En la actualidad, el empleo de plásticos está muy extendido para diversos usos. Sin embargo, la utilización de recursos no renovables para producir plásticos sintéticos tiene un importante impacto ambiental. En concreto, el empleo intensivo de polímeros que no son ni biodegradables ni renovables por parte del sector del envase está generando un grave problema en la gestión de los residuos, principalmente los urbanos, ya que los materiales empleados para este fin son generalmente desechados tras un solo uso.
El diseño de envases basados en biopolímeros tiene que tener en cuenta consideraciones de diversa naturaleza de cara a poder fabricar materiales con las propiedades requeridas para la aplicación deseada. Consciente de ello, el investigador Pedro Guerrero ha obtenido materiales biodegradables utilizando las técnicas de procesado empleadas en la obtención de los materiales sintéticos, valorizando un subproducto industrial (proteína de soja) para la fabricación de envases alimentarios.
La tesis doctoral internacional que ha presentado en la UPV/EHU se titula ”Processing and characterization of soy protein-based materials”, inscrita en el programa de doctorado de Ingeniería de Materiales Renovables del Departamento de Ingeniería Química y del Medio Ambiente.
Proteína de soja como materia prima
Las proteínas vegetales están disponibles en gran cantidad, siendo los residuos de la industria de soja, especialmente los generados en la producción de aceite, los de mayor volumen. La extracción con solvente es un proceso industrial, actualmente utilizado para la obtención de aceite de soja, en el que la soja se divide en dos fracciones: un aceite crudo, que puede transformarse en aceite de cocina, y una fracción proteica (harina de soja), que se transforma en aislado y concentrado.
Las proteínas son biopolímeros con potenciales propiedades para aplicaciones en el campo de envases por su capacidad para formar films con buenas propiedades barrera en condiciones secas. Además, al ser biodegradables y provenir de recursos renovables, ofrecen importantes ventajas desde el punto de vista medioambiental y económico. "Sin embargo, los films basados en proteínas son frágiles y presentan una baja resistencia a la humedad, por lo que se requiere su modificación para fabricar materiales útiles en las condiciones de servicio. El objetivo de la tesis ha sido reducir la absorción de humedad y simultáneamente mejorar las propiedades mecánicas de los materiales fabricados con proteína de soja. Para ello, es necesaria la adición de sustancias que puedan interaccionar con los grupos polares de la proteína, reduciendo así su carácter hidrofílico y la absorción de humedad, y que a la vez puedan actuar como plastificantes, reduciendo la fragilidad del material fabricado. Además, las condiciones de procesado también influyen en las propiedades del material, por tanto, la optimización del procesado ha sido otro de los objetivos de la tesis", explica el investigador Pedro Guerrero.
Productos biodegradables con buenas propiedades en servicio
En el presente trabajo se han obtenido materiales transparentes con excelentes propiedades funcionales que han sido procesados por las técnicas industriales convencionales (extrusión, compresión). "Además, las propiedades mecánicas de los materiales permanecen invariables tras dos meses de almacenamiento, lo que resulta de gran interés de cara a la aplicación de los mismos como envases. Por otra parte, la resistencia a la luz ultravioleta es excelente, sugiriendo el potencial de estos materiales para su uso como envases para alimentos ya que retardan la oxidación del producto envasado por efecto de la luz. Es también de destacar que el material obtenido presenta una permeabilidad al oxigeno inferior a 10 g/m2día, indicando que se trata de materiales impermeables", concluye Guerrero.
