Nuevos bioplásticos modificados con algas marinas para envasado sostenible

Los plásticos son el material de embalaje preferido para todo tipo de usuarios comerciales e industriales. En 2019, los envases representaron casi el 40% de la producción total. El plástico tiene un gran impacto en el medioambiente, el clima y nuestra salud a lo largo de toda su cadena de valor. En 2018, en el marco de la estrategia europea para los plásticos en una economía circular, la Comisión Europea presentó cuatro objetivos principales: 1) mejorar la economía y la calidad del reciclaje de plásticos; 2) frenar los desechos plásticos y la basura; 3) impulsar la innovación y la inversión hacia soluciones circulares; 4) aprovechar la acción global.
En este proyecto se propone investigar en plásticos biodegradables rellenos con partículas procedentes de plantas marinas, macro- y microalgas, contribuyendo a reducir el impacto medioambiental a partir de dos acciones: i) el empleo de plásticos biodegradables para el envasado y ii) la incorporación de partículas procedentes de plantas marinas, macro y microalgas para la liberación lenta y controlada de micronutrientes en suelos, estimulando el crecimiento de cultivos y fomentando una agricultura sostenible y promoviendo una transición hacia una economía circular. Se estudiarán sistemas basados en PLA y PGA rellenos con plantas marinas obtenidos mediante hilado por soplado (solution blow spinning, SBS). El Grupo de Materiales Compuestos Poliméricos e Interfases (GMCPI) de la UC3M ha estado involucrado en investigación y el desarrollo de materiales poliméricos fibrilares multifuncionales obtenidos por SBS. El hilado por soplado (SBS) se presenta como una alternativa prometedora para fabricar rápidamente nanofibras con alta porosidad, alta superficie específica muy adecuadas para la incorporación de partículas procedentes de plantas marinas para su utilización posterior en tecnologías de liberación lenta (TLL). Se realizará una caracterización morfológico-estructural, mecánica, para conocer cómo afecta: i) la composición; ii) el método de procesamiento (SBS) y iii) la presencia de partículas de fertilizante en la degradación hidrolítica de los bioplásticos y la liberación controlada de micronutrientes. El proyecto aborda, entre otros aspectos: a) Salud y seguridad alimentaria, b) La economía circular, reduciendo el impacto medioambiental de los plásticos de un solo uso (SUP) y la c) Acción social, a partir de la preparación de materiales sostenibles, promoviendo un compromiso con el medioambiente.

El objetivo principal de este trabajo de investigación es desarrollar y caracterizar materiales fibrilares compuestos poliácido láctico (PLA) y algas marinas Sargassum sp, utilizando la técnica de hilado por soplado (Solution Blow Spinning, SBS). El estudio se enfoca en la evaluación de la viabilidad de estos materiales como una alternativa sostenible a los plásticos convencionales, con aplicaciones potenciales en la liberación controlada de biofertilizantes. Para ello, se propone analizar el efecto de la concentración de la disolución de PLA en las propiedades estructurales y morfológicas de los sistemas PLA/Sargazo, así como llevar a cabo un estudio preliminar sobre la liberación controlada de potasio (K?O). El proyecto pretende ofrecer una solución innovadora para el aprovechamiento del Sargassum, un alga que supone un desafío ambiental debido a su acumulación masiva en las costas del Caribe, al mismo tiempo que se exploran nuevas aplicaciones para bioplásticos biodegradables.

La metodología empleada en este proyecto de investigación se basa en la preparación de materiales compuestos fibrilares de PLA y macroalgas Sargassum mediante la técnica de hilado por soplado o Solution Blow Spinning (SBS). Se prepararon disoluciones de PLA con concentraciones del 8% al 12% en diclorometano (%wt/v), manteniendo una proporción constante de 10 % de Sargassum respecto al PLA en disolución (%wt/wt). Los materiales obtenidos se caracterizaron mediante espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) para determinar su estructura química y mediante microscopía óptica y microscopía electrónica de barrido (SEM) para evaluar su morfología. Además, se realizó un análisis de liberación controlada de potasio (K?O) para evaluar el potencial de estos materiales de PLA/Saragazo como fertilizantes de liberación lenta. La metodología busca optimizar las propiedades de los materiales variando la concentración del PLA y analizar su utilización en aplicaciones sostenibles.

La caracterización morfológica mediante microscopía óptica revela la presencia de dominios ricos en Sargassum dispersos en la superficie de los materiales. Los resultados indican que el aumento en la concentración de PLA en la disolución produce fibras de mayor diámetro, observándose un incremento progresivo desde 290 nm para el 8% de PLA hasta 470 nm para el 12%. En cuanto a la liberación controlada de K?O, se observó un perfil de liberación en dos etapas: una etapa inicial muy rápida (“Burst release”) seguida de una liberación que se mantiene casi constante con el tiempo. Las muestras con menor concentración de PLA presentan una liberación más rápida debido a su mayor área superficial. Estos resultados sugieren un buen desempeño de los distintos sistemas PLA/Sargazo como potenciales bioplásticos para aplicaciones en liberación controlada de fertilizantes.