Tras más de un año de ejecución, la iniciativa ha optimizado las condiciones de desarrollo del nuevo material y caracterizado sus propiedades mecánicas, antimicrobianas, térmicas y de biodegradabilidad. El próximo desafío es escalar su producción mediante extrusión y evaluar su desempeño para aplicaciones de packaging.
A poco más de un año del inicio del proyecto, un equipo de la Facultad de Ciencias de la Universidad Católica de la Santísima Concepción (UCSC) avanza en el desarrollo de un nuevo material biobasado elaborado a partir de residuos agrícolas. La iniciativa ha permitido optimizar su formulación y caracterizar propiedades mecánicas, antimicrobianas y térmicas, además de evaluar su biodegradabilidad.
El proyecto “Desarrollo de un nuevo material antimicrobiano, biodegradable y térmicamente estable, apto para extrusión y aplicación en packaging”, financiado por FONDEF IDeA I+D 2025, comenzó su ejecución en julio de 2025. La investigación es liderada por las doctoras Carolina Quezada, Fabiola Valdebenito y Elizabeth Elgueta, y cuenta con la participación de un equipo multidisciplinario.
Uno de los investigadores que se incorporó al proyecto es Francisco Vásquez, ingeniero civil en biotecnología y doctor en Ciencias Forestales, quien se desempeña como investigador postdoctoral. Según explica, uno de los principales avances alcanzados durante esta etapa ha sido mejorar la resistencia mecánica del material y validar su biodegradabilidad.
“El gran avance en el desarrollo del material biobasado es la resistencia mecánica, que se suma a las propiedades antimicrobianas ya estudiadas y establecidas. Además, se logró demostrar que es un material biodegradable a través de normas ISO, como era esperado”, señala Vásquez.
Propiedades que buscan competir con materiales convencionales
Los resultados obtenidos hasta ahora muestran que el nanocompuesto presenta características que podrían permitir su utilización como alternativa a materiales empleados actualmente en la industria del packaging. De acuerdo con las pruebas realizadas por el equipo, su desempeño mecánico resulta comparable e incluso superior al de algunos materiales convencionales utilizados como referencia en envases flexibles, entre ellos el polietileno de baja densidad.
A estas características se suman propiedades de barrera y mejoras en el comportamiento térmico. El material se desarrolla a partir de nanofibras de celulosa obtenidas en laboratorio a partir de residuos agrícolas, que posteriormente son incorporadas a un polímero para generar un material biobasado nanocompuesto.
La combinación de estas propiedades es relevante para el desarrollo de materiales destinados a envases, donde se requiere que el producto pueda mantener su integridad y cumplir determinadas condiciones de protección durante su fabricación, almacenamiento y uso.
Del laboratorio a una escala mayor
Uno de los principales desafíos que enfrenta actualmente el proyecto es determinar si las propiedades alcanzadas a escala de laboratorio pueden mantenerse cuando el material sea producido en una escala mayor.
Para avanzar en esta etapa, el proyecto adquirió un equipo de extrusión semipiloto, que actualmente se encuentra en proceso de instalación. Esta tecnología permitirá producir el material a una escala superior y evaluar su comportamiento mediante un proceso de transformación utilizado habitualmente por la industria de los plásticos.
“Estamos en verificación. Vamos a poder también dar el salto semipiloto y verificar que el proceso se pueda escalar”, explica el investigador.
Esta fase será clave para determinar si las propiedades obtenidas durante la formulación y caracterización en laboratorio se mantienen durante el proceso de extrusión. Los resultados permitirán, además, avanzar hacia niveles superiores de desarrollo y madurez tecnológica.
El escalamiento también permitirá evaluar las posibles aplicaciones del material. Si bien el proyecto contempla su utilización en packaging, sus características pueden ajustarse de acuerdo con los requerimientos de cada aplicación.
Por ello, el equipo considera comenzar con usos que presenten menores exigencias y, posteriormente, avanzar hacia envases que requieran mayores niveles de protección frente a factores como la humedad o el oxígeno.
Convertir residuos agrícolas en nuevos materiales
Uno de los elementos centrales de la investigación es el aprovechamiento de residuos agrícolas como materia prima para obtener nanofibras de celulosa. Estas fibras son posteriormente incorporadas al material, permitiendo transformar un recurso que actualmente puede tener poco o ningún valor comercial en un componente para nuevos productos.
Para Vásquez, este enfoque se relaciona directamente con el concepto de bioeconomía, al buscar que un residuo pueda adquirir un nuevo valor y ser reincorporado a procesos productivos.
“Al darle un valor agregado para sustituir otro componente que está en la industria química, disminuyes la huella de carbono”, sostiene.
Esta perspectiva adquiere especial relevancia en un contexto en que Chile ha impulsado regulaciones orientadas a reducir los impactos asociados a los plásticos y mejorar la gestión de los residuos. Entre ellas se encuentran la Ley de Plásticos y Productos de un Solo Uso y la Ley de Responsabilidad Extendida del Productor (REP), que establece obligaciones relacionadas con la gestión de residuos prioritarios, entre ellos los envases y embalajes.
Para el investigador, este escenario también representa una oportunidad para avanzar en la valorización de residuos provenientes de las industrias agrícola y agroforestal, reincorporándolos a nuevos procesos productivos.
“La idea es que esta bioeconomía genere un círculo virtuoso: partimos de una materia prima y luego el producto, mediante su biodegradabilidad, va a llegar al suelo y va a alimentar nuevamente al mismo producto que nos va a generar la materia prima”, explica.
De esta manera, el proyecto entra en una nueva etapa: después de optimizar y caracterizar el material a escala de laboratorio, el equipo se prepara para evaluar su comportamiento durante la producción mediante extrusión.
El próximo paso será determinar si el material biobasado mantiene sus propiedades durante este proceso de transformación y analizar su potencial para desarrollar nuevas aplicaciones, particularmente en la industria del packaging. El escalamiento permitirá así acercar los resultados obtenidos en laboratorio a condiciones más próximas a las de una producción industrial.
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