Un nuevo envase biodegradable a base de harinas y algas mejora la rigidez y la protección contra la humedad
Un trabajo del Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos (IATA), del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), ha desarrollado materiales de envasado diseñados para descomponerse en el medio natural. Estos films biodegradables se han obtenido al combinar harinas de maíz pigmentadas y del cereal sorgo (Sorghum bicolor) con biomasa marina procedente del alga roja Gelidium corneum.
Los resultados, publicados en la revista Food Hydrocolloids, suponen un enfoque innovador para revalorizar residuos agrícolas y biomasa marina. La combinación de ambos componentes mejora la rigidez del material y reduce su sensibilidad a la humedad.
La investigación introduce un planteamiento novedoso al emplear harinas de grano entero pigmentadas junto con biomasa marina sin refinar para ajustar las propiedades de los nuevos envases. Las harinas son ricas en almidón, que interactúa con la celulosa de las algas y determina la estructura interna de los bioplásticos, así como en compuestos naturales como los polifenoles bioactivos, que influyen en el color, la luminosidad y la protección frente a la radiación ultravioleta de los films.
La combinación de subproductos agrícolas y marinos se llevó a cabo mediante melt-compounding, una técnica industrial de procesamiento de polímeros que aplica calor y energía mecánica para integrar el almidón y la celulosa a nivel molecular hasta formar una mezcla homogénea. Posteriormente, mediante moldeo por compresión, se obtiene la forma final del envase aplicando calor y presión.
Ajustar la funcionalidad sin modificaciones químicas
El equipo elaboró ocho formulaciones distintas mediante la técnica de melt-compounding, con una proporción 40:60 de harina de cereal y residuo de algas, respectivamente. Al comparar los resultados con preparaciones previas sin biomasa marina, las investigadoras comprobaron que su incorporación genera una estructura interna más heterogénea y modifica las propiedades ópticas de los films: disminuye la luminosidad y la blancura, e incrementa las tonalidades amarillas y verdosas debido a las interacciones entre pigmentos naturales.
Además, la presencia del residuo marino aumenta la resistencia mecánica y la rigidez del material y modifica propiedades relacionadas con el agua, como la permeabilidad al vapor, la absorción y la capacidad de atraer y retener moléculas en función de los compuestos polifenólicos presentes en la biomasa inicial. Durante el almacenamiento, estos efectos se acentúan en parte debido a la retrogradación del almidón, un proceso físico-químico por el que las moléculas se reorganizan y forman estructuras más firmes.
Según explica Amparo López, investigadora del IATA y responsable del estudio, “este enfoque aprovecha las interacciones naturales entre pigmentos, polisacáridos y proteínas para ajustar la funcionalidad de los films sin recurrir a modificaciones químicas, y utiliza residuos marinos infravalorados como refuerzos sostenibles y de bajo coste que mejoran la resistencia del material, modulan la sensibilidad al agua y proporcionan protección frente a la radiación ultravioleta”.
En la misma línea, María José Fabra, coautora del artículo e integrante del IATA-CSIC, señala que esta estrategia de valorización “promueve una bioeconomía circular e introduce un nuevo paradigma en el diseño de films biopoliméricos funcionales, basado en el uso de materias primas alternativas y residuos marinos mínimamente procesados y ricos en pigmentos”.
Las investigadoras subrayan que las distintas composiciones de cada harina y la incorporación del residuo marino influyen en varias propiedades de los films recién elaborados y almacenados, con implicaciones para sus posibles aplicaciones en el envasado de alimentos.
Mejor funcionalidad de los compuestos
El estudio evidencia que la mejora de las propiedades no responde únicamente a un refuerzo físico, sino también a la compatibilidad a nivel molecular entre los almidones de cereal, la celulosa presente en la biomasa marina y los compuestos fenólicos nativos de las harinas. La integración del residuo de algas influye de manera significativa en la organización molecular de las matrices basadas en almidón y favorece la formación de redes más cohesionadas.
“Estas interacciones sinérgicas explican el aumento observado en la rigidez y la resistencia a la tracción, la reducción en la elongación y el cambio en la polaridad superficial”, apuntan las investigadoras.
“Nuestros resultados demuestran una vía químicamente sinérgica para valorizar residuos agrícolas y marinos en materiales de envasado biodegradables, mejorando tanto el rendimiento del material como su sostenibilidad dentro de la bioeconomía circular”, concluyen.
