Temperatura, tiempo y tipo de alimento definen la seguridad de los empaques plásticos

 El contacto entre empaques plásticos y alimentos no siempre es neutro; en determinados escenarios puede implicar la liberación de compuestos que comprometen calidad y seguridad del producto, un riesgo que hoy se evalúa mediante ensayos especializados para definir límites de uso. En el Laboratorio de Extensión y Asesoría de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) estos procesos se analizan con ensayos especializados que verifican su seguridad y orientan su uso en la industria.

Aunque los empaques plásticos como el icopor (poliestireno expandido) cumplen un papel fundamental en la conservación, el transporte y la protección de los alimentos, en ciertas condiciones pueden transferir compuestos químicos al producto, un fenómeno conocido como migración. Este proceso no ocurre de manera uniforme: los alimentos grasos, ácidos o sometidos a altas temperaturas pueden favorecer una mayor liberación de sustancias del plástico, por lo que cada caso se debe evaluar según su uso real y no solo en las condiciones ideales de un laboratorio.

En el Laboratorio de Extensión y Asesoría del Departamento de Química de la UNAL este fenómeno se analiza mediante ensayos de migración global y específica. La migración global permite determinar la cantidad total de sustancias que pasan del empaque al alimento, mientras que la específica identifica compuestos particulares que representarían un riesgo para la salud, lo que ofrece una lectura más detallada de la interacción entre el material y el producto.

Para realizar esta pruebas se utilizan simulantes de alimentos —sustancias que reproducen el comportamiento de líquidos, grasas o medios ácidos— con el fin de recrear las condiciones reales de consumo. Estos se someten a distintos escenarios de temperatura y tiempo, como refrigeración, almacenamiento prolongado o calentamiento, lo que permite observar cómo varía la migración según el uso que tendrá el empaque.

“Evaluamos cómo influyen factores como la temperatura, el tiempo de contacto y la naturaleza del alimento en ese proceso de migración, porque no es lo mismo un producto seco que uno graso o ácido. Estos análisis permiten anticipar riesgos y verificar si los materiales cumplen con los límites establecidos por la normativa vigente”, explica la profesora Diana Sinuco León, directora del Laboratorio.

Evaluación técnica define cuándo un empaque es seguro

Uno de los hallazgos más llamativos se dio en el análisis de biberones disponibles en el mercado nacional. En el marco de un trabajo de maestría se evaluó la posible migración de bisfenol A, un compuesto utilizado en algunos plásticos y reconocido por sus efectos potencialmente nocivos para la salud.

“Los resultados mostraron que no todos los productos presentaban migración de esta sustancia, lo que evidencia diferencias en los procesos de fabricación y en la calidad de los materiales utilizados”, anota la profesora Sinuco.

El estudio también permitió identificar un avance importante: varias marcas han mejorado sus tecnologías de producción y han logrado evitar la transferencia de este tipo de compuestos, especialmente en productos destinados al cuidado de bebés, un aspecto crítico por la alta sensibilidad de esta población.

Entre las sustancias que pueden migrar se encuentran ftalatos, bisfenol A o nitrosaminas, compuestos utilizados en la fabricación de plásticos que, en determinadas concentraciones y condiciones. “Por ello es fundamental establecer límites máximos permitidos, ya que su exposición prolongada se ha relacionado con efectos como alteraciones hormonales e incluso con procesos asociados con el desarrollo de algunos tipos de cáncer. Se trata de compuestos no deseados en los empaques, precisamente porque se pueden transferir a los alimentos”, señala la experta.

El control de estos materiales no recae solo en los laboratorios. Los fabricantes envían sus productos para evaluación, pero son ellos quienes deben ajustar las formulaciones. Esto implica modificar los aditivos —sustancias que se incorporan al plástico para darle propiedades como flexibilidad, resistencia o transparencia—, ya que su selección y combinación determinan si estos compuestos pueden migrar o no hacia los alimentos.

Los ensayos no buscan demostrar que todos los empaques son peligrosos, sino establecer en qué condiciones su uso es seguro y en cuáles representaría un riesgo, lo que resulta fundamental para que la industria de alimentos tome decisiones al respecto.

“El Laboratorio cuenta con metodologías estandarizadas y procesos validados que permiten ofrecer resultados confiables. Empresas del sector alimentario acuden a estos análisis para verificar que sus materiales cumplen con los requisitos antes de comercializarlos, lo que convierte estos estudios en un filtro técnico previo a la circulación de los productos en el mercado”, afirma Clemencia Daza, coordinadora de calidad del Laboratorio.

Riesgos asociados con el uso inadecuado de los empaques

Además del análisis técnico, las investigadoras advierten sobre prácticas cotidianas que pueden alterar el comportamiento de los empaques; por ejemplo calentar alimentos en recipientes no diseñados para altas temperaturas, como el icopor, puede favorecer la liberación de sustancias no previstas en condiciones normales de uso.

Así mismo, el uso repetido de empaques diseñados para una sola aplicación puede modificar sus propiedades físicas y químicas, aumentando así la probabilidad de migración de compuestos. Por ejemplo, reutilizar envases plásticos de un solo uso para calentar alimentos en microondas, almacenar comidas calientes, o someterlos a lavados frecuentes puede degradar el material y favorecer la liberación de sustancias hacia los alimentos. También ocurre cuando las botellas desechables se rellenan varias veces o se exponen al sol, lo que altera su estructura. Esto refuerza la importancia de seguir las recomendaciones de uso indicadas por los fabricantes.

Más allá del laboratorio, estas investigaciones aportan información importante para el desarrollo de materiales más seguros y para el fortalecimiento de la regulación. En un contexto de alto consumo de alimentos empacados, entender estas interacciones permite no solo proteger la salud de los consumidores, sino también orientar prácticas industriales más responsables y basadas en evidencia científica.

Bolsas de semilla de mango serían una alternativa a los plásticos tradicionales

 Las biopelículas hechas a partir de residuos de mango se convertirían en una solución ecológica para reemplazar las bolsas de plástico de un solo uso. Este innovador material, desarrollado por Stephania Hurtado Páez, estudiante de la Maestría en Ciencias - Física de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales, no solo es biodegradable, sino que además se degrada en agua caliente (70 °C)

En la investigación se utilizan residuos industriales de esta fruta para desarrollar biopelículas biodegradables que reemplazarían los empaques plásticos convencionales. “Estamos aprovechando las semillas de mango, que normalmente se desechan, para extraer almidón y fabricar un material similar al plástico pero que se degrada fácilmente”, explica la magíster.

El proceso comienza con la recolección de las semillas de mango provenientes de residuos industriales, como los generados durante la producción de pulpa. Estas semillas se lavan y pelan para extraer el cotiledón, o almendra interna, que contiene un alto porcentaje de almidón.

Uno de los mayores desafíos es evitar el pardeamiento, es decir el oscurecimiento de la semilla, un fenómeno que afecta la calidad del almidón. Para ello, la investigadora Hurtado utiliza un agente limpiador a base de limón concentrado.

El almidón limpio se seca en un horno de convección a 40 °C durante 8 horas; luego se tamiza para eliminar impurezas y obtener un producto listo para fabricar las biopelículas, un paso crucial ya que determina la calidad del material final.

El siguiente paso es crear las biopelículas, un material con el que se busca una alternativa ecológica al plástico tradicional. Para mejorar las propiedades mecánicas del almidón –como resistencia y durabilidad–, la investigadora lo combina con gelatina. “El almidón de mango tiende a ser muy elástico, casi como un chicle, pero tiene poca fuerza, por lo que la gelatina ayuda a que el material sea más firme y menos estirable”, explica.

La mezcla se calienta hasta alcanzar el punto de gelatinización del almidón y luego se vierte en moldes de silicona. Para garantizar una textura homogénea se utiliza un sonicador, dispositivo que emite ondas de ultrasonido para eliminar burbujas y asegurar una distribución uniforme. Por último, las biopelículas se secan en un horno de convección durante 14 horas y se obtiene un material flexible y ligeramente elástico, con un acabado homogéneo.

“El almidón de mango combinado con gelatina adquiere una textura similar a un plástico delgado, pero con la ventaja de que es biodegradable y suave al tacto, característica que permite que las biopelículas se adapten bien a distintas formas y aplicaciones, convirtiéndolas en una opción versátil para empaques; es impresionante ver cómo se deshacen en agua caliente, algo que no ocurre con los plásticos convencionales”, describe la investigadora Hurtado.

Aunque el trabajo está en una etapa inicial, los resultados prometen aplicaciones concretas, especialmente en la industria de empaques alimenticios. “Estamos explorando la posibilidad de utilizar estas biopelículas en empaques internos, como los que contienen porciones dosificadas dentro de un empaque principal”, señala la magíster. Este enfoque sería particularmente útil para productos como pulpas de fruta, que requieren envases individuales para su comercialización.

No obstante, antes de que estas biopelículas se puedan comercializar es necesario hacer pruebas adicionales para garantizar su compatibilidad con alimentos y su viabilidad en diferentes condiciones. “La investigación llega hasta un punto, pero hay que realizar estudios de compatibilidad y seguridad para su uso en productos de consumo”, agrega la magíster.

Implicaciones ambientales y sociales

El impacto potencial de este producto va más allá de reducir residuos plásticos, ya que también aborda el problema de los desechos agroindustriales, que a menudo se queman o se desechan de manera inadecuada generando emisiones de CO₂ y otros problemas ambientales. “Con esta investigación buscamos cerrar el ciclo de los residuos de mango, transformándolos en un recurso valioso”, sostiene la magíster.

Además el proyecto impactaría positivamente a las comunidades rurales y agroindustriales, al ofrecerles nuevas oportunidades para el aprovechar loa desechos y generar materiales sostenibles. Este enfoque también está alineado con los Objetivos de Desarrollo Sostenible de la ONU, particularmente en lo relacionado con la producción y el consumo responsables.

“Es emocionante pensar en el potencial que tienen estas biopelículas. Aún hay mucho por explorar, pero estoy segura de que estamos en el camino correcto para crear una alternativa viable y sostenible”, concluye la magíster Hurtado. Con investigaciones como esta, el futuro de los empaques sería mucho más verde y amigable con el planeta.

Con envases plásticos reciclados fabrican aislante para sistemas de refrigeración

 Las botellas plásticas de gaseosa o agua que normalmente terminan en la basura se podrían convertir en un material eficiente para aislar térmicamente neveras, instalaciones de almacenamiento en frío como las cámaras frigoríficas y otros sistemas de refrigeración. Una investigación mejoró el proceso químico para reutilizar este tipo de plástico, con el uso de microondas, y las características de los productos derivados para su uso industrial.

Josué Hernández Chinchilla, magíster en Ingeniería Química de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), desarrolló con éxito un método para reciclar tereftalato de polietileno (PET), el plástico que se utiliza habitualmente en las botellas y convertirlo en espuma rígida de poliuretano de alto rendimiento.

“Tal como lo sospechábamos, al reciclar el PET e incluirlo en la fabricación de espumas se mejoraron las propiedades mecánicas como la resistencia a la compresión del poliuretano en casi un 10 % y en el mismo porcentaje también se mejoró el factor K, que es indicador de la eficiencia de aislamiento térmico”, explicó el investigador.

Tras realizar una serie de pruebas, se encontró que la espuma desarrollada tiene propiedades mecánicas que le permiten soportar cargas de peso y resistir cambios de presión sin perder sus dimensiones originales. Además, tiene propiedades de aislamiento térmico que mejoran cuando se incorpora el PET reciclado. 

Así, la propuesta de reciclaje que ofrece este magíster resulta crucial ante el aumento continuo de la producción mundial de plásticos, según informes de Plastics Europe. En 2022 la producción global alcanzó los 400,3 millones de toneladas, y en Colombia se estima que anualmente se consumen 1.250.000 toneladas de plástico, entre ellas las botellas, de las cuales el 74 % termina en rellenos sanitarios.

¿Cómo lo hizo?

El estudio se centró específicamente en el PET, que representa una parte importante de los residuos plásticos. “Cada año se producen unas 30,5 millones de toneladas de PET en todo el mundo, de las cuales solo el 30 % se recicla. En Colombia, de cada 10 botellas que se producen, solo 3 son recicladas”, reitera el magíster Hernández.

El proceso que desarrolló mediante glicólisis, un método de reciclaje químico para depolimerizar (revertir o descomponer) el PET en sus componentes básicos empleando compuestos químicos como el etilenglicol y dietilenglicol, ampliamente utilizados en formulaciones industriales. Los productos de este proceso se utilizan luego para crear polioles, un ingrediente clave en la producción de espuma de poliuretano.

El investigador recicló botellas plásticas y después las molió. Luego, mediante la glicólisis, rompió las largas cadenas del polímero hasta convertirlas en partes más pequeñas que se denominan oligómeros y monómeros.

Un aporte adicional del investigador a este proceso experimental es que utilizó la glicólisis asistida por microondas, que reduce significativamente el tiempo de reacción, que suele ser de 3 a 5 horas, y con este método lo redujo a tan solo una hora.

“Modificamos un horno microondas y empezamos a hacer las pruebas; hicimos curvas de calentamiento y analizamos qué tan efectivo resultaba. Después de todo el proceso identificamos que este método es más efectivo porque los tiempos de reacción se reducen, lo que se traduce en un menor consumo de energía y menores costos de operación”. 

Durante el proceso se seleccionan catalizadores adecuados, sustancias que aceleran la reacción química, y el PET depolimerizado se convierte en polioles de poliéster. Luego estos polioles se combinan con otros insumos como catalizadores, siliconas y agentes soplantes que al reaccionar con líquido isocianato permite producir las espumas de poliuretano rígido.

El paso a seguir fue realizar las pruebas en colaboración con una empresa local de poliuretano y fue en esta fase en la que el investigador corroboró que al reemplazar entre el 10 y el 20 % de los polioles convencionales con los derivados del PET reciclado se observaron mejoras significativas en las propiedades mecánicas y térmicas de esta espuma. 

“El desarrollo logrado no solo aporta al problema de los residuos plásticos, sino que también mejora el rendimiento de un material que es muy utilizado en la industria. Se puede usar en paredes, neveras y otros equipos de refrigeración”, detalló el autor del estudio.

Combustible y plásticos sin petróleo y menos contaminantes gracias a las bacterias “eléctricas”

 Reemplazar el petróleo en la fabricación de materiales como el plástico es una urgencia por la contaminación ambiental que genera su producción todos los días; por esta razón, un grupo de investigadores aprovechó el potencial de bacterias de suelos de cultivos como el tomate para producir un compuesto llamado 1,3-propanodiol (usado en la industria farmacéutica, cosmética, de plásticos, textil y de alfombras), y potenciaron su capacidad hasta en un 7 % gracias al envío de electricidad a estos microorganismos.

Las bacterias forman parte de la cadena de reciclaje en la naturaleza; esto quiere decir que se alimentan de residuos que encuentran en el suelo –como papa, tomate o arroz, entre otros alimentos– y pueden transformar estos restos en sustancias útiles con mayor valor agregado para que los productores de industrias –como la agrícola o de combustibles– más “naturales” (biocombustibles) puedan tener mayores ingresos.

Según la Federación Nacional de Biocombustibles de Colombia, en 2026 la demanda mundial de estos combustibles aumentará en un 28 %, lo cual equivaldría a una producción de 41.000 millones de litros, y la meta para 2021 era reducir cerca de 3,2 millones de toneladas de dióxido de carbono.

Hoy los compuestos como el 1,3-propanodiol se obtienen a partir de sustancias como el petróleo, pero parece haber una alternativa, que tiene un protagonista muy abundante y que no representa altos costos para la industria: el glicerol crudo, un compuesto que se genera en grandes cantidades cuando se está produciendo biodiesel, un combustible menos contaminante y sostenible; sin embargo este gran potencial no se aprovecha, y en cambio sus residuos sí terminan representando un riesgo para el medioambiente al ser vertidos o desechados.

Por lo anterior, el ingeniero químico Óscar Aragón Caycedo, doctor en Biotecnología de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), evaluó cómo las bacterias de la especie Clostridium butyricum podrían utilizar el glicerol crudo para mejorar la producción de 1,3-propanodiol. Para ello utilizó electricidad como una forma de enviarles señales y corriente eléctrica a estos microorganismos, ya que se evidenció que cuando se enfrentan a esta situación empiezan a producir el compuesto deseado, pues de no hacerlo no pueden seguir creciendo.

Según el investigador, esto se da porque las bacterias tienen una serie de rutas celulares en las que interactúan los electrones que se envían desde la corriente eléctrica, y que, de no ser por el 1,3-propanodiol, no podrían seguir con su funcionamiento normal, lo que quiere decir que es un “salvavidas” de doble vía: tanto para las bacterias como para el medioambiente.

“Se encontró que esta cepa de Clostridium, que de hecho está presente en suelos de cultivos agrícolas a lo largo del país, puede mejorar esta producción hasta en un 7 %, lo que representaría un incremento para la producción en una industria que se espera valga cerca de 600 millones de dólares en los próximos años”, asegura el doctor Aragón.

El primer paso fue simular computacionalmente el efecto que tendría esta bacteria con la corriente eléctrica, que, como se dijo antes, es un puente de comunicación para que el microorganismo se comporte de la manera deseada. Esto se realizó gracias a modelos matemáticos que permitieron identificar si había un efecto en las rutas celulares que hacen que se produzca el 1,3-propanodiol.

Cómo explica el ingeniero Aragón, esta investigación involucró el análisis de 13 cepas nativas aisladas de suelos colombianos, que han sido estudiadas y caracterizadas por más de 15 años en el grupo de Bioprocesos y Bioprospección con la dirección de la profesora Dolly Montoya Castaño, rectora de la UNAL, y el profesor Gustavo Buitrago, fundadores del Instituto de Biotecnología de la Universidad.

Los microorganismos se tienen almacenados y vienen de distintas partes del país, lo cual también resulta promisorio y más sencillo para la industria biotecnológica, pues son bacterias que están presentes en los suelos de cada región del país.

A partir de los resultados de la simulación computacional se dio paso a probar este análisis en cultivos de dos de las cepas nativas que al parecer podían mejorar la producción.

“Se hicieron dos ensayos, uno en el que se ponía un reactor con dos electrodos (conductores eléctricos) tanto positivo como negativo, para ver cómo interactuaban en las bacterias; y por otro lado uno en el que se separaban estos electrodos para ver específicamente cómo los electrones, que son partículas con carga negativa, tenían un efecto en el microorganismo”, indica el investigador.

El segundo ensayo permitió que los niveles de producción del compuesto 1,3-propanodiol fueran mayores y más eficientes, y el experto asegura que el porcentaje de incremento de rendimiento obtenido (7 %) alcanzaría hasta un 10 o 12 % con mejoras en el diseño de los reactores y los microorganismos en investigaciones futuras.