Investigadores del CSIC desenrotllen envasos biodegradables a partir de farines i algues
Un treball de l'Institut d'Agroquímica i Tecnologia d'Aliments (IATA), del Consell Superior d'Investigacions Científiques (CSIC), ha desenrotllat materials d'envasament dissenyats per a descompondre's en el medi natural. Estos films biodegradables s'han obtingut en combinar farines de dacsa pigmentades i del cereal sorgo (Sorghum bicolor) amb biomassa marina procedent de l'alga roja Gelidium corneum. Els resultats, publicats en Food Hydrocolloids, no sols suposen un enfocament innovador per a posar en valor residus procedents de l'agricultura i la biomassa marina, sinó que la combinació dels dos millora la rigidesa i reduïx la sensibilitat a la humitat dels nous envasos.
La investigació introduïx un enfocament nou en emprar farines de gra sencer pigmentades juntament amb biomassa marina sense refinar per a ajustar les propietats dels nous envasos. Les farines utilitzades són riques en midó, que interactua amb la cel·lulosa de les algues per a determinar l'estructura interna dels bioplàstics; i en compostos naturals com els polifenoles bioactivos, que contribuïxen a definir el color, la lluminositat i la protecció enfront de la llum ultraviolada (UV) dels films.
La combinació dels subproductes agrícoles i marins s'ha realitzat mitjançant melt-compounding, una tècnica industrial de processament de polímers. Esta consistix a aplicar calor i energia mecànica perquè el midó de les farines i la cel·lulosa de les algues es combine a nivell molecular fins a formar una mescla homogènia. Posteriorment, mitjançant emotlament per comprensió, es crea la forma final de l'envàs aplicant calor i pressió.
Ajustar la funcionalitat sense modificacions químiques
L'equip investigador va elaborar huit formulacions distintes mitjançant la tècnica melt-compounding, amb una proporció 40:60 de farina de cereal i residu d'algues, respectivament. Després de comparar els resultats amb preparacions prèvies sense biomassa marina, les investigadores van comprovar que la seua incorporació genera una estructura interna més heterogènia i modifica les propietats òptiques dels films: disminuïx la seua lluminositat i blancor i incrementa tonalitats grogues i verdoses a causa de les interaccions entre els pigments naturals.
A més, la presència del residu marí augmenta la resistència mecànica i la rigidesa del material i modifica propietats relacionades amb l'aigua, com la permeabilitat al vapor, l'absorció i la capacitat del material per a atraure i retindre molècules d'aigua en funció dels compostos polifenólicos presents en la biomassa inicial. Durant l'emmagatzematge, estos efectes s'accentuen, en part a causa de la retrogradació del midó, procés fisicoquímic mitjançant el qual les molècules es reorganitzen formant estructures més fermes.
La investigació liderada pel IATA-CSIC és el primer estudi que empra farines de gra sencer pigmentades i biomassa marina sense refinar, de forma combinada i complementària. “Este enfocament aprofita les interaccions naturals entre pigments, polisacàrids i proteïnes per a ajustar la funcionalitat dels films sense recórrer a modificacions químiques, i utilitza residus marins infravalorats com a reforços sostenibles i de baix cost que milloren la resistència del material, modulen la sensibilitat a l'aigua i proporcionen propietats de protecció enfront de la llum ultraviolada”, explica Amparo López, investigadora del IATA que lidera l'estudi.
En la mateixa línia, María José Fabra, coautora de l'article i integrant del IATA-CSIC, sosté que esta estratègia de valorització “promou una *bioeconomía circular i introduïx un nou paradigma en el disseny de films biopoliméricos funcionals, basat en l'ús de matèries primeres alternatives i residus marins mínimament processats i rics en pigments”.
“Les diferents composicions de cada farina i la incorporació del residu marí influïxen en diverses propietats dels films recentment elaborats i emmagatzemats, amb implicacions per a les seues possibles aplicacions en l'envasament d'aliments”, afig.
Millor funcionalitat dels compostos
L'estudi evidencia que la millora de les propietats no es deu únicament a un reforç físic, sinó també a una compatibilitat a nivell molecular entre els midons de cereal, la cel·lulosa present en la biomassa marina i els compostos fenòlics natius de les farines. La integració del residu procedent de les algues influïx de manera significativa en l'organització molecular de les matrius basades en midó, afavorint la formació de xarxes cohesionades.
Les investigadores assenyalen que “estes interaccions sinèrgiques expliquen l'augment observat en la rigidesa i la resistència a la tracció, la reducció en l'elongació i el canvi en la polaritat superficial”.
“Els nostres resultats demostren una via químicament sinèrgica per a valorar residus agrícoles i marins en materials d'envasament biodegradables, millorant tant el rendiment del material com la seua sostenibilitat dins de la *bioeconomía circular”, conclouen.