Bioplástico ‘brilli-brilli’ a partir de restos de cacao y algodón

El embalado de muchas frutas y verduras, las botellas de agua y refrescos, las pajitas con las que se toman, las bolsas para meter la compra, etc., son algunos de los muchos envases fabricados con plásticos. Hasta hace unos años, su materia primera era principalmente de origen fósil, procedente del petróleo. Ante la masiva utilización de este material y su impacto sobre el medio ambiente, se han ido sustituyendo en parte por otros renovables, a partir de caña de azúcar, almidón o aceites vegetales.

Aún queda mucho camino por recorrer para preservar el planeta de la contaminación de plásticos. A principios de este año, la Unión Europea firmó el Pacto Europeo de los Plásticos, que fija objetivos medibles para 2025 centrándose en potenciar la economía circular en este ámbito, eliminar los plásticos del medio ambiente, reducir su uso innecesario y apostar por la innovación en la reutilización y reciclado de este material.

Al mismo tiempo, la ciencia sigue avanzando y ofreciendo nuevos productos sostenibles como un film biodegradable con efecto de colores brillantes formado a partir de cáscaras de cacao y desechos de celulosa que presenta un equipo de investigación del departamento de mejora vegetal y biotecnología del Instituto de Hortofruticultura Subtropical y Mediterránea ‘La Mayora’, en Málaga.

Este nuevo bioplástico cumple con las directrices de la denominada ‘bioeconomía circular’, basada en emplear compuestos ecológicos obtenidos del reciclado previo de otros componentes residuales y destinarlos a la fabricación de nuevos productos. Hace unos años, estos mismos expertos ya crearon un bioplástico a partir de la piel del tomate para recubrir el interior de las latas de conserva de esta fruta. Ahora, con este estudio, han conseguido crear también compuestos bio a partir de otros desechos de origen vegetal.

Este nuevo bioplástico es resistente, compacto y duradero. Foto: Mª Isabel Díaz. Dpto. Comunicación IHSM.

Además, su uso abarca ámbitos muy dispares, como el de la salud, la detección biológica y ambiental, o el envasado de alimentos. De hecho, sus creadores apuestan por su aplicación como sensores de alerta en el embalaje de productos alimenticios, sellos o marcas contra falsificaciones, materiales con los que elaborar productos como juguetes, libretas u otros fabricados habitualmente con material plástico, e incluso lentes para microscopios.

Para conseguir su estructura, combina dos materias primas, como publica la revista ACS Nano. Por un lado, la celulosa procedente de las paredes vegetales de los restos de algodón y por otro, las cáscaras del fruto del cacao. Ambos se disuelven hasta perder su tonalidad original y quedar prácticamente transparentes. En ese momento se mezclan y se forma una película con unas características muy similares al plástico. “La ventaja de este material sostenible es que su degradación no conlleva impacto medioambiental”, explica a la Fundación Descubre el investigador Alejandro Heredia Guerrero, autor de este trabajo.

Residuos de cacao ‘andaluz’

Para alcanzar estos resultados, los expertos han disuelto ambos compuestos y generado a pequeña escala finas capas de film similares al plástico, con una estructura resistente y biodegradable.

Tras las pruebas en el laboratorio, donde realizaron dos tipos de experimentos -uno sólo con celulosa y otro ensayo al que añadieron cáscaras de cacao-, los expertos comprobaron que estos materiales se descomponen de forma natural tanto en el suelo como en el agua de mar. “Las películas de celulosa pura son transparentes con un índice de refracción similar al vidrio. Su formación a escala nano la transforma en una superficie con colores estructurales brillantes, cristales con el mismo efecto de lo que actualmente se conoce como ‘brilli-brilli’”, comenta el científico de La Mayora.

Los expertos apostaron por los restos de cacao, concretamente las cáscaras, debido a su naturaleza fuerte y resistente. Esta fruta tropical contiene lignina, un compuesto duro que se halla en la parte leñosa de la planta. “El residuo de este alimento es difícil de tratar, como también lo es su cultivo. Por suerte, podemos hablar de cacao andaluz después de que nuestro compañero Iñaki Hormaza haya logrado producirlo en la Axarquía malagueña con el primer árbol de este tipo en Europa. Y también podemos afirmar que hemos conseguido tratar sus desechos”, manifiesta el investigador de La Mayora.

Fruto del cacao. Foto: Mª Isabel Díaz. Dpto. Comunicación IHSM.

Durante los ensayos de preparación de ambos materiales, los expertos obtuvieron una respuesta similar pese a que los tiempos de disolución de cada uno eran dispares. En el caso de la celulosa, pasa de ser un compuesto blanquecino a una pasta transparente final en aproximadamente un día. En el caso del cacao, requiere de tres días de agitación en disolvente para una disolución completa.

En los dos casos, el equipo de investigación observó que la evaporación del disolvente es tan rápida que no da lugar a seguir un patrón y a que se construya de forma regular. “Como no existe un orden en la formación de la película y no dispersa la luz como correspondería, se ve transparente. En el momento en el que se forman los cristales fotónicos en la superficie se produce la iridiscencia, demostrando que su interacción con la luz no es fruto de pigmentos”, aclara Heredia.

A diferencia de gran parte de los objetos cotidianos, que presentan un color determinado por pigmentos, en el caso de este material a base de cacao y celulosa, los cristales fotónicos huecos que se generan en la superficie del film interaccionan con la luz, afectan a la propagación de las ondas electromagnéticas y, por tanto, generan colores muy llamativos y brillantes. “No se forman con pigmentos, como suele ser habitual. Por ejemplo, un tomate es rojo porque tiene pigmentos rojizos, pero aquí tenemos colores estructurales. Adoptan una tonalidad dependiendo del ángulo desde el que se observen, algo similar a lo que sucede cuando miramos un objeto de nácar”, explica Heredia.

Los expertos han demostrado que estos materiales elaborados a partir de desechos constituyen una materia prima consistente y duradera para nuevos productos, pudiendo sustituir así el plástico por estos compuestos y que al final de su vida útil se puede volver a reciclar. “Estos materiales ofrecen una alternativa biodegradable al plástico con aplicaciones en múltiples sectores. Se podrían aplicar como sensores en el envasado de alimentos, donde un indicador cromático nos avise si el alimento ha perdido, por ejemplo, la cadena de frío. Ese cambio de temperatura provocaría una modificación del color del envase y de este modo el fabricante y/o consumidor final sabría si ha habido alguna alteración Otras opciones abarcarían desde marcas de sellos con el fin de evitar falsificaciones o como materia prima para la fabricación de moldes de óxido de silicio con los que poder crear microlentes”, detalla el responsable del estudio.

Las cáscaras del fruto del cacao se disuelven hasta perder su tonalidad original y quedar prácticamente transparente. Foto: Mª Isabel Díaz. Dpto. Comunicación IHSM.

Con brillo propio, este nuevo bioplástico que reutiliza las partes más duras del cacao y el algodón y las convierte en un material desechable y sostenible, podría formar parte de muchos de los objetos que tengamos alrededor en un futuro próximo.

Más información en #CienciaDirecta: Obtienen bioplásticos que reflejan los colores del arcoiris elaborados con desechos de algodón y cacao