Obtienen un plástico biodegradable, comestible, antimicrobiano y más resistente que el convencional

La elaboración de este material, a base de gelatina, arcilla y una nanoemulsión de aceite esencial de pimienta negra, y destinado a la fabricación de envases de alimentos, estuvo a cargo de investigadores de la Universidade Estadual Paulista, en Brasil

Por José Tadeu Arantes  |  Agência FAPESP – El desechado de envases de alimentos constituye uno de los grandes problemas ambientales de la actualidad. En el planeta se producen anualmente más de 350 millones de toneladas de plásticos, y se estima que el 85% de la basura presente en los océanos corresponda a este material. Brasil ocupa el cuarto lugar en el ranking mundial, con una producción de aproximadamente 11 millones de toneladas anuales. Y todo esto con el agravante de que la mayoría de los envases plásticos se fabrican con base en fuentes no renovables como el petróleo.

Por este motivo, se encuentra en curso actualmente un gran esfuerzo de investigación con miras a disminuir el uso de recursos fósiles en la producción de plásticos, y para desarrollar materiales destinados a la fabricación de envases biodegradables que eviten al mismo tiempo la contaminación con microorganismos y prolonguen la vida útil de los alimentos, reduciendo así las pérdidas.

Un estudio realizado por el Grupo de Compuestos y Nanocompuestos Híbridos (GCNH) del Departamento de Física y Química de la Universidade Estadual Paulista (Unesp), en su campus de la localidad de Ilha Solteira, en Brasil, ha realizado un importante aporte en tal sentido. Este trabajo contó con el apoyo de la FAPESP y sus resultados se publicaron en la revista Polymers.

Para fabricar su “bioplástico” –o “plástico verde”, como también se lo denomina–, el grupo utilizó como materia prima principal la gelatina incolora tipo B, extraída del tuétano de vaca y fácilmente hallable en supermercados y otros establecimientos comerciales.

“La gelatina fue uno de los primeros materiales utilizados en la producción de biopolímeros y sigue empleándosela mucho debido a su abundancia, su bajo costo y sus excelentes propiedades para la formación de películas”, dice la química Márcia Regina de Moura Aouada, docente de la Facultad de Ingeniería de Ilha Solteira (Feis-Unesp) y coordinadora del estudio.

“Sin embargo, los envases elaborados a base de biopolímeros suelen exhibir características que deben mejorarse para volverse equiparables a los fabricados a base de derivados de petróleo. Esto es especialmente importante en lo concerniente a las propiedades mecánicas y de barrera a los vapores. Por este motivo, le agregamos a la gelatina la arcilla cloisita Na⁺”, comenta la investigadora.

Con el agregado de esta arcilla, se obtuvo una película más homogénea, capaz de soportar en promedio tracciones del orden de los 70 megapascales (70 MPa). En los plásticos convencionales a base de polietileno, la resistencia a la tracción suele variar entre los 20 MPa y los 30 MPa, menos de la mitad de la que se alcanza con el bioplástico.

“Además de la arcilla, le añadimos a la mezcla también una nanoemulsión de aceite esencial de pimienta negra. El objetivo en este caso consistió en obtener un envase comestible más atractivo en términos de sabor y aroma. Y que además pudiera extender la vida útil del alimento envasado mediante el agregado de componentes antimicrobianos y antioxidantes a la matriz polimérica”, afirma De Moura Aouada.

Cabe remarcar que el bioplástico en cuestión fue proyectado para envasar la carne bovina en forma de hamburguesas, un alimento bastante susceptible a la contaminación microbiana y que presenta un olor muy acentuado. Pero el principio general de añadirle arcilla y nanoemulsiones de aceites esenciales a la matriz de gelatina puede extenderse y se extenderá a otros tipos de alimentos, con variaciones caso a caso del tipo de aceite esencial y de la proporción aplicada.

“La salida de este tipo de envases al mercado podrá generar una disminución significativa de la utilización de envases a base de polímeros no biodegradables, evitando así la acumulación de residuos sólidos. Asimismo, el bioplástico incrementará la seguridad de los alimentos envasados en lo referente a la contaminación con patógenos, con la consiguiente reducción de pérdidas”, comenta la investigadora.

Las líneas de investigación desarrolladas en el GCNH-Unesp se basan en el concepto de “economía circular”, que transforma residuos en recursos. Los líderes del grupo son Fauze Aouada y Márcia Aouada, docentes acreditados en el programa de Posgrado en Ciencia de Materiales (PPGCM) de la Unesp.

“Nuestras propuestas se encuadran en los Objetivos de Desarrollo Sostenible [ODS] postulados por la Organización de las Naciones Unidas [ONU] para mitigar la pobreza, favorecer la sostenibilidad económica del planeta y asegurar la paz y la prosperidad de la población mundial”, enfatiza Márcia Aouada.

Aparte del bioplástico mencionado, el grupo produce apósitos a base de celulosa bacteriana. Y envases comestibles con nanoestructuras derivadas de puré de col, puré de cacao, puré de copuazú (Theobroma grandiflorum), extracto de camu-camu (Myrciaria dubia, una fruta de la familia de las mirtáceas) y nanoemulsiones con potencial de aplicación en las industrias de alimentos, fármacos y cosméticos.

La investigación cuenta con el apoyo de la FAPESP mediante una Ayuda Regular de Investigación y también a través del Centro de Desarrollo de Materiales Funcionales (CDMF), un Centro de Investigación, Innovación y Difusión (CEPID) con sede en la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar).

Este trabajo se lleva adelante en red, con aportes de varios investigadores que estudian el tema. El artículo que se menciona en este reportaje lleva también la firma de Tascila Saranti, magíster por el PPGCM-Unesp; Pamela Melo, doctora por el PPGCM-Unesp y actualmente posdoctoranda en el grupo GCNH-Unesp; Miguel Cerqueira, investigador en el International Iberian Nanotechnology Laboratory, en Portugal, y Fauze Aouada.

Puede accederse a la lectura del artículo intitulado Performance of Gelatin Films Reinforced with Cloisite Na⁺ and Black Pepper Essential Oil Loaded Nanoemulsion en el siguiente enlace: www.mdpi.com/2073-4360/13/24/4298.