Industria del embalaje: papel plastificado como sustituto del plástico
Los residuos plásticos nocivos para el medio ambiente no han dejado de aumentar en Alemania en los últimos años. Los envases generan una cantidad especialmente elevada de residuos. Los recubrimientos para envases de papel basados en ingredientes vegetales podrían ser un sustituto sostenible en el futuro. En el proyecto BioPlas4Paper, investigadores del Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Superficies y Películas Finas IST y sus socios han utilizado un proceso de recubrimiento conocido como polimerización por plasma para crear capas de barrera hidrófugas en papel a base de sustancias vegetales, mejorando así la resistencia del material a la intemperie.
Los envases de plástico siguen siendo un grave problema para el medio ambiente. El papel, en cambio, se fabrica a partir de materias primas renovables y tiene la ventaja sobre el plástico derivado del petróleo de que se descompone y no permanece en el suelo durante muchos años. Sin embargo, el papel no estucado no forma una barrera contra la humedad o el oxígeno. Es sensible a la temperatura, reacciona con sensibilidad a la humedad y las bacterias y se caracteriza por superficies irregulares. Para aprovechar plenamente el potencial del material, mejorar las opciones de reciclaje, sustituir los envases de plástico y abrir nuevos campos de aplicación, es preciso mejorar la durabilidad, resistencia y calidad de los productos de papel. Los investigadores del Fraunhofer IST abordan esta tarea en estrecha colaboración con la Universidad Técnica de Darmstadt y el Instituto de Investigación de la Madera de Thünen en el proyecto BioPlas4Paper. Para producir capas homogéneas que repelan la humedad en el papel, los socios del proyecto utilizan sustancias vegetales como el aceite de orégano o de chía, así como extractos obtenidos a partir de material de corteza. Estas sustancias vegetales se caracterizan, entre otras cosas, por su efecto antibacteriano.
El plasma se genera mediante una fuente de plasma que ioniza gas entre dos electrodos simétricos en rotación a los que se aplica alta tensión. La disposición geométrica de los electrodos y la forma en que se introduce el aerosol y se enciende el plasma son nuevas. La combinación de estas medidas da lugar a un concepto innovador que los investigadores desarrollaron específicamente para el proyecto, de modo que los efectos del aire ambiente se reducen al mínimo bajo presión atmosférica, incluso a velocidades de recubrimiento más elevadas, y los resultados son coherentes y reproducibles. «Debido a la rugosidad de la superficie del papel, el aire ambiente se arremolina a altas velocidades de procesamiento, lo que modifica las propiedades del plasma. Con nuestro concepto podemos evitar estas influencias perjudiciales», afirma Bellmann. La fuente de plasma se acerca a la superficie del papel y así desplaza completamente el aire ambiente. Los investigadores trabajan con temperaturas de plasma de unos 70 grados para evitar dañar el propio papel, las moléculas precursoras de origen biológico y las propiedades de los polímeros de plasma producidos.
En numerosas pruebas con una amplia gama de aceites y extractos vegetales, los investigadores pudieron demostrar que las sustancias de base biológica pueden depositarse o separarse de forma reproducible y homogénea mediante plasma. Por ejemplo, se obtuvieron muy buenas capas hidrófobas con aceite de oliva y de chía. Dependiendo de los compuestos precursores utilizados y de los parámetros de recubrimiento, los investigadores pueden influir y optimizar las capas. El objetivo es equipar el papel como material para escenarios de utilización cada vez más exigentes y sustituir así a los materiales plásticos en el futuro.
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Fuente: quimica.es