Al ser un campo transversal, la nanotecnología se ha convertido en una herramienta esencial en la investigación y desarrollo de productos para diversas industrias.
Esta tecnología tiene que ver con el proceso de manipular las propiedades de los materiales –a nivel nanométrico– para transformarlos y obtener nuevos atributos, como son la resistencia, durabilidad, conducción, ligereza, entre otras.
En México representa una oportunidad para mejorar o crear nuevas propiedades en materiales con fines concretos. Para Kardia Ramírez Muñiz, directora del Clúster de Nanotecnología de Nuevo León, esta tecnología es estratégica para el desarrollo, crecimiento y futuro de los distintos sectores industriales en el país.
“La nanotecnología impulsa el desarrollo de diferentes industrias y donde se ha destacado es en el sector de empaques y embalajes; podemos encontrar una gran cantidad de soluciones relacionadas en la industria de alimentos, como poder monitorear las condiciones que está expuesta el alimento, tener su trazabilidad y garantizar su inocuidad en todo el proceso y cadena de valor”.
Comentó que la aplicación de desarrollos tecnológicos en envases alimenticios tiene el propósito de garantizar la calidad e inocuidad del producto, monitorear y brindar información al consumidor y al fabricante.
Destacó que cuentan con otras aplicaciones donde se le confiere ciertos atributos a los envases nanohabilitados, por ejemplo, brindar estabilidad física y química a medicamentos a través de mejorar su vida útil y actuar como una barrera antimicrobiana.
Dentro del Clúster de Nanotecnología de Nuevo León, el desarrollo de las aplicaciones está muy relacionado con la necesidad que tenga la industria privada; actualmente, las empresas buscan soluciones a sus retos o requerimientos.
De acuerdo con la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO), alrededor de 1.3 mil millones de alimentos se desperdician al año, por lo que las compañías buscan revertir esta cifra al crear empaques que eviten que el producto se contamine mediante la aplicación de algún aditivo antibacteriano.
Asimismo, hay otras industrias que tienen interés en mejorar las propiedades mecánicas o incrementar la resistencia de los embalajes a condiciones extremas. Dentro del ecosistema del Clúster de Nanotecnología se desarrolló un aditivo para cartón, que al aplicar la tecnología se incrementa la resistencia a la humedad y fuerza y, de esa manera, el performance del empaque se mejora. Este es un producto que actualmente produce y comercializa NANOQEM, empresa asociada al clúster.
En la industria de plásticos existen aditivos que mejoran la resistencia mecánica, que pueden aplicarse en matrices poliméricas, por ejemplo, en tuberías, bidones o garrafones de PVC se perfeccional las propiedades de impacto, es decir, son más resistentes, se alarga su periodo de vida e incluso se pueden mejorar los costos de producción.
Productos inteligentes
Una de las tareas prioritarias donde se han enfocados las aplicaciones de la nanotecnología es para crear un empaque inteligente que puede reaccionar a un estímulo externo con la finalidad de garantizar la inocuidad del alimento o embalajes con propiedades superiores, empresas como Nestlé y Sigma Alimentos ya aplican estas innovaciones en sus envases y embalajes.
La nanotecnología aplicada en empaques está relacionada con aquellos que mejoran la calidad del producto o, bien, monitorean y brindan información al consumidor. En el tema de calidad existen aplicaciones para aumentar el tiempo de vida de los empaques. Además, se han utilizado algunas nanopartículas como indicador colorimétrico, el cual cambia de color si un producto cárnico comienza a deteriorarse o detecta la presencia de algún microorganismo.
De igual manera, los compuestos de plata son utilizados por sus propiedades antimicrobianas en envasado de frutas, hortalizas, pan, queso, entre otros.
La nanotecnología también es utilizada para mejorar la biodegradabilidad, sobre todo en empaques poliméricos o multicapa, por ejemplo, se han desarrollado algunos empaques biodegradables basados en nanofibras.
“Es un reto el poder disminuir el uso de empaques poliméricos derivados del petróleo y a nivel global esta es la tendencia, los empaques plásticos representan un serio problema ecológico por su no biodegradabilidad. Una alternativa es el uso de resinas recicladas o el uso de biopolímeros. Sin embargo, aún existen algunas limitantes. Cuando trabajas con un polímero reciclado te enfrentas a otros retos, como lograr que tu producto o empaque tengan las mismas propiedades mecánicas que de un producto de resina virgen y es ahí donde las nanopartículas y los nanomateriales pueden apoyar para que el empaque reciclado tenga propiedades mecánicas similares o superiores al convencional”.
Actualmente, las líneas de investigación para el desarrollo de nuevos productos con nanotecnología dentro del sector de empaque y embalaje están relacionadas con mejorar las propiedades mecánicas, incorporando diferentes tipos de nanopartículas orgánicas e inorgánicas, así como mejorar las propiedades antimicrobianas con nanopartículas de plata, óxido de zinc, cobre, entre otros; otra área de estudio es la incorporación de nanoarcillas para lograr propiedades barrera en las fibras poliméricas para elevar el periodo de vida de un producto.
Mediante la aplicación de la nanotecnología es posible desarrollar embalajes innovadores diseñados para satisfacer las necesidades específicas del consumidor.
Por otro lado, el creciente desarrollo de la industria de vehículos eléctricos también ha encontrado en la nanotenología un campo de aplicación para hacer menos pesados los componentes automotrices, como las baterías. Otra tendencia nanotecnológica está relacionada con los recubrimientos.
Actualmente, por ejemplo, en el mercado se puede encontrar un aditivo que, al ser aplicado en los vidrios del automóvil, genera una capa invisible que disminuye la adhesión de la lluvia en la superficie. También, en los asientos de los vehículos existen recubrimientos textiles que permiten tener una superficie de fácil limpieza.
Economía circular para un mejor futuro
Cuando se habla de economía circular se hace referencia a un modelo que intenta imitar el funcionamiento circular de la naturaleza. En el mundo natural, los organismos, recursos y materiales hacen parte de ciclos infinitos en donde no se generan desechos porque todo se transforma.
Ante las ventajas que esto ofrece, las industrias consideran más relevante tratar de adoptar este comportamiento en la creación y desarrollo de productos que hoy sean utilizados y se conviertan en recursos del mañana.
Además, esta estrategia pretende evitar los desechos y la contaminación desde el diseño mismo de los productos, lo que contribuye a los objetivos de sustentabilidad y cuidado del medio ambiente.
Lorena Rodríguez Garrido, líder de Grupo de Packaging en el Instituto Tecnológico del Plástico (AIMPLAS), comentó que la economía circular busca que los productos sean diseñados y fabricados de manera que puedan ser reusados, recuperados o remanufacturados, además de que se tiene la intención de que los materiales que los componen vuelvan a entrar en el sistema para ser utilizados en la creación de nuevos productos y, de esta manera, evitar la depredación de los recursos finitos y generación masiva de desechos.
En AIMPLAS trabajan para adaptarse a los avances científicos y progresos tecnológicos que se producen día a día, por ello las líneas de investigación, desarrollo e innovación se encuentran en continuo crecimiento y desarrollo, lo que les permite ofrecer a las empresas los servicios y tecnologías más punteros.
Las líneas de investigación del instituto se basan en elementos tecnológicos clave que logran el desarrollo de una amplia gama de nuevos materiales, productos, procesos y servicios de mayor valor añadido, como nanotecnología, biotecnología, materiales avanzados, materiales sostenibles y tecnologías avanzadas.
Una de las áreas de investigación viene de la mano con las restricciones de la Unión Europea sobre el plástico de un solo uso, por lo que se busca implementar la utilización de polímeros naturales y soluciones no plásticas para utilizarlo en el packaging.
Asimismo, trabajan con alternativas de recubrimientos para la extrusión o inyección de propiedades barrera que los materiales necesitan y que no afecten en el ciclo de la economía circular. Así como en el control y caracterización de envases en su permeabilidad y sellabilidad, crean sistemas inteligentes de caducidad para reducir el desperdicio de alimentos, aprovechan los residuos para la obtención de polímeros y aditivos usados en plásticos. A través del ecodiseño, impulsan la creación de envases sostenibles con menor impacto ambiental.
Para lograr todos los retos que se ponen con la implementación de normas y leyes, AIMPLAS asesora en análisis de causas de fallo, rotura o problemas de funcionalidad. Llevan a cabo un control y caracterización de envases respecto a fugas, roturas, estanqueidad, compatibilidad química, sellabilidad, entre otros.
Apoya en la mejora de propiedades a través de mezclas de polímeros, aditivación y modificación de polímeros y de las condiciones de procesado, de igual forma, realizan informes técnicos para arbitrajes y peritaciones, y formación en materiales, procesos y caracterización de materiales plásticos.
