15 de febrero de 2025
¿Cómo puede hacer la industria del envasado para reducir de manera responsable su huella medioambiental? La ciencia del envasado rebosa de ideas innovadoras.
Algunos de los mayores avances científicos han sido resultado del trabajo en equipo, y en el área del envasado para alimentos y bebidas abundan las oportunidades de innovación colaborativa. Al conjugar los aportes de sectores esenciales como la sostenibilidad, el desarrollo de materiales y la inocuidad alimentaria, la industria del envasado ha dado grandes pasos hacia la reducción de la huella de carbono de los envases y la mejora de su reciclabilidad, mientras mantiene la seguridad de los alimentos y bebidas. Pero queda un amplio margen para más innovación.
«Colaboramos con científicos e investigadores líderes en diversas áreas para explorar las tecnologías más recientes y materiales nuevos, de modo de continuar la evolución de nuestros envases de cartón para lograr el envase de alimentos
más sostenible del mundo1», explica Joakim Tuvesson, vicepresidente de Materiales y Envasado en Tetra Pak.
Aprendiendo del pasado para innovar en el futuro
El campo de la ciencia de los materiales ha dado pasos de gigante en el último siglo Nuestra comprensión del uso potencial de los materiales está a años luz de donde se encontraba hace unas décadas y esto ofrece un amplio abanico de oportunidades con las que los investigadores pueden divertirse.
«Basta pensar en Bill Hoyt, el garrochista olímpico de 1896 que usaba una pértiga de nogal para alcanzar una altura de 3,30 metros», dice Rajni Hatti-Kaul, profesora de Biotecnología de la Universidad de Lund. «Si bien esto era impresionante hace 130 años, palidece en comparación con los atletas de hoy, que usan garrochas de fibra de vidrio y carbono para saltar más de 6 metros».
«Cuantos más materiales renovables y reciclables se puedan usar en una solución de envasado, menor huella medioambiental tendrá».
Pero los avances en la tecnología de los materiales también tienen sus desventajas. A escala global, enfrentamos desafíos medioambientales apremiantes asociados con los materiales modernos, en especial los plásticos derivados de fuentes de origen fósil. Estos materiales son recursos no renovables que actualmente aportan aproximadamente el 4 % de las emisiones globales de gases de efecto invernadero.
Un nuevo material no se crea de la noche a la mañana
Por suerte, este dilema ha inspirado a una generación de investigadores sobre materiales innovadores a buscar oportunidades en otra parte. Más allá de la prioridad incuestionable de mantener los estándares de calidad e higiene, hay dos propiedades que son particularmente importantes en el contexto del envasado: la renovabilidad y la reciclabilidad. Cuantos más materiales renovables y reciclables se puedan usar en una solución de envasado, menor huella medioambiental tendrá.
Pero para tener éxito en el desarrollo de soluciones de envasado más sostenibles sin hacer concesiones en cuanto a inocuidad alimentaria, se necesita compromiso, ya que a menudo lleva hasta 20 años en desarrollar nuevos materiales y tecnologías. El velcro, por ejemplo, tardó 10 años en investigarse y desarrollarse.
Un giro hacia materiales más renovables
Minimizar la huella de carbono de los envases comienza por el principio: los materiales que lo componen y la forma en que se obtienen. Y la industria está bien encaminada para desarrollar alternativas a los materiales basados en combustibles fósiles, que no tengan un impacto tan negativo en el medioambiente.
«Recién estamos comenzando a rozar la superficie, pero hay un potencial maravilloso en los polímeros de origen vegetal —por poner un ejemplo—, que se pueden crear mediante “química verde” e ingeniería metabólica de microorganismos», dice la profesora Hatti-Kaul. «Estos métodos permiten la producción de “bloques de construcción” que se pueden utilizar en los plásticos y ofrecen una alternativa viable y muy poderosa a los materiales de origen fósil».
«A menudo hay un tiempo de espera de hasta 20 años cuando se trata de desarrollar nuevos materiales y tecnologías».
Tetra Pak ya ha abierto camino en este campo, al usar polímeros de origen vegetal para las tapas y el recubrimiento del material de envase, y también al desarrollar una barrera de papel como alternativa a la capa de papel aluminio utilizada en los envases asépticos tradicionales. Y el futuro luce promisorio: la investigación y el desarrollo de nuevos materiales está allanando el camino para un viraje sistémico en la producción de polímeros y el reciclaje sostenible.
«Mediante nuevas técnicas de producción y procesos, los investigadores están trabajando arduamente para ayudar a reducir nuestra dependencia de los combustibles fósiles», agrega la profesora Hatti-Kaul. «Esto realmente minimizaría el impacto medioambiental de los materiales de envase».
Cuando los especialistas en materiales y los desarrolladores de modelos se unen
Trabajar para incorporar una mayor proporción de materiales renovables y reciclables en el envasado es solo una pieza de un rompecabezas increíblemente complejo. Ese rompecabezas debe incluir también una escrupulosa atención a la inocuidad alimentaria. Es por eso que existe una clara necesidad de colaboración entre los especialistas en materiales, experimentalistas y constructores de modelos, quienes pueden crear conjuntamente modelos exhaustivos que predigan con exactitud cómo se comportarán esos materiales en aplicaciones del mundo real.
«Recién estamos comenzando a rozar la superficie, pero hay un potencial maravilloso en los polímeros de origen vegetal , que se pueden crear mediante “química verde” e ingeniería metabólica de microorganismos».
«Pongamos por ejemplo lo que sucede con los polímeros durante la deformación: son los cambios e interacciones a escala de las cadenas del polímero lo que provoca el comportamiento general del material», explica Stephen Hall, profesor de Mecánica de sólidos de la Universidad de Lund. «Comprender las propiedades de los materiales desde sus escalas microestructurales relevantes en diferentes condiciones es fundamental para crear soluciones de envasado confiables, ya que estas propiedades afectan la capacidad del envase de proteger los alimentos que contiene».
La tecnología de rayos X nos ayuda a comprender cuándo se desintegran los materiales
Cuestiones críticas, como comprender la relación entre penetración del agua y deformación en los materiales de papel —algo que es necesario para desarrollar envases a base de papel que sean tanto durables como reciclables— radican en lo que el profesor Hall llama «caracterización de los materiales». Este proceso implica comprender las propiedades de los materiales en diferentes condiciones, con el fin de evaluar la idoneidad del material para aplicaciones específicas.
Es aquí que entran en juego técnicas experimentales avanzadas, como la tomografía por rayos X y la dispersión de rayos X. Estas técnicas, que básicamente permiten formar una imagen de la estructura interna de un objeto o material desde el nivel atómico hasta la escala del producto, son algunas de las utilizadas por expertos en Max IV, un establecimiento de investigación albergado por la Universidad de Lund.
«El primer paso en este proceso es medir la estructura de los materiales, como el cartón y el plástico, a las escalas atómica, molecular y microestructural, utilizando estas técnicas de rayos X”, explica el profesor Hall. «Luego sometemos el material, por ejemplo, al calor, la humedad u otras condiciones ambientales para observar cuándo y cómo cambia, se deforma o se desintegra».
Análisis de datos con inteligencia artificial
Para respaldar y utilizar el conocimiento que se genera en instituciones de investigación globalmente reconocidas y ponerlo realmente en práctica, Tetra Pak ha iniciado una colaboración con la Universidad de Lund.
Para uno de los primeros proyectos de esta asociación, los investigadores utilizaron inteligencia artificial para analizar datos de la dispersión de rayos X. Este análisis proporciona información valiosa sobre la estructura y el comportamiento de materiales como las fibras de madera y los polímeros, en condiciones como casos de carga y cambios en el material.
«Mediante el uso de técnicas de rayos X, podemos observar realmente las moléculas del material de envase y ver cuándo se desintegran, disuelven o deforman».
Los científicos usan esta información para determinar la resiliencia de los materiales, que es una de las características más importantes cuando se trata de seguridad de los envases de alimentos. Una vez que las características físicas de los materiales se determinan con mayor precisión, los constructores de modelos pueden usar esa información para desarrollar modelos de comportamiento del material, lo que es fundamental para tomar decisiones informadas sobre el desarrollo de materiales para envases.
Investigaciones que podrían tener beneficios mucho más allá del envasado
Las colaboraciones como esta no solo tienen el potencial para cambiar la industria del envasado; las repercusiones podrían ir mucho más allá. El desarrollo de materiales completamente renovables y reciclables tiene potencial para establecer nuevos estándares en múltiples sectores, desde los bienes de consumo hasta la atención médica.
«Queremos usar materiales que puedan obtenerse de recursos renovables y reciclarse fácilmente al final de su ciclo de vida, pero eso es solo una parte de nuestro objetivo más amplio», dice Joakim. «El desafío es no solo crear envases sostenibles, sino redefinir todo el ciclo de vida de los materiales de envase».
«El desarrollo de materiales completamente renovables y reciclables tiene potencial para establecer nuevos estándares en múltiples sectores, desde los bienes de consumo hasta la atención médica».
El conocimiento obtenido de estos estudios también podría acelerar la transición hacia una economía circular. Tales avances podrían crear un efecto dominó, redefiniendo las expectativas de los consumidores para exigir a las empresas que mejoren la sostenibilidad de sus operaciones y productos, y en última instancia influir sobre las políticas regulatorias para estar en sintonía con aquello que es mejor tanto para la salud humana como para el planeta.
Si desea obtener más información sobre la ciencia del desarrollo de materiales de envase, lea nuestro artículo sobre la seguridad de los envases de alimentos. Vea cómo nuestros expertos trabajan para garantizar que un envase más sostenible no implique sacrificar la inocuidad alimentaria.
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1 Un envase de cartón fabricado con materiales reciclados o renovables, de abastecimiento responsable, que ayude a proteger y restaurar el clima, los recursos y la biodiversidad de nuestro planeta; que contribuya a una producción y distribución bajas en carbono; que sea práctico y seguro, contribuyendo así a un sistema alimentario resiliente; y que sea totalmente reciclable.