Cómo reciclar los residuos alimentarios y agroindustriales para convertirlos en envases, calzado y materiales textiles más seguros
Cada año, los restos orgánicos de origen alimentario e industrial se queman, se depositan en vertederos o se reciclan. Transformar carbono en materiales útiles parece sencillo, hasta que se intenta crear productos con el mismo aspecto, tacto y rendimiento que los que las personas ya conocen y en los que confían. El equipo del proyecto Waste2BioComp(se abrirá en una nueva ventana), financiado con fondos europeos, desarrolló componentes de origen biológico para tres cadenas de valor cotidianas: envases, calzado y textiles. El trabajo se centró en los polihidroxialcanoatos (PHA), una familia de biopolímeros producidos por microorganismos, y en los pasos de fabricación necesarios para convertirlos en demostradores.
Analizar los residuos orgánicos en busca de componentes de PHA de alta calidad
Seleccionar el flujo de residuos y las materias primas adecuadas determina tanto la calidad del material como las posibilidades de ampliar un proceso. Como explica la coordinadora del proyecto, Helena Vilaça: «El principal factor que determina si un flujo de residuos orgánicos es adecuado para producir materiales de alta calidad es su composición química». Tras esta primera criba, el consorcio evaluó el rendimiento, la pureza del producto y la facilidad para eliminar impurezas, además de la disponibilidad y la proximidad geográfica. Se probaron varias corrientes ricas en carbohidratos para la producción biogénica de PHA por cianobacterias, incluyendo glicerol, melazas, mezcla de pan, almidón, base de masa y tabaco. Las diferentes cepas bacterianas respondieron de forma distinta a cada sustrato, lo que produjo distintos rendimientos y composiciones de PHA. Al mismo tiempo, se exploraron rutas químicas utilizando moléculas (potencialmente) de origen biológico con el fin de adaptar la química del PHA y las propiedades del material resultante a los requisitos específicos de la respectiva tecnología de procesamiento del material. Gregor Grun, catedrático de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Kaiserslautern, explicó: «Los materiales de PHA resultantes pueden fabricarse a medida y tienen propiedades que van desde sólidos rígidos a materiales similares a los TPE. Se pueden procesar fácilmente mediante diversos métodos (moldeo por soplado, fundición de películas, moldeo por inyección, hilado de fibras, impresión 3D).
De los polímeros PHA a los envases, las plantillas y los revestimientos textiles
Ser un derivado de residuos no tiene por qué significar menor calidad. En Waste2BioComp se han comparado los materiales para garantizar que su rendimiento es igual o superior al de sus homólogos convencionales y se han realizado evaluaciones toxicológicas para confirmar su seguridad. Cuando los flujos de residuos alimentan microorganismos o proporcionan precursores químicos, los materiales resultantes pueden conservar la calidad porque los componentes básicos fundamentales pueden ser idénticos a los derivados de fuentes tradicionales, según el proceso aplicado. El equipo del proyecto tradujo los PHA y los pigmentos de origen biológico en vías de aplicación. En el sector del embalaje se produjeron películas y compuestos de PHA con distintas flexibilidades, mientras que en el del calzado se fabricaron espumas para componentes de calzado, incluidas las espumas para plantillas de PHA. En el sector de los textiles fue más difícil, en parte porque los procesos de impresión y fibra tienden a tolerar menos variaciones en las propiedades del material y los ajustes del proceso. «Entre los sectores estudiados, el textil, el calzado y los envases, el textil resultó ser el más difícil de integrar en los PHA», explica Helena Vilaça. Se fabricaron prototipos de componentes de calzado y láminas de envasado próximos a la producción en serie, mientras que los textiles se mantuvieron en un nivel de preparación tecnológica inferior y requieren más I+D. La impresión por chorro de tinta ayudó a tender puentes entre los materiales y los productos finales. En el proyecto se desarrollaron pigmentos y tintas de inyección de origen biológico y se trabajó en la estabilidad de la dispersión y la compatibilidad de los cabezales de impresión, ya que el control del tamaño de las partículas es fundamental. Para abordar la escasa solidez a la luz que suelen tener los pigmentos de origen biológico, se utilizaron pigmentos con las mismas estructuras moleculares que los pigmentos convencionales, pero procedentes de fuentes renovables.
Obstáculos al final de la vida útil y lo que podrían notar los consumidores
El cierre del bucle del material sigue tropezando con obstáculos prácticos. En Waste2BioComp se señalaron cinco inconvenientes: primero, las estructuras compuestas muy utilizadas que son difíciles de separar; segundo, los limitados flujos de recogida específicos para materiales emergentes; tercero, la escasa orientación al consumidor sobre las vías de eliminación; cuarto, los aditivos que dificultan la pureza del reciclado; y quinto, la gran diversidad de polímeros de origen biológico que requieren vías de reciclado específicas. Si los materiales de Waste2BioComp llegaran al mercado, los consumidores podrían notar cambios más allá del menor aporte fósil. Como concluye Helena Vilaça: «Más allá de las ventajas medioambientales, los consumidores experimentarían varios beneficios prácticos si los productos de Waste2BioComp llegaran al mercado. Entre ellas se incluyen materiales más seguros y menos tóxicos, ya que los plásticos basados en PHA, ya sean rígidos o flexibles, no requieren plastificantes nocivos, y una mayor compatibilidad con la piel, como confirman los resultados de no sensibilización de las plantillas de PHA y los textiles impresos».
