La contaminación plástica presenta un desafío global que debe resolverse. En particular, los envases representan entre el 30% y el 50% del consumo total de plástico. Si bien los envases de papel son ecológicos, carecen de funcionalidades cruciales como la resistencia a la humedad y la solidez. Los materiales de revestimiento tradicionales exacerban la contaminación plástica, lo que genera la necesidad de alternativas sostenibles.
El polietileno (PE) y el alcohol etilenvinílico (EVOH) se utilizan normalmente como materiales de recubrimiento para mejorar las propiedades de baja barrera de los envases de papel, pero estas sustancias no se descomponen ni empeoran la contaminación microplástica cuando se eliminan en el medio ambiente natural.
En respuesta a este problema, se han desarrollado materiales de embalaje fabricados a partir de sustancias de origen biológico y plásticos biodegradables, pero en la mayoría de los casos, a medida que mejora el rendimiento del embalaje, la biodegradabilidad disminuye rápidamente.
Un equipo de investigación conjunto dirigido por el profesor Jaewook Myung del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, el profesor Hanseul Yang del Departamento de Ciencias de la Vida y el profesor Jongcheol Seo del Departamento de Embalaje y Logística de la Universidad de Yonsei abordó el desafío de equilibrar el rendimiento del embalaje y sostenibilidad. Desarrollaron con éxito un material de revestimiento de papel sostenible, biodegradable marino y de alto rendimiento.
El trabajo fue publicado en las revistas Green Chemistry y Química de los alimentos .
El equipo utilizó poli(alcohol vinílico) (PVA) reticulado con ácido bórico, un plástico biodegradable, para recubrir el papel, mejorando así su biodegradabilidad, propiedades de barrera y resistencia. El papel estucado resultante mostró un rendimiento superior en comparación con los plásticos convencionales, con excelentes propiedades de barrera y resistencia física, incluso en condiciones de humedad.
El equipo también llevó a cabo un examen en profundidad de la biodegradación y la biocompatibilidad para evaluar sistemáticamente la sostenibilidad del papel estucado recientemente desarrollado. La biodegradación se evaluó simulando el entorno marino, conocido por sus difíciles condiciones de biodegradabilidad.
El equipo empleó un biorreactor basado en un sistema respiratorio para medir el grado de mineralización de carbono en dióxido de carbono. Después de 111 días de biodegradación, se descubrió que los papeles estucados alcanzaban entre un 59% y un 82% de biodegradación dependiendo del componente del revestimiento.
El fenómeno en el que las bacterias marinas descomponen el material de recubrimiento se capturó a través de un microscopio electrónico de barrido. Además, se confirmó la biocompatibilidad in vitro mediante células de fibroblastos embrionarios de riñón humano y de ratón, así como se verificó la alta biocompatibilidad in vivo del papel estucado mediante experimentos con ratones.
A través de este estudio, el equipo de investigación conjunto propuso una estrategia de recubrimiento que puede mejorar el rendimiento del embalaje y al mismo tiempo defender la sostenibilidad para abordar los inconvenientes de los embalajes de papel. El papel recubierto de PVA reticulado con ácido bórico elimina la necesidad de condiciones artificiales de compostaje o instalaciones de tratamiento de aguas residuales.
Al ser biodegradable en ambientes naturales y caracterizado por su baja toxicidad, este papel recién recubierto no exacerba la contaminación ambiental cuando se desecha accidentalmente. Por tanto, presenta un sustituto sostenible de los materiales de embalaje de plástico.
El profesor Jaewook Myung de KAIST, que dirigió el estudio de sostenibilidad del papel estucado, dijo:"El desarrollo de un revestimiento de papel marino biodegradable de alto rendimiento es el resultado de la combinación de las tecnologías innovadoras de tres equipos de investigación líderes en cada campo. Continuaremos Desarrollar materiales sostenibles con excelente rendimiento."
El profesor Jongchul Seo de la Universidad de Yonsei, que dirigió la investigación sobre el desarrollo de un recubrimiento de papel de alto rendimiento, dijo:"A través de esta investigación, hemos desarrollado una tecnología de embalaje de papel sostenible que puede reemplazar los embalajes de plástico no degradables, y esperamos que la investigación El resultado se aplicará en la industria."
Más información: Shinhyeong Choe et al, Poli(alcohol vinílico reticulado con ácido bórico):recubrimiento de papel biodegradable, biocompatible, robusto y de alta barrera, Química verde (2024). DOI:10.1039/D4GC00618F
Kitae Park et al, Efecto del tratamiento con epiclorohidrina en el proceso de recubrimiento y el rendimiento de los envases de papel de alta barrera, Química de los alimentos (2024). DOI:10.1016/j.foodchem.2024.138772
Información de la revista: Química de los alimentos , Química Verde
Proporcionado por el Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST)
