Desarrollan un bioplástico con celulosa y cera de abejas para elaborar envases alimentarios degradables

Un equipo de investigación liderado por el Instituto de Hortofruticultura Subtropical y Mediterránea ‘La Mayora’ (IHSM, UMA-CSIC) en Málaga ha desarrollado un bioplástico a partir de celulosa y cera de abejas. Por sus propiedades de barrera frente a la oxidación, la humedad o la pérdida de frescura, podría emplearse para conservar frutas y verduras listas para consumir, frutos secos o deshidratados que pueden enranciarse o productos de panadería crujientes como panes y picos.

Los expertos obtuvieron este material mezclando celulosa, la fibra vegetal que aporta rigidez a las plantas, con glicerol, un líquido incoloro y viscoso que se obtiene a partir de aceites vegetales y que se utiliza como plastificante porque aporta flexibilidad. Como novedad, se sumó a esta matriz cera de abejas en distintas proporciones hasta conseguir unas láminas delgadas, transparentes y biodegradables.

Lámina de bioplástico de celulosa, glicerol y cera de abeja. Imagen: IHSM.

En laboratorio, el compuesto resultante actuó de forma similar al polietileno, el plástico más común, derivado del petróleo, que se usa ampliamente en envases, bolsas o botellas. “Se mejoraron las propiedades más importantes para conservar alimentos, como la resistencia al agua, a grasas y a la transmisión de oxígeno. Este bioplástico se parece más al polietileno que a la celulosa de partida”, explica a la Fundación Descubre la investigadora del IHSM ‘La Mayora’ Susana Guzmán, responsable del estudio. 

Los resultados aportan nuevos datos sobre el potencial que puede alcanzar la celulosa si se combina con otros compuestos naturales de la manera adecuada, abriendo el camino hacia soluciones de envasado alimentario más sostenibles.

Mejorando la barrera sin perder flexibilidad 

Este trabajo, en el que participan expertos del Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla, el Centro de Investigación y Tecnología Agroalimentaria de Aragón, el Departamento de Química Inorgánica de la Universidad de Málaga y el Instituto Italiano de Tecnología, da continuidad a una investigación previa en la que desarrollaron un bioplástico a partir de celulosa y glicerol. Aquella formulación mejoraba la flexibilidad de la matriz, lo que se conocen como propiedades mecánicas, no así la resistencia al agua o al oxígeno, las llamadas propiedades de barrera.

Manteniéndose en la línea de utilizar elementos naturales, en esta nueva fase los investigadores optaron por incorporar cera de abejas, que se usa como aditivo alimentario, el E-901, para recubrir o dar brillo a frutas, chicles o gominolas. “La literatura científica respalda sus propiedades de barrera. El reto era combinar ambos componentes de forma estable, ya que la cera repele el agua, mientras la celulosa es todo lo contrario, la absorbe”, matiza Guzmán.

El equipo aumentó progresivamente el porcentaje de cera de abejas hasta el 20% para evaluar el comportamiento del material. Imagen: Freepik.

Como detallan en el artículo ‘Plasticized cellulose bioplastics with beeswax for the fabrication of multifunctional, biodegradable active food packaging’ publicado en la revista Food Hydrocolloids, los científicos emplearon un método llamado drop-casting para formar las láminas de bioplástico. Consiste en disolver la celulosa con glicerol por un lado, y cera de abeja dispersa en cloroformo por otra, depositando un volumen controlado de ambas mezclas sobre una placa de vidrio donde se dejaba secar lentamente hasta formar una película sólida.

El equipo aumentó progresivamente el porcentaje de cera de abejas hasta el 20% para evaluar el comportamiento del material. Las pruebas demostraron que con menos del 5% mejoraban notablemente las propiedades de barrera frente al vapor de agua y al oxígeno, además de aumentar la resistencia a grasas y aceites. También bloqueaba la radiación ultravioleta, relevante en la conservación de alimentos.

Con respecto a las propiedades mecánicas, las láminas con cera fueron menos flexibles y resistentes que las que solo contenían celulosa y glicerol, pero siguieron mostrando valores comparables a los del polietileno. A partir del 10%, el material perdía transparencia y se volvía más frágil, por lo que los expertos fijaron el 5% como un equilibrio razonable entre funcionalidad y estabilidad.

Pruebas con rodajas de pera

Para evaluar la usabilidad real, el equipo utilizó el bioplástico para cubrir rodajas de pera. Tras dos semanas de refrigeración, las muestras conservaban mejor el peso, color y capacidad antioxidante de la fruta que las almacenadas sin cubierta, con resultados similares a los del plástico común. Además, las pruebas de migración mostraron que hasta un 5% de cera se mantiene dentro de los límites europeos de seguridad alimentaria, lo que implica que no existe riesgo de contaminar el contenido.

Bioplástico de ceras sobre un fragmento de cera de abeja natural. Imagen: IHSM

En cuanto a la biodegradabilidad, las láminas se descompusieron en agua de mar en menos de 30 días, incluso en las formulaciones más ricas en cera. “Esto no ocurre con los derivados del petróleo, que resistirían centenares de años sin degradar y fragmentándose”, subraya la responsable del estudio.

Los resultados de esta investigación amplían el conocimiento científico sobre cómo optimizar la combinación de sustancias naturales, renovables e inocuas en contacto con alimentos para generar plásticos funcionales, biodegradables y más sostenibles que los derivados de fuentes fósiles. El reto está en el método de fabricación, pues de momento no es viable a escala industrial.

El trabajo ha contado con financiación de la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación de la Junta de Andalucía y fondos propios del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).

Reportaje: La cera de abeja, del panal al envase sostenible

Referencias

Pedro Florido Moreno, José J. Benítez, Jaime González Buesa, José M. Porras Vázquez, Jesús Hierrezuelo, Montserrat Grifé-Ruiz, Diego Romero, Athanassia Athanassiou, José A. Heredia Guerrero, Susana Guzmán Puyol. ‘Plasticized cellulose bioplastics with beeswax for the fabrication of multifunctional, biodegradable active food packaging’. Food Hydrocolloids, 2025.

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