Envases alimentarios reciclables: control de calidad de los nanorecubrimientos
En toda la UE, más de 300.000 millones de envases no se reciclan cada año porque están compuestos por una mezcla de diferentes materiales. En cambio, los envases monomateriales son fáciles de reciclar. Sin embargo, es necesario recubrirlos con capas de barrera ultrafinas para proteger los productos delicados tan bien como lo hacen los materiales compuestos. Fraunhofer IPM está desarrollando un sistema de medición óptica que permite el control de calidad en línea de estas capas de barrera.
Fraunhofer IPM
Hoy en día, los envases para productos delicados de uso cotidiano suelen estar formados por compuestos plásticos, una mezcla de diferentes polímeros. Estos envases protegen los productos, como los alimentos o los productos farmacéuticos, de las influencias ambientales, como la difusión de oxígeno, desde la producción hasta el consumo. Aunque los materiales compuestos de polímeros cumplen estas funciones, no pueden reciclarse de forma económica. Ante la enorme cantidad de envases, el gobierno alemán y la UE han endurecido recientemente las normas de reciclabilidad de los envases. Como parte del proyecto de investigación RE-USE, cuatro institutos Fraunhofer están trabajando en nuevos enfoques de envasado que no dependen de los compuestos de materiales y, por lo tanto, pueden ser reciclados en mayor medida.
Capa de barrera ultrafina en envases monomateriales
En muchos casos, los revestimientos ultrafinos, por ejemplo de óxido de aluminio o dióxido de silicio, pueden desempeñar también la función de barrera de los polímeros. Los socios del proyecto están desarrollando un proceso destinado a hacer posible la aplicación de recubrimientos tan finos como 10 nanómetros que actúen de forma fiable como barrera. Estas capas son tan finas -y la cantidad de material secundario aplicado al envase real, por tanto, tan pequeña- que el envase puede reciclarse fácilmente como monomaterial.
La reflectometría infrarroja proporciona información sobre el grosor y la composición de las capas
Estas "superbarreras" sólo pueden producirse a gran escala si existen mecanismos fiables de control de calidad. Por ello, uno de los objetivos del proyecto de investigación, que tiene una duración de tres años, es un sistema de medición en línea que regule el proceso de recubrimiento y garantice así un control de calidad continuo. Fraunhofer IPM desarrollará una solución que permita comprobar a fondo (y también regular) el grosor y la composición de la capa de barrera durante el proceso de fabricación. Esta tecnología se basa en las propiedades espectrales características de los distintos revestimientos en la región de los infrarrojos. La radiación infrarroja de un láser de cascada cuántica que incide en la capa de barrera con un ángulo de rozamiento es capaz de "ver" la capa, es decir, las firmas espectrales tanto del revestimiento como del sustrato. Estas características espectrales pueden interpretarse para obtener información sobre el grosor y la composición química de la capa.
En otro proyecto financiado por el Estado federado de Baden-Württemberg, el equipo de investigación colabora con PLASMA ELECTRONIC GmbH para aplicar el proceso óptico-infrarrojo en la producción, utilizando un conjunto de sensores individuales extremadamente compactos como parte de un proceso industrial de recubrimiento con plasma para vasos. Esto permite un control de calidad del 100%.
Más información
El proyecto RE-USE (Recyclable Functional Packaging for the Food and Pharmaceutical Industry Based on Extremely-Thin Barrier Layers) se financia en el marco del programa PREPARE de la Fraunhofer-Gesellschaft.
Socios del proyecto
Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Procesos y Embalaje IVV
Instituto Fraunhofer de Electrónica Orgánica, Tecnología de Haz de Electrones y Plasma FEP
Instituto Fraunhofer de Técnicas de Medición Física IPM
Instituto Fraunhofer de Nanosistemas Electrónicos ENAS
Duración del proyecto
1 de mayo de 2022 - 30 de abril de 2025
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