Proyecto Recubio: sostenibilidad y seguridad en envases flexibles multicapa
Investigación y desarrollo
Los envases alimentarios son ampliamente utilizados hoy en día en los países europeos, con la ventaja de presentar diferentes características adecuadas tanto para el producto envasado (propiedades mecánicas, barrera a gases, etc.), como al proceso de envasado (termosoldabilidad, facilidad de deslizamiento, etc.).
Los films flexibles complejos se obtienen mediante procesos de laminación con adhesivos a partir de diferentes películas plásticas que aportan diversas propiedades a la estructura final. Esto conlleva una mezcla de materiales de diferente naturaleza, resultando un producto plástico difícilmente reciclable.
Según el INE, en España en el año 2016, se produjeron más de 500.000 toneladas de envases plásticos flexibles, lo que se traduce en un consumo que superó los mil millones de euros en ese año.
Además, aunque la industria del envase y embalaje es un sector tradicionalmente muy fragmentado, ha aparecido en Europa un gran número de grupos a escala regional o global para satisfacer la demanda de las grandes multinacionales alimentarias. El incremento en los costes, el aumento de la presión medioambiental y el bajo crecimiento económico en los países occidentales, han intensificado aún más la competencia, lo que está llevando a los principales operadores del sector a la reestructuración corporativa y a importantes cambios estratégicos.
El incremento en los costes, el aumento de la presión medioambiental y el bajo crecimiento económico en los países occidentales, han intensificado aún más la competencia
En este sentido, se plantean dos líneas paralelas: por un lado, centrarse más en mercados emergentes de Europa del Este y Rusia; y por otro, trasladar la fabricación hacia productos con un valor añadido más elevado y, por tanto, más valorados, en Europa Occidental.
Todos estos datos indican la importancia que está tomando en estos últimos años el sector de envases y embalajes flexibles, observando un gran incremento de movimiento de capital.
En estos últimos años, se está produciendo un aumento de la demanda de plásticos, tanto en España como en Europa. Este difícil periodo está siendo asumido por la industria gracias a importantes esfuerzos en I+D, complementados con una optimización de los procesos y una mayor eficiencia en la utilización de los recursos.
El sector alimentación es un mercado muy dinámico y que está en constante renovación debido, ante todo, a las exigencias cada vez mayores del consumidor. Las industrias dedicadas al sector alimentación son de muy variada índole. Existen industrias de pequeño tamaño, con producciones muy limitadas y, generalmente, con trabajo local o regional; empresas de mediano o gran tamaño, con un volumen de ventas medio y ámbito de trabajo nacional o estatal y, por último, las grandes multinacionales, con gran número de divisiones y una presencia mundial.
El mercado español goza, pues, de una salud aceptable, aunque las amenazas sobre el sector son considerables: la dependencia del petróleo, la diversificación hacia el flexible desde otros sectores y la guerra de precios (fundamentalmente, la entrada de producto asiático muchísimo más barato).
El mercado español goza de una salud aceptable, aunque las amenazas sobre el sector son considerables: la dependencia del petróleo, la diversificación hacia el flexible desde otros sectores y la guerra de precios
Asimismo, tanto la I+D+i como la exportación de productos se han convertido en dos pilares fundamentales de las empresas españolas frente a las complicaciones a las que se han enfrentado en los últimos años.
En estos ejercicios, ha habido un creciente interés por los materiales biodegradables en el sector envase, ya que proporcionan un final de vida alternativo y sostenible. Sin embargo, presentan algunas limitaciones en comparación con los materiales convencionales como, por ejemplo, la propiedad barrera a diferentes gases, muy importante en el sector alimentario.
La empresa Plásticos Romero, ubicada en Molina de Segura (Murcia) se dedica principalmente a la fabricación de films plásticos mediante el proceso de extrusión de film soplado y, además, cuenta con diferentes líneas de impresión, laminación y confección de envases flexibles.
La compañía llevó a cabo el Proyecto Recubio, que concluyó a principios del año 2017, basado en el desarrollo de una alternativa sostenible, técnicamente viable y que solucionara las limitaciones del uso de materiales biodegradables en estructuras complejas para envases alimentarios.
Dicho proyecto, que contó con la colaboración de Aimplas como centro tecnológico, ha tenido una duración de 18 meses y ha sido subvencionado por CDTI a través del programa de Proyectos de Investigación y Desarrollo (PID).
Desarrollo y retos del proyecto
Para minimizar el problema de reciclado de estos envases de un solo uso, en el marco del Proyecto Recubio, se han desarrollado nuevas estructuras biodegradables que cumplen los requerimientos de los casos de estudio definidos y, al mismo tiempo, son compostables al igual que su contenido, por lo que podrán ser gestionados en plantas de compostaje sin tener que vaciarlos ni limpiarlos.
Los casos de estudio con el producto a envasar y los requisitos que actualmente cumplen los envases se muestran en la Tabla 1.
La principal dificultad a la que se enfrenta el proyecto es conseguir que los envases obtenidos con los materiales biodegradables cumplan los requerimientos barrera de los envases actuales, ya que otro tipo de requerimientos, como son las propiedades mecánicas o la aptitud alimentaria, suponen un reto menos ambicioso técnicamente.
Es importante destacar que los materiales biodegradables y compostables comerciales presentan bajas barreras a gases como el vapor de agua y el oxígeno, y los films utilizados para el envasado de productos alimentarios, según el producto a envasar, deben alcanzar barreras medias o medio altas.
Para conseguir este objetivo, la estrategia que se ha llevado a cabo es la aplicación de diferentes recubrimientos barrera sobre uno de los films biodegradables de la estructura compleja final. Dicha estructura está formada por el film recubierto (barrera), que va laminado con otra estructura biodegradable responsable de conferirle la rigidez y la sellabilidad al envase final y que, a su vez, protege el recubrimiento barrera. Con todo ello, se ha conseguido que los envases finales tengan las siguientes características:
- Permiten garantizar las propiedades de los productos alimentarios definidos (pechuga de pavo, rosquilletas y verduras congeladas), durante su vida útil.
- Tienen unas propiedades mecánicas y barrera similares a los materiales usados actualmente en cada caso.
- Pueden obtenerse en equipos convencionales de transformación de materiales plásticos: extrusión de film soplado, impresión y laminación.
- Son biodegradables bajo condiciones de compostaje. Los nuevos envases pueden ser desechados junto con la materia orgánica y al final de su vida útil pueden ser tratados en plantas de compostaje para obtener abonos que se pueden utilizar en el cultivo de diferentes productos agrícolas.
- Son aptos para contacto con alimentos según la legislación europea vigente.
La Figura 1 muestra el proceso de coextrusión de film soplado y el equipo de recubrimiento y laminación de planta piloto.
Resultado: notable mejora en las propiedades barrera
Durante el proyecto, se seleccionaron diferentes tipos de materiales:
- Grados poliméricos biodegradables aptos para extrusión de film soplado y que proporcionan las propiedades estructurales y de soldabilidad.
- Un film comercial biodegradable orientado biaxialmente sobre el que se aplica el recubrimiento funcional.
- Recubrimientos para aportar la barrera frente a gases a la estructura.
- Adhesivos biodegradables para laminación, responsables de la unión de ambos sustratos.
Los procesos de transformación utilizados en las pruebas industriales han sido: coextrusión de film soplado, aplicación de recubrimientos mediante la tecnología de flexografía y laminación de films complejos mediante adhesivos.
Las características de las diferentes estructuras complejas se evaluaron para asegurar el cumplimiento de los requerimientos funcionales establecidos tales como propiedades mecánicas y barrera a vapor de agua y oxígeno; tensión superficial para laminación e impresión; estudio de aptitud alimentaria, según la legislación europea vigente; soldabilidad del envase, y estudio comparativo conjunto envase-alimento (vida útil).
En un primer paso se analizó en el laboratorio la mejora en las propiedades barrera a vapor de agua que fue de hasta 63% y de más del 99% para el caso del oxígeno.
Posteriormente, para evaluar que el envase cumplía la funcionalidad requerida, se realizó un ensayo comparativo en condiciones reales con las estructuras convencionales. Este ensayo consistió en envasar los productos alimentarios seleccionados para cada caso de estudio y almacenarlos en las condiciones temperatura y humedad adecuadas para ello durante el tiempo de vida útil definido.
Finalmente, se estudiaron las propiedades de los productos envasados, obteniéndose un resultado satisfactorio, del mismo orden que los productos envasados con los envases convencionales.
Las estructuras complejas biodegradables obtenidas cumplen con la funcionalidad requerida en los tres casos de estudio evaluados: pechuga de pavo, rosquilletas y verduras congeladas.
En definitiva, las estructuras complejas biodegradables obtenidas cumplen con la funcionalidad requerida en los tres casos de estudio evaluados: pechuga de pavo, rosquilletas y verduras congeladas.
Con la realización y resultados de este proyecto, se ha demostrado que existen materiales alternativos que pueden cubrir tanto las demandas técnicas, como los requerimientos sostenibles y que actualmente reclaman los consumidores y sectores alimentarios, como es el caso de la industria cárnica.
Dentro de los formatos más habituales de envasado de carne y derivados tenemos:
- Bandeja termoconformada con film sellado envasado en atmósfera modificada (EAM).
- Bandeja semirrígida termoconformada con film a vacío (envasado skin).
- Envasado a vacío en film flexible.
En los casos anteriores se precisa de estructuras multicapa con propiedades barrera adaptadas con el objetivo de controlar el nivel y concentración de gases en el espacio de cabeza o para preservar las propiedades a vacío. Desde Aimplas, disponemos de capacidades y soluciones para llevar a cabo desarrollos de estructuras multicapa biodegradables para la obtención de envases en el sector cárnico.
Mapi Diego Bielsa. Departamento de Extrusión, Aimplas (Instituto Tecnológico del Plástico)
