Plásticos reciclados para grado alimenticio: migración de contaminantes

Continuando con la discusión del tema sobre el uso de plásticos reciclados para el empacado de alimentos, que iniciamos con nuestro artículo publicado el mes de junio, recordemos que los materiales plásticos utilizados como empaque y embalaje de alimentos no son del todo inertes y pueden interactuar  con el producto contenido.

¿Cómo y cuándo se promueve dicha interacción?  El primer contacto se da en el momento mismo de introducir al interior del empaque el producto (ya sea en bolsa flexible, o contenedor rígido), así como durante el uso y almacenamiento del artículo  e incluso en aquellos casos que el empaque ya vacío, pueda ser reutilizado en alguna aplicación secundaria para contener algún aceite, limpiador o detergente o cualquier otra sustancia que pueda implicar riesgo su contacto.

¿Y cómo podemos entender  la interacción entre el empaque y el producto?

La principal interacción se atribuye a la posible migración (o transferencia involuntaria de sustancias como aditivos, humedad, impurezas, contaminantes potenciales)  presentes en los componentes del  material de empaque que puede ser tanto virgen como reciclado, hacia el producto alimenticio, como se puede ver en la fig.1.

Entre los factores con mayor incidencia en la migración de posibles contaminantes que determinan el riesgo potencial de contaminación de alimentos a partir de plásticos de envases reciclados, se encuentran:

• Calor, a mayor temperatura mayor difusión de sustancias.  
• Tiempo, periodos largos de almacenamiento favorecen la migración.
• La composición química del producto alimenticio (alimentos grasos, ácidos acuosos, etc) afectará el comportamiento de difusión o migración de las sustancias contaminantes desde el empaque
• Tamaño de empaque, empaques más pequeños tienen proporcionalmente área superficial más grande, mayor migración por volumen de alimento.  
• Las propiedades de sorción o retención de una sustancia por el empaque (papel importante juega la cristalinidad del material plástico) mientras están en contacto. La capacidad de sorción es el parámetro que afecta la facilidad o dificultad de reciclado de los plásticos de embalaje. Los diversos factores que interfieren en el proceso de migración pueden identificarse en la fig.2

¿Cómo responden los diferentes plásticos a la posible migración de contaminantes?

La retención de los polímeros comunes de empaque disminuye en la siguiente secuencia:     PEN > PET > PVC > PS > HDPE > PP > LDPE

Por ello, desde un punto de vista de migración, el PEN,  PET y el PVC rígido son más fáciles de limpiar para su reutilización en aplicaciones de empaque y embalaje que los de PS y HDPE. Sin embargo, los polímeros como PS y HDPE que son más propensos a absorber contaminantes se pueden reciclar de preferencia en un ciclo cerrado de reciclaje de envases de contacto con alimentos, siguiendo el tratamiento previo eficiente que implica las etapas de separación, molienda, lavado que permita eliminar la mayor concentración de contaminantes que puedan estar presentes en estos materiales.

Para garantizar la seguridad del consumidor, es importante demostrar que el proceso de reciclaje elegido puede reducir todas las sustancias post-consumo a concentraciones similares a las de los materiales vírgenes o bien de acuerdo a los estándares de control establecidos por organizaciones como FDA. Esto requiere que el reciclador sea capaz de medir la composición y la concentración de sustancias típicas en plásticos post-consumo antes y después del reciclado.

¿Qué se puede hacer para minimizar la migración de posibles contaminantes para el uso de plásticos reciclados en empaque de alimentos?

Debido a la naturaleza permeable de los plásticos, la posibilidad de que los contaminantes químicos resultantes del mal uso o abuso posterior que se les da a los empaques plásticos permanezcan en los materiales reciclados y migren a los alimentos es una de las principales preocupaciones con respecto a la seguridad de los plásticos reciclados utilizados en las aplicaciones de envasado de alimentos.

Para ello el uso de material reciclado se debe considerar dentro de empaques o envases multicapa, como una capa que no esté en contacto con el alimento formando parte de una estructura  de varias capas de diversos materiales.  Los plásticos reciclados separados por una barrera efectiva o funcional, que puede estar constituida por un plástico virgen aceptable u otro material apropiado tal como el aluminio, que no represente preocupación con respecto a la migración de posibles contaminantes a los alimentos.

¿Qué se entiende por barrera funcional?

Una barrera funcional es una capa interna en una estructura multicapa en materiales y objetos en contacto con alimentos que evita la migración de sustancias o productos químicos liberados por los materiales que entran en contacto con los alimentos. La migración máxima de una sustancia no autorizada a través de una barrera funcional es de 0,01 mg / kg de alimento.

En el área del embalaje de plástico, se evalúan los diferentes comportamientos de migración de las estructuras mono y multicapa en términos de tiempo de retardo y de su influencia de la solubilidad de los migrantes en simuladores de alimentos. Mientras que las barreras al oxígeno o a los aromas deben evitar la difusión de estos compuestos en condiciones de uso, una barrera funcional también debe ser eficiente en las condiciones de procesamiento para evitar la difusión de sustancias cuando las capas de polímero están en contacto a altas temperaturas de procesamiento.

La efectividad de la barrera funcional depende de la naturaleza química y el espesor de la barrera, y las condiciones de uso.

Por lo tanto, es posible utilizar materiales reciclados detrás de una barrera funcional, aunque es necesario definir y validar tales barreras caso por caso, ya que su efectividad para evitar la migración dependerá del tipo de alimento, la temperatura y el tiempo de uso y las características de los materiales reciclados en la capa intermedia (concentración de posibles contaminantes y sus coeficientes de difusión.

¿Cómo podemos medir la efectividad de una barrera funcional?

La efectividad de la barrera funcional para proteger los alimentos de la migración depende de varios parámetros, que incluyen:

• Concentración y coeficiente de difusión de contaminantes en la capa reciclada.
• Naturaleza química y espesor de la capa de barrera.
• Condiciones de uso, incluido el tipo de alimentos envasados y la temperatura y el tiempo de uso.

Cuando consideramos materiales, como el vidrio (cualquier espesor) o ciertos metales (por ejemplo, papel de aluminio ≥ 8 μm), pueden asegurar el bloqueo completo de la migración, es decir hablamos de una barrera absoluta. Los materiales plásticos, sin embargo, son barreras parciales que pueden reducir la migración de sustancias por debajo de los límites de migración específicos.

Así el PET es un material plástico que a últimas fechas ha sido muy estudiado por sus propiedades y potencial aplicación como como barrera funcional y de acuerdo a la FDA, se pueden utilizar 25 micras de PET virgen como barrera funcional para una capa interna de plástico reciclado en condiciones de uso a temperatura ambiente y por debajo, mientras que para temperaturas más altas el espesor de PET virgen requerido es de al menos 50 micras, siempre que solo se utilicen residuos de envases de alimentos para fabricar la capa reciclada.

Así pues el uso y la selección de las diferentes barreras funcionales en el desarrollo de estructura multicapa, deberá ser previamente evaluada considerando las condiciones de aplicación. Por ello se aplican diversos procedimientos para validar a que espesor un cierto polímero funciona como una barrera funcional y eficiente ante la migración de contaminantes:

• Contaminación intencional de un polímero virgen con una concentración conocida de sustancias sustitutivas, que se utiliza para simular un plástico reciclado en el peor escenario posible en términos de contaminación.
• Prueba de migración con solventes que simulan alimentos en las peores condiciones previsibles de uso para determinar si el polímero virgen y el espesor utilizado para la capa de barrera son lo suficientemente efectivos como para evitar la migración del polímero contaminado.

Podemos concluir, que el uso de plásticos reciclados para el empaque de alimentos, es potencialmente viable, mediante estructura multicapa con la selección previamente validada de barreras funcionales adecuadas.