Empaques que caminan hacia la economía circular

El empaque plástico para alimentos puede ser una gran contribución a la economía circular, y ayudar a conseguir un futuro más sostenible y eficiente. Las soluciones pasan por encontrar nuevos materiales para envases duradedos, reutilizables y que permitan un reciclado de alta calidad.
La humanidad, en líneas generales, se ha organizado como sociedad y ha creado relaciones apoyada en el acceso a recursos, utilizándolos para su bienestar y simplemente dejando todo lo demás de lado. Desde que el fuego fue descubierto miles de años atrás, el impacto de los nuevos descubrimientos en la vida humana fue la mayor fuerza impulsora para el avance de la ciencia.

A través de los años, la expectativa de vida aumentó, las poblaciones crecieron exponencialmente y las ciudades emergieron como las ubicaciones preferidas para la mayoría de los humanos. Preocupaciones acerca de la habilidad de las sociedades para generar comida accesible para sus poblaciones crecientes fueron tema de muchas teorías de conocidos filósofos y pensadores como Thomas Malthus, luego de la revolución industrial, y David Ricardo, que correlacionó escasez de tierras con falta de alimentos (Lambin, 2012).

Sin embargo, los avances tecnológicos para la producción de alimentos, su distribución y conservación utilizando tratamientos y empaques novedosos, permitieron que la población continúe creciendo y concentrándose aún más en grandes ciudades, pero el proceso conceptual evolucionó desde hace algunas décadas y los principales pensadores comenzaron a identificar que los recursos limitados y la eventual consecuencia de la generación de residuos podría convertirse en un problema para las generaciones futuras. Ese futuro es ahora.

Los empaques han tenido un protagonismo central en el crecimiento de la sociedad moderna y en la viabilidad de las organizaciones sociales actuales, incluyendo el acceso a productos alimenticios de alta calidad para cantidades masivas de personas y reduciendo directamente el desperdicio de comida debido a la extensión de la vida útil de los alimentos.

Frutos de mar envasados aumentaron su vida útil de 7 a 12 días, las frutas pueden durar hasta 5 veces más gracias a los empaques y/o atmósferas modificadas y los pollos refrigerados empacados elevaron su vida útil hasta dos veces (Reporte de Empaques ABRE, 2015).

Diversos esfuerzos en eficiencia de empaque son parte de las estrategias centrales de la industria del plástico***, con un foco importante en el desarrollo de nuevos materiales con resistencia mecánica mejorada, que permite a los empaques proteger los alimentos a lo largo de toda la cadena de distribución, además de presentar espesores y pesos reducidos, así como películas simplificadas para empaques basadas en poliolefinas con reciclabilidad mejorada cuando son agregadas a las cadenas existentes de reciclado de polietileno.

MATERIALES BARRERA: ¿EN QUÉ SE ESTÁ TRABAJANDO?
Muchos empaques alimenticios requieren, sin embargo, capas de barrera para evitar la exposición de la comida al oxígeno y retener el contenido aromático. Cuando existe la necesidad de barreras al oxígeno y aroma, películas coextrudidas con materiales de barrera como EVOH son utilizadas, siendo entonces el reciclado más desafiante aún, ya que las películas de empaque están compuestas por materiales incompatibles.

Existen diversas tecnologías de compatibilización en el mercado y algunos enfoques novedosos indican la utilización de dichos compatibilizantes como un componente de la estructura del empaque durante su diseño y producción, permiten que diferentes componentes sean reciclados luego de la utilización completa del empaque, resultando en un material homogéneo compatible con todas las cadenas de reciclado de PE.

La mejora de la reciclabilidad y la utilización de materiales compatibles es una manera de incrementar el valor del residuo y, con un poco de suerte, la demanda de las compañías recicladoras y usuarios finales. Aumentar el atractivo de dichas cadenas de residuos es la única forma de llevar el reciclado mecánico a los niveles deseados por los convertidores.

Sachets para lavandería pueden utilizarse como un ejemplo de materiales de película monocapa con barrera al aroma que mantienen su reciclabilidad. Estas estructuras pueden ser recicladas más fácilmente en comparación con otras películas multimateriales. Las micrografías descritas en la figura 1 del documento relacionado revelan la formación de fases de estructuras de barrera de PE/EVOH reciclado cuando no se utiliza compatibilizante (a) y cuando el compatibilizante es agregado a la formulación inicial del empaque (b).

Se puede apreciar en la figura 1 que existe un claro y significativo impacto en la homogeneidad de las estructuras cuando hay presencia de compatibilizantes. Este es un paso crítico para garantizar un reciclado apropiado que permita la reutilización de material con un buen desempeño mecánico y, al mismo tiempo, evitar problemas de procesabilidad.

Otro desafío técnico es el de alcanzar una barrera a la humedad adecuada para la preservación de los alimentos. Estructuras tradicionales de empaque utilizan una lámina de aluminio o películas metalizadas para brindar a los alimentos una protección suficiente contra la humedad; sin embargo, estas estructuras son difíciles de reciclar debido a las diferentes especies de materiales utilizados.

Composiciones novedosas de polietileno con altos niveles de cristalinidad se han introducido al mercado entregando valores de alrededor de 0,5 g/m2*día de WVTR, abriendo una nueva oportunidad para diseñadores de empaques de alimentos secos como leche en polvo y cereales.

Vale resaltar que la incorporación de dichas tecnologías no es trivial y no debe llevarse a cabo sin la colaboración de diferentes expertos. La comprensión adecuada de las demandas de protección de alimentos, los nuevos materiales de empaque y los procesos de fabricación de los mismos, son áreas clave que deben conectarse cuando se desean implementar nuevas especificaciones de empaques.

Este es uno de los desafíos más importantes que se enfrentan hoy en día para la implementación de estructuras de empaque más modernas y más reciclables: alinear los requerimientos de las maquinarias de formado existentes con las posibles limitaciones de las nuevas películas reciclables.

Luego de mejorar la reciclabilidad del empaque plástico manteniendo, al mismo tiempo, un nivel adecuado de protección de alimentos, la ciencia puede también ayudar a cerrar el ciclo y reenviar estos materiales a la cadena principal. Por ejemplo, la utilización de elastómeros a base de propileno permite la compatibilización de materiales poliolefínicos como polietileno y polipropileno, que son típicamente encontrados en diversas cadenas de residuos.

La microestructura de esos copolímeros de etileno propileno (EPC) se han investigado en estudios previos (Desimone, 2015). Este compatibilizante mejora la cohesión entre las fases, lo cual contribuye a mejorar las propiedades mecánicas tal como se muestra en la figura 2 del documento relacionado, especialmente para corrientes ricas en polietileno. Este es un paso crucial para mejorar e impulsar las tasas de reciclado de dichos materiales en América Latina.

La figura 2 muestra el desempeño mecánico en función de la concentración de compatibilizante copolimérico de etileno propileno (EPC) para películas con diferentes proporciones de PP y PE. Nótese que el desempeño mecánico aumenta más para mezclas ricas en polietileno que para estructuras ricas en polipropileno.

Esto puede ser explicado por el aumento de las fuerzas de cohesión entre el compatibilizante y la fase polipropileno (que genera una mezcla más homogénea con PE) lo que muestra claramente el alto impacto de las tecnologías de compatibilización para mantener o incluso aumentar el desempeño de los materiales reciclados.

RESIDUOS Y RECICLADO, OPORTUNIDAD PARA LA INDUSTRIA
Se advierten varios desafíos para reintroducir adecuadamente los empaques en la cadena de reciclado. Desde el punto de vista del diseño de producto, existen opciones como la simplificación de empaques, que pueden ayudar a aumentar las tasas de reciclado. Otras tecnologías presentadas pueden también promover la extensión de la vida útil de los alimentos, minimizando el desperdicio de comida y, en consecuencia, estimulando una cadena de alimentos más sustentable.

Finalmente, las tecnologías de compatibilización son decisivas para reinsertar el empaque como un recurso valioso en la cadena de la economía circular, de modo que pueda ser reutilizado o reaplicado con un claro propósito y conservando su desempeño general.

Superar todos estos desafíos técnicos impactará directamente en la eficiencia del concepto de economía circular en plásticos, que es hoy una cadena abierta, como ha sido investigado previamente por otros autores (Huysveld, 2019). Los principales aspectos para una exitosa circularidad del plástico fueron también estudiados y discutidos por Balint (Balint, 2019).

La ciencia y la tecnología pueden ser fundamentales para impulsar una economía más sustentable al permitir una mayor reciclabilidad de materiales plásticos y por tener un profundo conocimiento sobre la reincorporación en nuevos empaques y/o aplicaciones. El aumento de la reciclabilidad de los materiales reduce la cantidad de plásticos que no pueden ser tratados fácilmente actualmente.

Ello tendrá un efecto positivo en el volumen de residuos que puede ser reintroducido en la cadena de empaques, convirtiéndolos en una nueva y valiosa materia prima. Estas nuevas fuentes de materia prima, de la mano del entendimiento técnico de las tecnologías de empaques, permitirán una natural reducción y reutilización de plásticos, lo cual es un reflejo adecuado de la circularidad de materiales.

Autores:
(*) Dr. Davidson Lütkenhaus, líder de Investigación y Desarrollo en Sustentabilidad para América Latina de Dow.
(**) Nicolas Mazzola, científico Senior para Empaques Especiales y para Alimentos de Dow.

*** Hace referencia a Dow.

Referencias bibliográficas:
    1. (2012) Lambin, Eric F.; “Global land availability: Malthus versus Ricardo”; Global Food Security, Volume 1, Issue 2, Pages 83-87.
    2. (2015) Asociación Brasilera de Empaques (ABRE) – Reporte Anual: “Tendencias en el empaque brasilero, 2015”.
    3. (2015) Desimone, Mariela et al.; “Subtle Structural Aspects of Propylene-Based Copolymers as Revealed by Raman Spectroscopy” in Applied Spectroscopy 69 (12).
    4. (2019) Huysveld, Sophie et al.; “Advancing circular economy benefit indicators and application on open-loop recycling of mixed and contaminated plastic waste fractions” Journal of Cleaner Production. Volume 211, Pages 1-13.
    5. (2019) Balint, Simon; “What are the most significant aspects of supporting the circular economy in the plastic industry?” Resources, Conservation and Recycling. Volume 141, Pages 299-300.