Extrayendo el máximo valor de los residuos

El grupo de investigación Biomat de la Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea (UPV/EHU) valoriza residuos marinos de la costa guipuzcoana (residuos de calamar, pescado, algas…) para la obtención de nuevos materiales. Esta línea de investigación ofrece una nueva visión de los plásticos alineada con los principios de la economía circular, basada en preservar y mejorar el capital natural, controlando las existencias finitas y equilibrando los flujos de los recursos renovables. En este contexto, la investigación del grupo hace especial hincapié en la valorización de subproductos o residuos industriales a través de procesos que minimizan el uso de recursos, tanto materiales como energéticos, para obtener productos competitivos y sostenibles.

"La creciente preocupación sobre la contaminación ambiental-explica Pedro Guerrero, investigador del Departamento de Ingeniería Química y del Medio Ambiente de la Escuela de Ingeniería de Gipuzkoa y  miembro de Biomat-debe conducir al desarrollo de nuevos productos basados en materiales renovables con menor impacto ambiental durante su ciclo de vida. La demanda europea de plástico en 2014, según la asociación PlasticsEurope (2015),  fue de 47,8 millones de toneladas, de las cuales el 90% procedía de fuentes no renovables. Además, 25,8 millones de toneladas de plásticos terminaron en la basura, de los cuales el 30,8% finalizó su ciclo de vida en vertederos debido a que ésta todavía sigue siendo la primera opción para la gestión de residuos en muchos países de la UE. La alternativa a esta gestión se basa en la economía circular, que a diferencia de la tradicional economía lineal, convierte los recursos en productos, los productos en residuos y los residuos otra vez en recursos. De esta forma, se conseguiría cerrar el ciclo en los ecosistemas industriales y minimizar la cantidad de recursos utilizados, residuos generados y emisiones ambientales. Sin embargo, la investigación e innovación en este campo son esenciales para demostrar a gobiernos y empresas que este planteamiento es factible. Las empresas de bienes de consumo y de envases plásticos y los fabricantes de productos plásticos juegan un papel fundamental en esta iniciativa, porque son las que determinan qué materiales y qué productos se introducen en el mercado".

En este contexto, el grupo de investigación Biomat de la UPV/EHU valoriza residuos y subproductos industriales de cara a obtener productos biodegradables/compostables con excelentes propiedades en servicio y procesables por las técnicas empleadas actualmente por la industria del plástico, cuantificando las cargas ambientales implicadas en cada uno de los procesos realizados. En relación con las etapas implicadas en la economía circular, Biomat centra sus trabajos de investigación en la mejora de los procesos de extracción, producción y tratamiento del producto tras desecho, con el objetivo de aumentar los rendimientos de estos procesos y reducir costes e impactos ambientales, permitiendo el desarrollo de materiales sostenibles y competitivos. Actualmente el grupo Biomat trabaja en un proyecto financiado por la Diputación Foral de Gipuzkoa en el que utiliza como materia prima residuos de la costa guipuzcoana para la obtención de proteínas y polisacáridos (celulosa y quitina). El campo de aplicación de estos materiales va desde films para embalajes a hidrogeles para apósitos en medicina.

Envases activos

Dentro del campo de los envases, Biomat está inmerso en la obtención de envases activos que alarguen la vida útil del alimento y, al mismo tiempo, contribuyan a reducir la cantidad de alimentos que son desechados. "La finalidad es aportar valor al envase, que pasa de ser un mero contenedor a interactuar con el alimento para conservar su calidad durante más tiempo. Para ello, se están valorizando desechos de la industria pesquera para obtener proteína, quitina y celulosa por medio de procesos sencillos, económicos, medioambientalmente sostenibles y con unos rendimientos cercanos al 95%. A partir de estos materiales, se han obtenido films transparentes para envase alimentario que pueden ser sellados térmicamente y que presentan excelentes propiedades barrera a gases y a productos grasos. Además, estos films se han sometido a procesos de biodegradación con buenos resultados por lo que, además de valorizar subproductos de la industria pesquera, se cierra el ciclo de vida del material", comenta el investigador Guerrero. Los resultados de este trabajo, en el que se ha determinado el impacto ambiental asociado a cado uno de los procesos implicados, se han publicado recientemente en la revista ACS Sustainable Chemistry and Engineering.

Biomateriales

Además de la aplicación en el campo de los envases alimentarios, las proteínas obtenidas se pueden utilizar para la elaboración de materiales biocompatibles. Esta característica abre un campo de aplicación muy amplio como biomateriales en medicina. "Uno de los retos en este campo-continúa el investigador Pedro Guerrero- es la obtención de materiales que puedan ser procesados utilizando la fabricación aditiva, impresión 3D. Las estructuras 3D son creadas depositando el material, capa sobre capa, de forma continua. Para ello, la primera capa debe tener integridad estructural antes de que se deposite la segunda capa, y así sucesivamente. En consecuencia, hay que controlar los parámetros reológicos del material, que debe ser viscoso o viscoelástico inicialmente y convertirse en gel antes de depositar capas adicionales. Por tanto, es fundamental examinar no sólo las características del material para obtener una estructura 3D, sino también la viabilidad del material para ser fabricado utilizando las técnicas industriales de diseño asistido por ordenador". Los resultados para la obtención del hilo de proteína han sido publicados en la revista European Polymer Journal.

Referencias bibliográficas

Alaitz Etxabide, Itsaso Leceta, Sara Cabezudo, Pedro Guerrero, Koro de la Caba. Sustainable fish gelatin films: From food processing waste to compost. ACS Sustainable Chemistry and Engineering, 2016; 4, 4626-4634. DOI: 10.1021/acssuschemeng.6b00750

Alaitz Etxabide, Koro de la Caba, Pedro Guerrero. A novel approach to manufacture porous biocomposites using extrusion and injection moulding European Polymer Journal, 2016; 82, 324-333. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2016.04.001