de tipo funcional, microbiológico y legal para las aplicaciones de contacto con alimentos en cada estudio de caso.
Además, los nuevos materiales son apropiados para ser procesables mediante métodos de transformación de plásticos tradicionales, como por ejemplo coextrusión de film soplado, extrusión soplado de cuerpo hueco y moldeo por inyección, para la obtención de bolsas, botellas y tapones respectivamente. Los materiales son completamente biodegradables bajo condiciones de compostaje controladas (ISO 14885-1:2005) y son inocuos tras la biodegradación, de acuerdo con la Norma de Compostabilidad EN 13432.
Datos de mercado
La producción mundial de plásticos aumenta cada año, pero no existe en este momento una solución respetuosa con el medio ambiente para la gestión de desechos plásticos puesto que la primera opción en muchos países de la Unión Europea sigue siendo el depósito de residuos en vertederos[i]. Como consecuencia de este problema, existe un creciente interés en el uso de materiales alternativos, como son los bioplásticos biodegradables.
Actualmente, los países europeos son los mayores consumidores de productos lácteos del mundo, con una media de 219 kg al año, de acuerdo con los datos proporcionados por la FAO en 2011. Así pues, el uso de biomateriales para envasar productos lácteos resulta especialmente interesante tanto para la industria de productos lácteos como para la del plástico. También lo es para los usuarios finales, ya que los envases pueden gestionarse en condiciones de compostaje con el resto de residuos orgánicos.
Requisitos de los bioenvases
Los requisitos que han de cumplir los envases para productos lácteos son los siguientes:
De acuerdo con estos requisitos, una de las principales dificultades que los investigadores superaron en el proyecto fueron las limitaciones térmicas de los materiales biodegradables comerciales, que mostraban resistencias térmicas alrededor de los 65ºC. El proceso de compounding se llevó a cabo mediante el empleo de extrusión reactiva, con lo que se desarrollaron diferentes biocompuestos aptos para la obtención de envases los cuales se utilizan en tratamientos térmicos, como los procesos de esterilización o pasteurización, y que llegan hasta los 90-95ºC.
El siguiente esquema de desarrollo muestra el trabajo realizado en el proyecto BIOBOTTLE:
Socios
Siete empresas y centros tecnológicos han trabajado con AIMPLAS, coordinador del proyecto: VLB (Alemania), OWS (Bélgica), CNR (Italia), VIZELPAS y ESPAÇOPLAS (Portugal) y ALMUPLAS y ALJUAN (España).
Sobre AIMPLAS
AIMPLAS es el Instituto Tecnológico del Plástico, situado en Valencia. AIMPLAS es una asociación de investigación sin ánimo de lucro que tiene como objetivo actuar como socio tecnológico con empresas de los sectores relacionados con los plásticos, proporcionando soluciones personalizadas e integradas mediante la coordinación de proyectos de I+D+i y servicios tecnológicos.
Modo de funcionamiento
El proyecto, que ha durado dos años, llegó a su fin en mayo de 2016. El primer periodo del proyecto se centró principalmente en los estudios a nivel laboratorio y a escala planta piloto y el segundo periodo en el escalado industrial, la validación del producto y los estudios económicos y medioambientales, como por ejemplo:
- Definición de requisitos, selección de materiales biodegradables y aditivos y estudio de las modificaciones químicas en estos.
- Evaluación de procesabilidad de los biocompuestos a nivel planta piloto teniendo en cuenta los diferentes procesos de fabricación: extrusión de film soplado y máquina de envasado selladora para la obtención de bolsas; moldeo por extrusión-soplado para botellas; y moldeo por inyección para tapones.
- Escalados industriales de acuerdo con los parámetros optimizados a nivel planta piloto y optimización para conseguir el resultado deseado (ver imágenes).
- Caracterización total y validación de los productos industriales finales que serán usados en las aplicaciones definidas.
- Impacto medioambiental mediante el estudio del Análisis del Ciclo de Vida, evaluación de biodegradabilidad y compostabilidad de cada producto desarrollado y análisis económico.
Resultados
Caracterización funcional
Con respecto a la caracterización funcional, los productos finales (bolsas, botellas pequeñas y grandes y tapones) cumplen con los requisitos establecidos, incluyendo los procesos de esterilización y pasteurización. Las siguientes tablas muestran estos resultados:
Los análisis microbiológicos indican que los nuevos envases no afectan al desarrollo de las poblaciones de bacterias y hongos que se encuentran de manera natural en la leche pasteurizada. Tampoco al crecimiento de cepas patógenas seleccionadas, inoculadas de manera artificial en leche y yogures ni a la viabilidad de las bacterias del ácido láctico que contienen los yogures. Además, tampoco liberan sustancias significativas en la leche y los yogures contenidos en el interior que pudieran afectar al producto. Así pues, los envases cumplen los requisitos microbiológicos establecidos por los envasadores de productos.
Con respecto a los requisitos legales relacionados con la Migración Global, las bolsas y ambos tipos de botellas fueron analizadas y cumplen los requisitos, de acuerdo con el Reglamento de la Comisión (UE) Nº 10/2011.
El uso de los nuevos envases biodegradables no afecta a las propiedades organolépticas de los productos lácteos evaluados. Solo en el caso de los yogures sin sabor bajos en grasas, el panel de consumidores indica pequeñas diferencias entre las nuevas botellas bio y las botellas de referencia.
Biodegradabilidad y compostabilidad
La biodegradación bajo condiciones de compostaje controladas se llevó a cabo de manera satisfactoria en los diferentes compuestos desarrollados y también se cumplió con los requisitos para características de materiales, biodegradación y calidad del compostaje, de acuerdo con la norma EN 13432 (2000).
Podemos concluir que las bolsas y los tapones son completamente compostables en procesos industriales. También se obtuvieron los logos OK compost y seedling en el instituto de certificación Vinçotte (Bélgica). Las botellas no mostraron una desintegración suficiente debido al espesor necesario que las botellas deben mantener para cumplir la funcionalidad estructural.
Análisis económico
El estudio económico reveló que la producción de nuevos envases biodegradables para productos lácteos no es todavía competitiva respecto al precio con los envases existentes, debido al precio actual de las materias primas biodegradables. El mercado predice una reducción del precio como consecuencia del aumento de la demanda y la producción global. Sin embargo, las tendencias de mercado de los materiales biodegradables prevén un panorama positivo para la comercialización de los envases de BIOBOTTLE en un periodo de cinco años.
Además, el coste del producto final con los nuevos envases biodegradables aumenta menos del 10 % en los diferentes envases desarrollados.
Reconocimiento
Este proyecto ha recibido financiación del Séptimo Programa Marco de la Unión Europea para la Investigación, el Desarrollo Tecnológico y la Demostración (FP7 / 2007 – 2013), con número de acuerdo [606350].
Para mayor información: http://www.biobottleproject.eu/
[i] Plastics-The Facts 2015. An analysis of European plastic production, demand and waste data. PlasticsEurope (PEMRG) / Consultic.