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14 de octubre de 2022
Investigación en la Universidad de Concepción, en Chile

En la búsqueda de un biopackaging para el arándano

En la búsqueda de un biopackaging para el arándano

Científicos buscan desarrollar clamshells y bolsas biodegradables para el proceso de exportación. Además, los envases incorporarán un producto antifúngico natural que inhibirá el desarrollo de Botrytis y, posiblemente, otros siete hongos durante los viajes hacia los destinos. La iniciativa culmina en 2023 y podría replicarse en otros frutales.

Jorge Velasco Cruz

El mercado de la fruta de exportación ha tenido importantes cambios en los últimos tres años. Que sea de calidad e inocua ya no son los únicos factores que les importa a los mercados. Debido a los últimos problemas en la cadena logística internacional, el que mantenga sus atributos por más tiempo también es importante. Y, por otra parte, los consumidores están exigiendo que su impacto en el medio ambiente sea mínimo en toda la cadena de valor de su producción y distribución, incluyendo los envases en la que es trasladada y comercializada.

Atendiendo a estas necesidades, la Universidad de Concepción (UdeC), en Chile, está llevando a cabo el proyecto ‘Packaging Compostable y Antifúngico para Arándanos’. La iniciativa, que tiene una duración de tres años (2020-2023), plantea la fabricación y validación de envases biodegradables compostables –bolsa contenedora y clamshell termoformado– para arándanos, que permita reemplazar el plástico PET y polietilenos por productos inofensivos para el medio ambiente, y la elaboración de un dispositivo antifúngico de origen natural para el envasado, almacenamiento y transporte de la fruta a su destino.

Pedro Aqueveque, encargado del proyecto, jefe de la carrera de Ingeniería Ambiental de la Facultad de Ingeniería Agrícola de la UdeC Campus Chillán.

El proyecto es desarrollado por la Unidad de Desarrollo Tecnológico (UDT) y el Laboratorio de Microbiología y Micología Aplicada de la UdeC. “Los bioplásticos llevan un buen tiempo trabajándose y el dispositivo antifúngico es un diseño reciente. La combinación de estas dos ideas es la novedad que tiene nuestra propuesta”, cuenta el Dr. Pedro Aqueveque, encargado del proyecto, jefe de la carrera de Ingeniería Ambiental de la Facultad de Ingeniería Agrícola de la UdeC. En tanto, Álvaro Maldonado, director del Departamento de I+D de la UDT, es el subdirector de la iniciativa.

“Uno de los grandes problemas es que se exportan alimentos y otros derivados en envases de un solo uso plástico casi imposibles de biodegradar. Los países que reciben nuestra fruta en estos envases, los acumulan. Algunos pueden llegar a entre 8 y 10 toneladas de plástico al año. Por lo tanto, para algunos está siendo un problema comprar fruta que venga en recipientes que se usan solo una vez”, comenta Aqueveque.

En esta línea, ya hace algunos años surgió la posibilidad de fabricar envases que sean elaborados a partir de biopolímeros o bioplásticos con características similares al PET (polietileno tereftalato) que, una vez que llegan a los países de destino, pueden ser biodegradados o compostados sin dejar residuos tóxicos en el ambiente, de forma de dejar de contaminar los lugares a los que llegan.
Por otra parte, existe el desafío de preservar la fruta durante la poscosecha, evitando el desarrollo de pudrición en zonas críticas del embalaje a través de antifúngicos. “A nivel químico, se destaca el uso de una serie de formulaciones sintéticas que reducen las pérdidas, como el anhídrico sulfuroso (SO2), pero su aplicación preocupa a nivel ambiental y sanitario, ya que puede provocar reacciones adversas a poblaciones sensibles y, por otro lado, puede dañar la fruta”, explica el director del proyecto.

Algunos materiales usados en el proyecto como el clamshell y el aldehído encapsulado en forma de polvo.

PLA: MÁS RESISTENTE Y TOLERANTE AL CALOR Y LA HUMEDAD

El primer paso de la investigación consiste en la fabricación de las bolsas y clamshells con biopolímeros (plástico PLA) que provienen de derivados del almidón del maíz, residuo agroindustrial de fácil acceso en la Región de Ñuble. El PLA o ácido poliláctico se obtiene a partir de la polimerización de ácido láctico, producido por bacterias lácticas al fermentar moléculas de almidón. “El ácido poliláctico corresponde a grandes cadenas de ácido láctico, que tienen propiedades termoplásticas muy similares al plástico y con la gran ventaja de que, al ser un producto de origen natural, también se puede degradar”, apunta el académico.

Además, frente a los polímeros convencionales, el PLA posee mejores propiedades de barrera, que impide la entrada de grandes cantidades de humedad al envase. A ello se suma una buena transparencia, que permite apreciar la fruta desde el exterior, mayor tolerancia al calor y resistencia mecánica.

Los pellets resultantes son sometidos a máquinas termoformadoras que los calientan para generar distintos tipos de envases, que posteriormente se pueden compostar. El proceso de compostaje, sin embargo, no es aleatorio. Para que ello ocurra, el material debe ser sometido a maquinarias especializadas que someten estos envases a temperaturas, humedad y pH determinados que permiten degradarlos. Entre sus características –detalla Aqueveque– tiene que haber presencia de oxígeno para permitir que el polímero vuelva a generar CO2, agua y biomasa. Además, pueden ser convertidos nuevamente en polímeros.

El uso de PLA no es nuevo en el mundo ni en Chile, puesto que se utiliza para fabricar botellas, envases de yogurt, bolsas e insumos médicos, entre otros elementos. Este material es adquirido –y no fabricado– por la UdeC para elaborar los clamshell y las bolsas. Un gran paso para la producción de estos empaques lo hizo la misma UdeC, a través de la UDT, con el proyecto Fondef ‘Producción y Validación de Envases Biodegradables Tipo Clamshell para el Empaque y Transporte de Frutas de Exportación’, ejecutado entre los años 2014 y 2017, que le permitió obtener los primeros prototipos de clamshells de fácil asimilación al medio ambiente.

“Como la industria del bioplástico y sus exigencias crecen rápidamente, esta ha debido incorporar un fuerte componente en investigación, innovación y desarrollo orientado a satisfacer las necesidades de consumidores, importadores y mercados. Por este motivo, las empresas o fabricantes de envases y empaques han debido asociarse a centros de investigación, financiando en parte soluciones a estas tendencias y exigencias. En Chile existen varias universidades que albergan centros de investigación que investigan para dar respuesta a lo que los fabricantes desean producir. Nuestro equipo de trabajo ha tenido la oportunidad de adjudicarse varios proyectos que apuntan en esta dirección, desarrollar e innovar en envases biodegradables, recibiendo apoyo financiero del Estado y de las empresas del rubro”, comenta EL Dr. Aqueveque.

BUSCANDO UN ANTIFÚNGICO NATURAL

Enviar arándanos al exterior en un envase biodegradable y compostable, pero con la fruta protegida contra la acción de los hongos con sustancias potencialmente tóxicas para la salud humana, no ofrece una visión ambientalmente compatible. Es por ello que el proyecto busca también proveer una alternativa con un antifúngico natural, especialmente contra la Botrytis cinerea, que pueda ser aplicado en las bolsas.

“Llegamos a determinar que necesitábamos, más que aplicar un producto directo a la superficie del fruto, uno que pudiese invadir la atmósfera interna del clamshell y que, de alguna forma, lo pudiese proteger de algunos ataques de hongos. Los hongos están siempre presentes en la fruta. Las esporas están en todas partes. Lo que hay que evitar es que estas esporas germinen y que se genere la invasión de la fruta. Por lo tanto, el objetivo era dar un compuesto que la pudiese proteger del ataque de los hongos”, explica el jefe de la carrera de Ingeniería Ambiental de la Facultad de Ingeniería Agrícola de la UdeC.

De esta manera, el proyecto plantea encapsular un compuesto del grupo de los aldehídos en un polímero natural –llamado complejo de inclusión–, que permita su difusión gradual dentro del envase, actuando durante todo el tiempo de viaje de la fruta hacia el destino. Este iría incorporado en un sachet o en una lámina adherida al clamshell. “El aldehído es volátil. Para evitar esta volatilidad, lo tomamos y lo encapsulamos en otros productos naturales como la ciclodextrina o maltodextrina. Este aldehído queda en la forma de un polvillo. Al contacto con el agua, sale lentamente y protege a la fruta de la germinación de las esporas de los hongos”, explica el Dr. Aqueveque.

Hasta el momento, el Laboratorio ha aislado ocho hongos que atacan al arándano, para analizar los efectos del complejo de inclusión sobre ellos. Está trabajando en determinar las proporciones mínimas que les permiten funcionar, de manera de que sea una solución costoeficiente. En tanto, la UDT está fabricando las primeras bolsas y clamshells en máquinas piloto.

Las pruebas del comportamiento de los envases comenzarían este segundo semestre, tanto a temperatura ambiente como simulando las condiciones de transporte refrigerado. A su vez, la UDT facilitará 200 unidades para efectuar los testeos de laboratorio de biodegradabilidad de los bioplásticos. En el futuro, la Universidad espera extrapolar esta experiencia a otros frutales como cereza y uva de mesa.

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