Durante años, los residuos generados por la industria de alimentos han sido considerados principalmente un problema de gestión. Sin embargo, una parte de estos materiales contiene fibras, azúcares y otros compuestos que pueden convertirse en materias primas para fabricar nuevos productos.
Uno de los ejemplos más interesantes es el bagazo o pulpa residual de manzana, conocido técnicamente como apple pomace. Se trata del material que queda después de procesos como la extracción de jugo y que puede contener pulpa, piel, semillas y otras partes del fruto.
Una investigación publicada en 2019 por científicos del Swedish Centre for Resource Recovery de la Universidad de Borås, en Suecia, estudió precisamente la posibilidad de utilizar estos residuos para fabricar materiales de base biológica. El equipo desarrolló tanto películas delgadas como objetos tridimensionales mediante técnicas de moldeo por compresión.
El resultado es especialmente interesante porque demuestra que un residuo procedente de la transformación de alimentos puede convertirse en un material con características similares a las que se buscan en determinados productos de plástico, aunque todavía se encontraba en una fase experimental y no suponía una sustitución comercial directa de los plásticos convencionales.
¿Qué es exactamente el residuo de manzana?
El llamado apple pomace no es simplemente una cáscara de manzana. Es una mezcla de diferentes componentes que permanece después de extraer el jugo u otros productos de la fruta.
En el estudio de la Universidad de Borås, el residuo analizado contenía aproximadamente 55,47 % de azúcares libres. La fracción insoluble estaba compuesta aproximadamente por 29,42 % de hemicelulosas, 38,99 % de celulosa y 22,94 % de lignina.
Esta composición es importante porque la celulosa, las hemicelulosas y otros polisacáridos presentes en los residuos vegetales pueden contribuir a formar estructuras sólidas.
En otras palabras, lo que para una fábrica de jugos puede ser un residuo, desde el punto de vista de la ciencia de materiales puede contener una combinación de componentes aprovechables.
La fórmula experimental: ¿cómo se fabricó el material?
Uno de los aspectos más llamativos de la investigación es que los científicos no tuvieron que convertir primero el residuo en un plástico convencional.
El proceso comenzó con el lavado, secado y triturado del residuo de manzana, hasta obtener un polvo de partículas muy pequeñas. Para fabricar las películas, los investigadores utilizaron una mezcla basada en polvo de bagazo de manzana, glicerol y una solución de ácido cítrico.
En una de las formulaciones experimentales se utilizaron aproximadamente 2 % de polvo de bagazo de manzana, 7 % de glicerol respecto al peso del polvo y una solución de ácido cítrico al 1 %. La mezcla se calentó hasta unos 70 °C mientras se agitaba. Posteriormente, se extendió sobre una superficie para formar la película.
El glicerol cumplía una función importante como plastificante. Este tipo de sustancia ayuda a modificar las propiedades mecánicas del material, haciendo que las cadenas y fibras tengan mayor movilidad y permitiendo obtener una estructura diferente a la que tendría el residuo seco por sí solo.
Los investigadores también comprobaron que los propios azúcares presentes en la manzana podían actuar como plastificantes naturales.
Del polvo de manzana a objetos rígidos
La investigación no se limitó a fabricar películas similares a una lámina de plástico.
Los científicos también utilizaron moldeo por compresión para producir objetos tridimensionales o tableros de fibras (fiberboards). El residuo de manzana se introdujo en un molde y se sometió a presión y temperatura.
En los experimentos descritos en el estudio, el moldeo se realizó alrededor de 100 °C, utilizando una presión aproximada de 8 MPa durante 20 minutos. De esta manera se consiguió que las fibras y otros componentes del residuo se compactaran y formaran una estructura sólida.
Esto abre una diferencia importante respecto a un simple film biodegradable: el residuo puede utilizarse para crear materiales con cierta rigidez y volumen, lo que plantea posibilidades para objetos desechables, vajilla y determinados tipos de envases.
¿Qué tan resistente era el bioplástico?
Los resultados demostraron que las propiedades del material dependían considerablemente de la formulación utilizada.
En el caso de las películas fabricadas utilizando glicerol, los investigadores registraron una resistencia a la tracción de aproximadamente 16,49 MPa, acompañada de una elongación de alrededor del 10,78 %.
Cuando se utilizaron los azúcares naturales del residuo como plastificantes, las películas presentaron una estructura más conectada y una elongación mucho mayor, que llegó aproximadamente al 55,41 % en una de las condiciones estudiadas.
Para los objetos tridimensionales obtenidos mediante moldeo por compresión, los valores de resistencia a la tracción estuvieron aproximadamente entre 3,02 y 5,79 MPa, con elongaciones mucho menores, de alrededor de 0,93 % a 1,56 %.
Estos datos muestran que el material tenía propiedades mecánicas medibles, aunque no significa que pudiera reemplazar directamente a cualquier plástico utilizado actualmente en envases.
¿Podría utilizarse para fabricar envases?
Los propios investigadores señalaron como posibles aplicaciones la vajilla desechable o comestible y determinados tipos de envases para alimentos.
Sin embargo, hay que distinguir entre tener potencial para una aplicación y haber demostrado que el material está preparado para sustituir a los envases comerciales.
Un envase destinado a alimentos necesita cumplir muchos requisitos: resistencia mecánica, comportamiento frente a humedad, estabilidad durante el almacenamiento, barrera frente al oxígeno y otros gases, seguridad para contacto alimentario, capacidad de procesamiento industrial y un sistema adecuado de final de vida.
Por ello, que un material pueda moldearse en el laboratorio no significa automáticamente que pueda utilizarse mañana para fabricar envases a gran escala.
Un punto importante: biobasado no significa automáticamente biodegradable
Aquí aparece una de las principales precisiones que deben hacerse sobre este tema.
Es común utilizar las palabras bioplástico, biobasado y biodegradable como si significaran exactamente lo mismo, pero científicamente no son equivalentes.
Un material biobasado hace referencia principalmente al origen de sus materias primas. Puede proceder total o parcialmente de recursos biológicos.
La biodegradabilidad, en cambio, describe la capacidad del material para ser descompuesto mediante procesos biológicos bajo determinadas condiciones.
La Agencia Danesa de Protección Ambiental advierte precisamente que un plástico de origen biológico no necesariamente es biodegradable. También señala que la velocidad de biodegradación depende del ambiente, la temperatura, los microorganismos y las características del material.
Por eso, no es correcto afirmar que el estudio sueco de 2019 demostró un envase de manzana «100 % biodegradable». El trabajo demostró la fabricación de materiales de base biológica a partir del residuo de manzana y estudió sus propiedades, pero esa afirmación de 100 % de biodegradabilidad no aparece como el resultado principal demostrado por esa investigación.
Entonces, ¿de dónde viene lo de Dinamarca?
La confusión probablemente surge de otra investigación que sí tuvo lugar en Dinamarca y que obtuvo considerable atención por desarrollar un material descrito como 100 % biodegradable.
En junio de 2024, investigadores de la Universidad de Copenhague, junto con investigadores de Aarhus University, presentaron un nuevo biocompuesto fabricado a partir de almidón rico en amilosa procedente de cebada y nanocelulosa obtenida de residuos de la industria azucarera.
Este material fue diseñado para tener suficiente resistencia y flexibilidad como para utilizarse potencialmente en bolsas y diferentes tipos de envases.
Según la Universidad de Copenhague, los investigadores desarrollaron un material que puede descomponerse completamente en la naturaleza y convertirse en compost mediante la acción de microorganismos. La institución indicó que los primeros resultados se obtuvieron mediante prototipos de laboratorio.
Es decir, Dinamarca sí tiene una investigación relevante sobre un bioplástico 100 % biodegradable, pero su materia prima principal no es el residuo de manzana.
El bioplástico danés también tiene relación con los envases rígidos
El desarrollo danés resulta especialmente relevante para esta historia porque los investigadores no estaban pensando únicamente en películas delgadas.
El material basado en amilosa y nanocelulosa podía transformarse primero en pequeñas piezas o pellets y posteriormente procesarse y comprimirse para obtener diferentes formas. La Universidad de Copenhague señaló que se estaban explorando aplicaciones tanto en empaques flexibles como rígidos.
Entre las posibilidades mencionadas se encuentran productos como bolsas, bandejas y botellas, aunque en 2024 estos desarrollos todavía estaban en la etapa de prototipos de laboratorio.
La institución también informó que los investigadores colaboraban con empresas danesas de embalaje para desarrollar prototipos destinados, entre otras aplicaciones, al sector alimentario.
¿Por qué los residuos de manzana son interesantes para la economía circular?
El valor de investigaciones como la realizada en Suecia va más allá de fabricar un material alternativo.
La idea central es la economía circular: en lugar de considerar un residuo como el final de una cadena productiva, se intenta incorporarlo nuevamente al sistema como materia prima.
En la industria de jugos, por ejemplo, una parte importante del material vegetal queda después de extraer el líquido. Ese residuo contiene todavía fibras, azúcares y otros componentes que pueden tener valor.
El aprovechamiento de estos subproductos puede generar una segunda cadena de valor: primero se utiliza la manzana para producir alimentos o bebidas y posteriormente parte del residuo puede utilizarse para desarrollar nuevos materiales.
Este concepto de valorización de residuos agrícolas e industriales es ampliamente estudiado en el campo de los biomateriales y los envases sostenibles.
No se trata solamente de «reemplazar plástico»
Una de las cuestiones más interesantes de estos desarrollos es que no necesariamente buscan copiar exactamente todos los plásticos existentes.
Los materiales convencionales fueron diseñados para tener propiedades muy específicas: resistencia, flexibilidad, impermeabilidad, transparencia, estabilidad térmica y facilidad de procesamiento.
Un biomaterial basado en residuos vegetales puede tener otras ventajas y limitaciones.
En el caso del material de manzana estudiado en Borås, por ejemplo, la composición natural del residuo permitió fabricar películas y estructuras tridimensionales, pero las propiedades mecánicas variaban considerablemente dependiendo del lavado, el tamaño de las partículas y el plastificante utilizado.
Esto significa que una eventual aplicación industrial requeriría optimizar la formulación para cada producto concreto.
El desafío del agua y la durabilidad
Uno de los grandes retos de muchos materiales biobasados destinados a sustituir plásticos es conseguir un equilibrio entre biodegradabilidad, resistencia y estabilidad frente al agua.
Un material diseñado para degradarse con facilidad no necesariamente tendrá la misma resistencia que un plástico convencional durante meses de almacenamiento.
Por otro lado, si se modifica demasiado un biomaterial para hacerlo resistente al agua y más duradero, puede cambiar también su comportamiento al final de su vida útil.
La propia documentación de la Agencia Danesa de Protección Ambiental destaca que la biodegradación depende de las condiciones ambientales y que no basta con clasificar un material simplemente como «biodegradable» sin especificar dónde y en cuánto tiempo ocurre el proceso.
¿Estamos ante una alternativa comercial al plástico?
Todavía no.
La investigación sobre residuos de manzana constituye una demostración científica del potencial de estos residuos como materia prima para biomateriales, no una prueba de que todos los envases de plástico puedan sustituirse inmediatamente por este material.
La investigación fue publicada en 2019 y sus autores plantearon posibles aplicaciones en envases y vajilla.
La investigación danesa de 2024 tampoco significaba que el nuevo material ya estuviera disponible comercialmente a gran escala. La Universidad de Copenhague indicó que en ese momento los investigadores habían producido prototipos en laboratorio y que todavía trabajaban en el desarrollo de aplicaciones junto con empresas.
Esto es importante porque muchas noticias sobre nuevos biomateriales presentan los resultados de laboratorio como si fueran productos que ya están listos para llegar a los supermercados.
Una misma idea, dos investigaciones diferentes
Los dos trabajos, aunque utilizan materias primas diferentes, forman parte de una misma tendencia científica: buscar materiales para productos cotidianos a partir de recursos renovables y residuos de otras industrias.
Por un lado, la investigación sueca demostró que el residuo de manzana puede transformarse en películas y objetos tridimensionales mediante técnicas como el moldeo por compresión.
Por otro, el equipo danés desarrolló un biocompuesto basado en amilosa y nanocelulosa de residuos de la industria azucarera, con el objetivo de conseguir un material resistente y completamente biodegradable.
La combinación de ambas historias explica por qué el concepto de utilizar residuos agrícolas para fabricar materiales alternativos al plástico resulta tan atractivo, pero también muestra por qué es importante no mezclar los resultados de diferentes investigaciones.
El futuro: convertir residuos en materias primas
La investigación sobre el bioplástico de manzana representa una de las muchas líneas que buscan aprovechar los residuos agrícolas y alimentarios para fabricar materiales de mayor valor.
El objetivo no consiste simplemente en producir «plástico verde», sino en diseñar materiales que puedan integrarse en una cadena de producción más circular: utilizar recursos vegetales, fabricar productos, reducir el uso de materias primas fósiles y, cuando sea posible, facilitar una gestión adecuada al final de su vida útil.
Todavía existen retos relacionados con la resistencia, humedad, escalabilidad industrial, costos, seguridad alimentaria, estandarización y gestión de residuos. Además, la biodegradabilidad debe evaluarse bajo condiciones concretas y mediante métodos de ensayo adecuados.
Lo que sí está demostrado es que los residuos de manzana pueden dejar de ser únicamente un subproducto y convertirse en materia prima para fabricar nuevos biomateriales. La investigación publicada por la Universidad de Borås constituye una prueba experimental de ese concepto, mientras que el desarrollo danés de 2024 demuestra que otros residuos vegetales también pueden incorporarse a materiales diseñados para degradarse biológicamente.
En conclusión
La historia del bioplástico de manzana es real, pero necesita una precisión importante: el desarrollo de materiales rígidos a partir de residuos de manzana que sirve como base científica para esta noticia fue realizado en Suecia, no en Dinamarca, y fue publicado en 2019.
Los investigadores consiguieron convertir el residuo en películas y objetos tridimensionales utilizando sus propios componentes naturales, junto con procesos de plastificación y moldeo por compresión. Los resultados demostraron propiedades mecánicas medibles y plantearon posibles aplicaciones en envases y vajilla.
Dinamarca, por su parte, sí desarrolló posteriormente un material descrito como 100 % biodegradable, pero basado en cebada y residuos de la industria azucarera, no en manzanas. Ese desarrollo también se encontraba en fase de prototipo.
La conexión entre ambas investigaciones está en una idea común: los residuos agrícolas pueden convertirse en materiales útiles y formar parte de una economía más circular, reduciendo la dependencia de materias primas fósiles siempre que los nuevos materiales puedan demostrar, además de su origen renovable, un comportamiento ambiental adecuado durante todo su ciclo de vida.