Categoría: Envases y packaging

MATERIALES Y SOSTENIBILIDAD 

“Lo que menos se mezcla más posibilidades tiene de ser reciclado”

Entrevista a Antonio Dobón, gerente de Tecnologías de Reciclado y Valorización de Itene

Mónica Daluz
Periodista especializada
28/08/2023

Prosiguen las innovaciones en el ámbito del reciclaje de residuos y su valorización con nuevas tecnologías y procesos, como el reciclado químico y el enzimático. Desde el centro tecnológico Itene, Antonio Dobón nos habla del reciclaje avanzado y de cómo estos procesos vienen a complementar al resto de técnicas que se vienen utilizando. En palabras de Dobón: “Todas las tecnologías de reciclado serán protagonistas y complementarias”.

Antonio Dobón, gerente de Tecnologías de Reciclado y Valorización de Itene.

Es innegable que la irrupción del plástico cambió nuestras vidas. El acceso masivo a innumerables bienes de consumo fue posible en su momento, y hasta hoy, gracias a su introducción en la industria. ¿Deberíamos partir de la base de que el plástico va a seguir siendo un material imprescindible en nuestras sociedades y que la alternativa es alargar su vida útil con tecnología para minimizar así su impacto ambiental?

A pesar de que las iniciativas por parte de la UE y la legislación vigente en materia de plásticos (Real Decreto 1055/2022 de Envases y Residuos de Envases) establece objetivos en cuatro líneas de actuación (prevención, reutilización, reciclabilidad y contenido reciclado), priorizando la reducción de la cantidad de plásticos a través de iniciativas como el fomento del granel, no existe un completo sustituto de los mismos en muchos sectores y especialmente en el del envase y el embalaje, y más concretamente en aplicaciones como la alimentación.

Los nuevos requisitos legislativos requieren tanto del desarrollo de nuevos procesos avanzados de reciclado que, mediante la homogeneización de la calidad de las fracciones permitan aumentar el valor de los diferentes materiales, como de la valorización de residuos de envase de plástico que permitan su reintroducción en la cadena de valor y su utilización en aplicaciones de alto valor.

Los bioplásticos ¿son un primer paso en esta transición?

Se espera, en efecto, un crecimiento sustancial de la presencia de bioplásticos (biobasados y/o biodegradables), que posiblemente se conviertan en una alternativa en determinados sectores. Estos materiales presentan propiedades similares a los procedentes de fuentes fósiles, pero provienen de materias primas renovables y naturales, como el maíz, la remolacha o la caña de azúcar.

En este sentido, ante la necesidad de mejorar las propiedades de los materiales de envase o buscar alternativas de materiales sostenibles sin perder prestaciones que sean aptas para aplicaciones de alto valor, como el packaging alimentario, en Itene trabajamos en el desarrollo de nuevos materiales con propiedades avanzadas para cumplir con los requerimientos del producto a envasar y la legislación aplicable. Asimismo, trabajamos en la mejora de los procesos de reciclado con el fin de reciclar aquellos materiales que no se valorizan actualmente.

Explique, por favor, en qué consiste el reciclaje avanzado, cuáles son sus objetivos últimos, en qué punto estamos, y cómo cree que será o debería ser el tránsito hacia la circularidad.

Podemos encontrar cuatro grandes bloques dentro del reciclaje, cada uno de ellos englobando una serie de procesos muy concretos, y destinados a la valorización de unos residuos frente a otros: reciclado primario (reciclado mecánico), secundario (reciclado físico), terciario (reciclado químico) y cuaternario (valorización energética). Cada uno de estos bloques es más adecuado para un tipo de residuos o para otro, y cada uno de ellos ataca el problema del reciclado y la valorización de residuos desde un enfoque muy concreto, de manera que se obtenga la solución de reciclaje óptima y más rentable.

El reciclaje avanzado lo comprenden los procesos de reciclado terciario (despolimerización química y termoquímica). El reciclado cuaternario consiste en la valorización energética de los residuos y se considera como una solución de contingencia previa al vertedero cuando ninguna otra solución resulta viable.

Los plásticos están compuestos de unidades de repetición llamadas monómeros que se encuentran unidas en forma de cadenas (polímeros). La despolimerización avanzada de residuos plásticos consiste en la obtención de los monómeros originales con una calidad igual al monómero de origen fósil (el término anglosajón es upcycling). Esto se puede realizar por vía química o termoquímica (en esta última se pueden obtener monómeros o bien building blocks para la industria química).

En cuanto a la transición hacia la economía circular, de cara al futuro resulta esencial mejorar las tecnologías de reciclado para reintroducir aquellos plásticos que actualmente no se recuperan y desarrollar nuevos materiales reciclables, compostables o reutilizables. Para ello, todas las tecnologías de reciclado serán protagonistas y complementarias. Estos nuevos materiales sostenibles deberán también contar con prestaciones avanzadas para garantizar su competitividad frente a los tradicionales, garantizando el mantenimiento de las funcionalidades del envase para preservar y proteger el producto, así como alargar su vida útil.

Al hilo de la pregunta anterior, ese “circuito” ¿pasaría por dotar de sistemas más eficientes a las plantas de reciclaje?, ¿qué innovaciones hay en este ámbito?, ¿cómo puede ayudar la inteligencia artificial en este propósito?

Cuanto mejor se lleve a cabo la separación en origen, mejores resultados se obtendrán a nivel de reciclado de cualquier tipo, tanto mecánico, físico, químico, como termoquímico. Por lo tanto, los esfuerzos a la hora de realizar una buena separación están justificados, pero siempre hay que equilibrar la intensidad de las actuaciones en el upstream con la potencial flexibilidad de los procesos de reciclado para no incurrir en soluciones demasiado intensivas tanto económica como medioambientalmente. Podríamos encajar el concepto en la idea de los daños colaterales asumibles.

Por supuesto, en la parte de separación y clasificación de los residuos, las nuevas tecnologías conectadas a la inteligencia artificial, el machine learning y la trazabilidad tienen mucho de decir. En Itene trabajamos activamente en el desarrollo de estas tecnologías, que, en el caso de las dos primeras están muy enfocadas en la mejora de los procesos de clasificación y separación de las fracciones residuales para el reciclado, así como en el desarrollo de herramientas de soporte de decisión (support decision tools) que permitan optimizar los parámetros clave en el ciclo de vida del residuo plástico, especialmente en su fin de vida.

Y en origen ¿diseñar contemplando la huella total, el ciclo de vida?

Se trata, en efecto, de otro aspecto a tener en cuenta y en el que trabajamos en Itene: los criterios de diseño de los envases y embalaje del futuro (SSbD principles) según los cuales, los nuevos envases y embalajes deben ser diseñados para tener optimas propiedades, siendo seguros, pero también se tiene en cuenta el final de su vida útil en el diseño de los mismos.

Proceso de reciclado enzimático realizado por Itene.

Entremos en materia. ¿Cuáles son las principales técnicas que hasta ahora se venían empleando en reciclaje de residuos plásticos y cuáles son las innovaciones que hoy están demostrado un salto en efectividad? Y, en concreto, le pregunto por los procesos avanzados de despolimerización enzimática y química que habéis desarrollado.

Tradicionalmente, para corrientes de elevada pureza, siempre que ha sido posible, se ha llevado a cabo un reciclado mecánico consistente en la descontaminación, trituración y reintroducción en el circuito de materiales plásticos.

Las principales innovaciones están llegando ahora para las corrientes residuales no puras o que tienen un formato de presentación que no es el habitual en las operaciones de reciclado mecánico (material en polvo, mazacotas, materiales multicapa, fracciones muy contaminadas, etc.). En estos casos, los procesos de reciclado químico por solvólisis pueden ser de gran utilidad cuando se trata de polímeros de policondensación (por ejemplo, los poliésteres). Para fracciones de poliolefinas como el polietileno (PE) y el polipropileno (PP) que no sean aptas para reciclado mecánico (por su forma de presentación o por estar muy mezcladas con otros materiales) es más aconsejable el uso de la valorización termoquímica. Así, se imitan los procesos de la industria del petróleo y se logran productos químicos de base como el syngas (mezcla de CO y H₂) o de aceites de pirólisis que pueden ser reformados posteriormente a combustibles sintéticos y otros productos de química de base.

El reciclado enzimático es otra prometedora opción que puede plantearse en el caso de polímeros como los poliésteres, entre los que se incluye el PET y muchos tipos de bioplásticos como por ejemplo el PLA o el PHB. Aunque es una tecnología que está en sus primeras etapas de desarrollo, el proceso es factible, aunque todavía requiere de un importante trabajo de escalado para conseguir que sea rentable y de aplicación industrial. A pesar de ello, tiene una importante ventaja respecto a la solvólisis y la valorización termoquímica, y es que las temperaturas de trabajo son mucho más bajas. Desde luego, el reciclado enzimático va a adquirir en el futuro un gran interés en determinados plásticos y sectores.

Tanto la despolimerización química como la enzimática de corrientes residuales con alto contenido en PET han sido desarrolladas en el ámbito del proyecto RecyPET. En el caso de la despolimerización química, se ha validado el proceso a escala piloto con un rendimiento de despolimerización superior al 95% del PET y se han obtenido monómeros y oligómeros con elevada pureza aptos para poder ser reutilizados para la producción de r-PET.

En el caso de la despolimerización por vía enzimática, basada en enzimas, también se ha validado a escala piloto alcanzando rendimientos del 80% y obteniendo monómeros con un alto grado de pureza (hasta 99%).

¿Cree que es factible la posibilidad de hallar un nuevo material que, como el plástico, permita fabricar en cualquier forma y color a precio módico, solo que, esta vez, no contamine tras su vida útil?

Cada material tiene su aplicación y su nicho de mercado. En mi opinión, la clave no está en encontrar un nuevo material que solucione todo, sino en el uso razonado y apropiado de cada material para cada aplicación. Y hay otro aspecto si cabe más importante: lo que menos se mezcla más posibilidades tiene de ser reciclado. Quizá la clave no esté tanto en el material sino en utilizar y recuperar los materiales de la forma más eficiente posible.

¿Cree que, a largo plazo, llegará a ser irrelevante el material del que un producto esté hecho y será su vida útil y su impacto ambiental lo que lo defina?

Cuando dispongamos de técnicas que permitan recuperar hasta el último pedazo de plástico o de cualquier otro material y darle una nueva vida, sin duda. Pero, si hay algo que manifiestamente puede mejorar las cosas, somos los propios consumidores y usuarios de los envases. Poner el residuo en el contenedor adecuado, evitar mezclas y contribuir a recuperar materiales es un aspecto clave para la recuperación no solo del plástico, sino de cualquier material.

Para ayudar a las empresas a cumplir con los distintos objetivos de sostenibilidad, entre ellos, el de aumentar el porcentaje y la calidad de los materiales de envase reciclados, en Itene desarrollamos nuevos procesos de reciclado de papel y cartón, así como procesos de reciclado mecánico, químico y enzimático para valorizar envases o fracciones de plástico. Del mismo modo, desarrollamos materiales para packaging sostenibles y avanzados, y evaluamos su reciclabilidad o compostabilidad, así como si son reutilizables.

Asimismo, trabajamos en procesos de valorización de residuos, un reto de importancia para ciudades, gestores de residuos y empresas en las que se generan, principalmente en el sector agroalimentario.

MATERIALES BIODEGRADABLES 

“Debemos transitar hacia materiales biodegradables que sigan permitiendo la encapsulación de activos de alto valor sin comprometer el medio ambiente”

Entrevista a Rafael Sánchez, jefe de Proyectos en la Unidad de Transformación de Materiales de Envase de Itene

Mónica Daluz
15/02/2022

Encontrar el sustituto perfecto para el plástico no es fácil. Son muchos los científicos que están trabajando en ello en todo el mundo. El centro de investigación Itene participa en el proyecto Boocell, que tiene por objeto el desarrollo de materiales innovadores y sostenibles basados en las nanocelusolas a partir de la transformación de la celulosa, para su aplicación en los sectores de la cosmética, el embalaje y los biofertilizantes. En la lucha contra los microplásticos, este proyecto estudia el desarrollo de nanocápsulas de celulosa para contener compuestos activos o aromas, tan empleados en la industria cosmética. Uno de los procesos para su obtención es la utilización de microorganismos vivos: la nanocelulosa bacteriana. El responsable del proyecto en Itene, Rafael Sánchez, nos explica, entre otras cosas, las ventajas de convertir organismos microscópicos en pequeñas fábricas de huella ecológica cero.

Rafael Sánchez, jefe de Proyectos en la Unidad de Transformación de Materiales de Envase de Itene.

Parece que la nanocelulosa es una alternativa factible al plástico en determinadas industrias. ¿Qué tiene este material que no tengan otros?

En primer lugar, hay que tomar conciencia de que la celulosa, material de partida de la nanocelulosa, es uno de los materiales renovables más abundantes en la tierra, formando parte de cualquier materia vegetal, y por ello se encuentra en disposición de ser empleada para la producción de diversos productos. Además, se trata de materiales con unas características muy atractivas para la industria de los polímeros. La nanocelulosa es ligera, fuerte y rígida, y con un alto coeficiente de resistencia respecto a su peso. También es estable frente a los cambios de temperatura, tiene interesantes propiedades ópticas (es transparente) y se dilata poco con el calor.

¿Qué materias primas son susceptibles de ser utilizadas para fabricar nanocelulosa y qué particularidades tiene cada una?

Para la producción de nanocelulosa se puede emplear cualquier materia prima rica en celulosa, como las distintas fuentes lignocelulósicas de origen vegetal (materias primas madereras, residuos agroindustriales, etc.). Estas materias primas de origen vegetal están compuestas principalmente por celulosa y lignina. Durante el proceso de extracción de la celulosa es necesario llevar a cabo un proceso de separación de los distintos componentes que forman este material vegetal con el objetivo de aislar la celulosa y emplearla en una posterior etapa de transformación en nanocelulosa.

En función del tipo de materia prima que se utilice y del proceso de extracción que se emplee, las características de la celulosa extraída serán muy diversas (contenido en lignina residual, longitud de fibra, diámetro de fibra, etc.) y esto repercutirá en las características finales y calidad de la nanocelulosa producida.

Háblenos de los procesos de transformación que se utilizan para producir este nanomaterial. Y cuéntenos cómo se produce la nanocelulosa bacteriana, lo están haciendo en el proyecto Boocell.

La transformación de celulosa en nanocelulosa se puede llevar a cabo por diferentes vías, siendo la vía mecánica la más rentable económicamente y la que será optimizada en el proyecto Boocell.

En efecto, otro proceso de producción de celulosa nanométrica, qué será optimizado dentro del proyecto Boocell, es la producción mediante procesos bacterianos, empleando bacterias productoras de celulosa. La nanocelulosa bacteriana presenta propiedades incluso mejores que la nanocelulosa vegetal, destacando su pureza, lo cual la hace enormemente atractiva en campos de aplicación como la biomedicina o la industria farmacéutica.

El proyecto Boocell estudia la producción de nanocelulosa a partir de residuos agrícolas, en concreto a partir de residuos de paja de trigo, para aplicaciones industriales.

Uno de los sectores en los que se prevé una más inmediata introducción de las nanocelulosas es el de la cosmética, ¿por qué esta industria es tan oportuna para la aplicación de estos compuestos a escala industrial?

Las microcápsulas y otros ingredientes poliméricos están ampliamente extendidos en una gran variedad de formulaciones cosméticas y de cuidado personal comercialmente disponibles como por ejemplo champús, geles de ducha, desodorantes, cremas de afeitado o protectores solares, aportando propiedades sensoriales, texturizantes, hidratantes, perlantes, opacificantes, espesantes o exfoliantes, entre otras. Todos estos atributos son objetivos potencialmente asequibles a través de análogos desarrollados con matrices de micro/nanocelulosa.

Otro sector con una alta potencialidad de aplicación inmediata como alternativa a los microplásticos es el del cuidado del hogar. En él, la microencapsulación de fragancias en detergentes o suavizantes textiles con objeto de preservar y potenciar la calidad olfativa y sensorial es un procedimiento comúnmente utilizado. Las cápsulas actuales contienen polímeros no degradables y están consideradas como generadoras de microplásticos. Debido al tipo de aplicación, aproximadamente la mitad de estos microplásticos se liberan finalmente al medio ambiente y, por tanto, resulta especialmente apropiado el tránsito hacia materiales biodegradables tanto en el sector cosmético como en el de cuidado del hogar, que sigan permitiendo la encapsulación de activos de alto valor sin comprometer el medio ambiente.

¿Qué supone la irrupción de la biotecnología en el ámbito industrial en la mejora de la salud humana y la del planeta?

La biotecnología, en los últimos años, ha irrumpido con fuerza en el campo de la economía circular y la sostenibilidad. De forma específica, en los procesos industriales los procesos biotecnológicos en muchas ocasiones significan una clara ventaja respecto a los procesos tradicionales de transformación y producción. El empleo de microorganismos y/o derivados de estos, como las enzimas, nos permiten llevar a cabo procesos de producción y biotransformación muy variados. En este campo los microorganismos pueden ser utilizados como micro factorías, ya que son capaces de aprovechar una amplia gama de sustratos para convertirlos en productos de interés industrial.

La principal ventaja que supone esta tipología de procesos es, por un lado, el menor coste energético, ya que al ser llevada a cabo por organismos vivos generalmente tienen lugar a temperatura y pH de rango biológico. Además, estos procesos se realizan en medios acuosos, limitando el uso de disolventes orgánicos y, además, raramente se generan compuestos secundarios tóxicos. Otro aspecto que se debe mencionar es la especificidad de las reacciones biológicas, capaces incluso de discriminar entre isómeros. Es una ciencia emergente que ya se está implantando en multitud de sectores industriales, desde agricultura y alimentación hasta la industria química y de materiales.

¿Qué recorrido tiene la biotecnología industrial y qué implica para los fabricantes adoptar este cambio en sus procesos a todos los niveles, costes, perfiles, dinámicas…?

Evidentemente la implantación de este tipo de tecnologías conlleva un cambio en la forma de operar, así como un cambio en las infraestructuras y en el personal que lleva a cabo estos procesos, sobre todo en sectores donde tradicionalmente se trabajan y desarrollan otras tipologías de procesos. En este sentido el hecho de trabajar con microorganismos vivos requiere una serie de precauciones y especificaciones de los equipos, como el mantenimiento de ambientes asépticos, el control de poblaciones microbianas y los equilibrios metabólicos.

Al respecto, cabe destacar el papel de las nuevas tecnologías basadas en la ingeniería genética; ésta nos permite el desarrollo de microorganismos cada vez más robustos y con mayores eficiencias y rendimientos. Dependiendo del sector industrial al que nos dirijamos, su contacto con la biotecnología puede ser más o menos lejano y tanto la implementación como la adquisición de estas nuevas tecnologías pueden llevarse a cabo a un corto, medio o largo plazo.

Por todo esto la migración a sistemas de producción basados en la biotecnología a priori puede suponer un coste de inversión medio-alto, pero se ha demostrado que tanto los retornos económicos como los costes de operación y los beneficios generados con la disminución de los impactos medioambientales, avalan esta migración y posicionan a la biotecnología a la vanguardia de la innovación y el desarrollo económico.

Troncos de eucaliptus preparados para ser transportados a una fábrica de celulosa, materia muy abundante en el planeta y que no genera residuos. Su transformación a escala nanométrica puede ser la alternativa definitiva al plástico en importantes sectores industriales. Foto: istockphoto.

Para terminar, ¿puede hablarnos del proyecto Boocell? ¿Cuáles son sus objetivos?

En el proyecto Boocell 2021-2024, Itene participa junto a otros cinco socios (la Universidad de Córdoba, Bionc, la Estación Experimental del Zaidín, Esencias Moles y el Grupo Fertiberia) gracias a la financiación del Ministerio de Ciencia e Innovación a través de la Agencia Estatal de Investigación.

Sintéticamente, el objetivo principal del proyecto Boocell es el desarrollo de materiales innovadores y sostenibles basados en el empleo de nanocelulosas, que tengan capacidad de reemplazar a los materiales convencionales empleados en aplicaciones de embalaje, cosmética y biofertilizantes.

Para cumplir con este objetivo general, dentro del proyecto Boocell se han planteado una serie de investigaciones u objetivos más específicos, que son: producción de nanocelulosa a partir de residuos agrícolas, en concreto a partir de residuos de paja de trigo; producción de nanocelulosa de origen bacteriano a partir de hidrolizados de paja de trigo ricos en azúcares; desarrollo de nanocapsulas de nanocelulosa para contener compuestos activos o aromas para ser empleados en la producción de fragancias y productos de limpieza del hogar, con la finalidad de protegerlos de los factores ambientas y favorecer su emisión de modo controlado; desarrollo de nanocapsulas de nanocelulosa para contener e inmovilizar enzimas y/o microorganismos en la producción de biofertilizantes con el objetivo de mejorar su estabilidad y optimizar su efecto, y por último, el desarrollo de films flexibles de biopolímeros reforzados con nanocelulosa, biodegradables y compostables, para su aplicación en agricultura, con el fin de mejorar las propiedades mecánicas y barrera de estos biofilm.