Retos medioambientales de la industria alimentaria

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Retos medioambientales
de la industria alimentaria
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© Fundación Tomás Pascual y Pilar Gómez-Cuétara
INSTITUTO TOMÁS PASCUAL SANZ
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ISBN: 978-84-7867-080-2
ISBN: 978-84-92681-52-5
Depósito Legal: M-12894-2012
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Retos medioambientales
de la industria alimentaria
Coordinadores
D.ª Sagrario Beltrán Calvo
Directora de la Cátedra Tomás Pascual Sanz-Universidad de Burgos.
D.ª María Luisa González San José
Coordinadora del ciclo de jornadas. Retos medioambientales de la Industria Alimentaria.
D. Alfonso Perote Alejandre
Director de Proyectos del Instituto Tomás Pascual Sanz.
Autores
Alba Bala Gala
Observatorio Punto Verde de Ciclo de Vida del Envase-Cátedra Unesco de Ciclo de Vida y Cambio Climático.
Escola Superior de Comerç Internacional (UPF). Barcelona.
María Dolores Bermejo Roda
Grupo de Ingeniería de Procesos a Presión. Universidad de Valladolid.
Danilo Alberto Cantero Sposetti
Grupo de Ingeniería de Procesos a Presión. Universidad de Valladolid.
Andrés Cerdá Casanoves
Consultor Senior. TAG Ingenieros Consultores, SL. Valencia.
Rocío Clemente Barreiro
Área de Tecnologías Ambientales. Fundación CTME. Miranda de Ebro, Burgos.
María José Cocero Alonso
Grupo de Ingeniería de Procesos a Presión. Universidad de Valladolid.
Ana M.ª Diez Maté
Área de Tecnología de los Alimentos. Departamento de Biotecnología y Ciencia de los Alimentos.
Universidad de Burgos.
Ángel Fernández Cuello
AITIIP Centro Tecnológico. Parque Tecnológico Cogullada. Zaragoza.
José María Fernández Ginés
Director de Innofood by Neuron. Parque Tecnológico de la Salud. Armilla. Granada.
María Fernández Polanco
Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente. Universidad de Valladolid.
Juan García Serna
Grupo de Ingeniería de Procesos a Alta Presión, Universidad de Valladolid.
Alberto Garrido Colmenero
Observatorio del Agua-Fundación Botín. Centro de Estudios e Investigación para la Gestión de Riesgos
Agrarios y Medioambientales de la Universidad Politécnica de Madrid.
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Cristina Gazulla Santos
Observatorio Punto Verde de Ciclo de Vida del Envase-Cátedra Unesco de Ciclo de Vida y Cambio Climático.
Escola Superior de Comerç Internacional (UPF). Barcelona.
Jaime González Buesa
AITIIP Centro Tecnológico. Parque Tecnológico Cogullada. Zaragoza.
Isabel Jaime Moreno
Área de Tecnología de los Alimentos. Departamento de Biotecnología y Ciencia de los Alimentos.
Universidad de Burgos.
Elena Madera Bravo
Responsable de Vigilancia Tecnológica de Innofood by Neuron.
Parque Tecnológico de la Salud. Armilla. Granada.
Emilio Molina Grima
Catedrático de Ingeniería Química de la Universidad de Almería.
Javier Muñoz Giner
Director General. TAG Ingenieros Consultores, SL. Valencia.
Yolanda Núñez Pérez
Área de Tecnologías Ambientales. Fundación CTME. Miranda de Ebro, Burgos.
Susana María Oliveira Leão
Observatorio Punto Verde de Ciclo de Vida del Envase-Cátedra Unesco de Ciclo de Vida y Cambio Climático.
Escola Superior de Comerç Internacional (UPF). Barcelona.
Perfecto Paseiro Losada
Departamento de Química Analítica, Nutrición y Bromatología. Facultad de Farmacia.
Universidad de Santiago de Compostela.
Víctor Peinado Canudo
AITIIP Centro Tecnológico. Parque Tecnológico Cogullada. Zaragoza.
Lorena Pereda Pereda
Área de Tecnologías Ambientales. Fundación CTME. Miranda de Ebro, Burgos.
Sara I. Pérez Elvira
Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente. Universidad de Valladolid.
Maribi Portal Diez
Technical Support & Development Specialist. Innovia Films Commercial Ltd.
Marín Pródanov
Departamento de Caracterización y Producción de Nuevos Alimentos. Instituto de Investigación en Ciencias
de la Alimentación (CIAL). Ciudad Universitaria de Cantoblanco. Madrid.
Ana Rodríguez Bernaldo de Quirós
Departamento de Química Analítica, Nutrición y Bromatología. Facultad de Farmacia.
Universidad de Santiago de Compostela.
Yuresky Rojas Rincón
R&D Project Manager. TAG Ingenieros Consultores, SL. Valencia.
Raquel Sendón García
Departamento de Química Analítica, Nutrición y Bromatología. Facultad de Farmacia.
Universidad de Santiago de Compostela.
Francisco Victoria Jumilla
Responsable de Fomento del Medio Ambiente y Cambio Climático. Comunidad Autónoma de Murcia.
Bárbara A. Willaarts
Observatorio del Agua-Fundación Botín. Centro de Estudios e Investigación para la Gestión de Riesgos
Agrarios y Medioambientales de la Universidad Politécnica de Madrid.
Maite Zazpe Cenoz
Departamento de Biomasa. Centro Nacional de Energías Renovables (CENER).
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Índice
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Prólogo
Ricardo Martí Fluxá
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Presentación
María Luisa González San José y Sagrario Beltrán Calvo
Sostenibilidad en la industria alimentaria
15
Concepto de sostenibilidad y desarrollo sostenible. Fundamentos
de diseño de procesos industriales sostenibles
Juan García Serna
27
La huella de carbono
Francisco Victoria Jumilla
55
El papel de la huella hídrica en la seguridad alimentaria
Bárbara A. Willaarts y Alberto Garrido Colmenero
65
Herramientas de sostenibilidad ambiental en productos
alimentarios. Caso práctico: proyecto LIFE HAproWINE
Yolanda Núñez Pérez, Lorena Pereda Pereda y Rocío Clemente Barreiro
Aprovechamiento de residuos de producción
en la industria alimentaria
79
Aprovechamiento de subproductos de la industria
agroalimentaria para la obtención de compuestos bioactivos
José María Fernández Ginés y Elena Madera Bravo
89
Nuevas tendencias en el diseño de procesos para
aprovechamiento de residuos alimentarios dirigidas a conseguir
una sociedad sostenible
María José Cocero Alonso, Danilo Alberto Cantero Sposetti, María Dolores
Bermejo Roda y Juan García Serna
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Tecnologías de separación por membranas para la revalorización
de subproductos alimenticios
Marín Pródanov
125
Opciones de aprovechamiento de los residuos de la industria
alimentaria de origen vegetal
Maite Zazpe Cenoz
139
Aprovechamiento energético de residuos: biogás
María Fernández-Polanco y Sara I. Pérez Elvira
Nuevas tendencias en el envasado de alimentos
y en la gestión de los envases
155
Situación actual del envasado de los alimentos
Isabel Jaime Moreno y Ana M.ª Diez Maté
173
Perspectiva actual y tendencias futuras de los envases activos e
inteligentes para alimentos
Jaime González Buesa, Víctor Peinado Canudo y Ángel Fernández Cuello
191
Aplicaciones de la tecnología RFID en el envasado de alimentos
Javier Muñoz Giner, Andrés Cerdá Casanoves y Yuresky Rojas Rincón
199
La funcionalidad de los “plásticos convencionales”, utilizando
films renovables y compostables
Maribi Portal Diez
211
Materiales en contacto con alimentos. Nuevos retos
Raquel Sendón García, Ana Rodríguez Bernaldo de Quirós y
Perfecto Paseiro Losada
227
Ecodiseño de envases
Cristina Gazulla Santos, Susana María Oliveira Leão y Alba Bala Gala
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Prólogo
Querido lector:
La preocupación de las sociedades de los países industrializados por el medio
ambiente es cada vez más notable, aunque sea una paradoja, ya que el bienestar de estas es, en parte, el responsable del deterioro medioambiental. No
obstante, es obvio que la preocupación existe y que se están tomando medidas para paliar los daños y para minimizar los efectos que la actividad industrial ejerce sobre los ecosistemas. Por ello, el respeto medioambiental se convierte en uno de los grandes pilares del desarrollo sostenible de cualquier tipo
de industria.
Las empresas alimentarias saben que también para ellas la gestión de los factores medioambientales son cada vez más relevantes, y probablemente en el
futuro estarán entre aquellos que determinen la sostenibilidad y competitividad de la empresa. La industria alimentaria genera grandes cantidades de
residuos de producción de naturaleza orgánica, constituidos principalmente
por aquellas partes de la materia prima que no son útiles en el proceso de elaboración y que pueden llegar a representar hasta el 85% del peso de la materia prima recibida. Estos materiales pueden ser desechados como residuos,
con el consiguiente coste económico, o pueden ser revalorizados como subproductos, con el consiguiente beneficio ambiental y económico.
Por otro lado, los envases y embalajes han pasado a formar parte de nuestro
modo de vida cotidiano, en muchos casos porque nos hacen la vida más cómoda, en otros porque son imprescindibles para aplicar determinadas técnicas
de conservación y protección de alimentos; hasta el punto de que se hace difícil imaginar la comercialización de un producto alimenticio sin algún tipo de
envasado. Todo esto supone una cierta paradoja, ya que, aunque el envasado
constituye una herramienta muy importante para conseguir alimentos seguros,
atractivos y cómodos, también puede tener un impacto negativo sobre el
medio natural si los envases no se gestionan de manera adecuada.
Los envases utilizados para los alimentos han ido cambiando a lo largo de los
años como respuesta a diversos factores. Hoy se puede seleccionar el envase
más adecuado para cada alimento y para cada situación, siendo parámetros
muy importantes a considerar en este momento, para la elección del envase
y de la tecnología de envasado: la sostenibilidad de los envases, la posibilidad
de reutilización o reciclado de los materiales, la interacción con el medio ambiente durante todo el ciclo del envase, etc.
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Sobre estos tres grandes temas, sostenibilidad de la industria alimentaria, aprovechamiento de subproductos y gestión de los envases, se habló durante el
pasado año 2011 en tres jornadas organizadas por la Cátedra Tomás Pascual
Sanz-Universidad de Burgos. Quiero aprovechar para felicitar al Departamento
de Biotecnología y Ciencia de los Alimentos de la Universidad de Burgos, y especialmente a las coordinadoras del curso, las Dras. María Luisa González San
José y Sagrario Beltrán, el apoyo y el interés que mostraron para que estas jornadas fueran todo un éxito.
La vocación de nuestro Instituto es dejar un legado que permita a cualquier interesado acceder a una fuente fiable de información, y este es precisamente el motivo por el que tú, lector, tienes este libro entre las manos. Que lo disfrutes.
Ricardo Martí Fluxá
Presidente Instituto Tomás Pascual Sanz
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Presentación
La preocupación de las sociedades de los países industrializados por el medio
ambiente es cada vez más notable. Este hecho es un tanto paradójico, ya que
el desarrollo del bienestar de estos países ha sido una de las causas principales
del deterioro medioambiental del planeta en el último siglo. No obstante, es
cada día más evidente que la preocupación medioambiental existe y, de hecho,
desde hace algunas décadas se están implantando medidas correctoras tanto
para paliar los daños ya causados como para eliminar, o al menos reducir significativamente, los efectos medioambientales negativos de las actividades industriales que los originen.
Los problemas medioambientales afectan a los ecosistemas, pero también repercuten notoriamente en el desarrollo de las sociedades e impactan en la economía local y global. Por tanto, el respeto del medioambiente es uno de los
grandes pilares del denominado desarrollo sostenible, modelo que se intenta
potenciar social, política y legislativamente.
Las industrias alimentarias, como parte del engranaje industrial del sector productivo, no pueden permanecer ajenas a su papel en el desarrollo sostenible
de las regiones y las comarcas. Por ello, deben velar por implantar o adoptar
formas de actuación que permitan cubrir las expectativas de todos sus clientes,
entre los que destacan las administraciones, con sus requisitos legales, y los
consumidores, que cada vez son más exigentes con aspectos vinculados al respeto medioambiental y social.
Estas consideraciones llevaron a la Cátedra Tomás Pascual Sanz-Universidad
de Burgos a organizar un ciclo de jornadas que abordaran los retos medioambientales más relevantes a los que se enfrenta la industria alimentaria. Las jornadas se centraron en tres de los aspectos que hemos considerado de mayor
interés: sostenibilidad en la industria alimentaria, aprovechamiento de residuos
de producción en la industria alimentaria y nuevas tendencias en el envasado
de alimentos y en la gestión de los envases. Para su desarrollo, tuvimos la oportunidad de contar con un buen número de expertos de prestigio internacional,
que compartieron su experiencia, sus conocimientos y los últimos resultados
de sus investigaciones con la nutrida audiencia que tuvieron las tres sesiones.
La culminación de cada jornada con una mesa redonda brindó asimismo la
oportunidad del debate, tratando temas puntuales planteados por profesionales, investigadores y gestores de la industria alimentaria. Los ponentes han
realizado un esfuerzo adicional recogiendo los contenidos de sus ponencias
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en diferentes capítulos, que la Cátedra Tomás Pascual Sanz-Universidad de
Burgos ha reunido en el libro que tienes en tus manos.
Los temas tratados en la primera jornada se recogen en los cuatro primeros
capítulos de este libro y abordan desde el propio concepto de sostenibilidad y
desarrollo sostenible hasta el desarrollo de un caso práctico utilizando herramientas de sostenibilidad en productos alimentarios, todo ello sin olvidar conceptos novedosos, como la huella de carbono y la huella hídrica.
Los capítulos 4 a 9 recogen los contenidos de la segunda jornada, que se
centró en el aprovechamiento de subproductos de la industria alimentaria. La
industria alimentaria genera grandes cantidades de residuos de producción
constituidos principalmente por aquellas partes de la materia prima que no
son útiles en el proceso de elaboración y que pueden llegar a representar hasta
el 85% del peso de la materia prima procesada. Estos materiales pueden ser
desechados como residuos, con el consiguiente coste económico, o pueden
ser revalorizados como subproductos, con el consiguiente beneficio ambiental
y económico.
Tradicionalmente, los subproductos de la industria alimentaria se han destinado a la alimentación animal y a la valorización agronómica, sin embargo,
en la actualidad surgen nuevas aplicaciones que conducen a productos de
mayor valor añadido. Entre los que se están desarrollando con más fuerza,
destacan la producción de energías renovables y la extracción de biomoléculas
e ingredientes alimentarios. Además, el futuro del aprovechamiento de subproductos de la industria alimentaria está ligado al desarrollo de nuevos procesos, como procesos enzimáticos, extracción con fluidos supercríticos, tecnologías de membranas, etc. Los capítulos 4 a 9 abordan tanto la revalorización
de varios tipos de subproductos de la industria alimentaria como algunas de
las nuevas tecnologías que se utilizan para ello. La revalorización de subproductos constituye un reto medioambiental y una oportunidad económica que
puede tener una repercusión favorable sobre la sostenibilidad y competitividad
de la industria alimentaria.
Los seis últimos capítulos de este libro recogen los contenidos de la tercera jornada celebrada bajo el título: “Nuevas tendencias en el envasado de alimentos
y en la gestión de los envases”. En ella se trataron diversas alternativas que el
envasado puede ofrecer a la industria alimentaria para mejorar la producción
y comercialización de alimentos, así como las principales estrategias para evitar
los problemas que han ido surgiendo en los últimos años a causa del gran aumento del uso de alimentos envasados. Los envases utilizados para los alimentos han ido cambiando a lo largo de los años como respuesta a diversos
factores. Así, se ha pasado del uso de materiales “naturales”, como los primitivos envases a base de materiales vegetales (como las calabazas), animales
(ya fueran tejidos o vísceras) y los recipientes de barro, hasta otros materiales
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Prólogo
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industriales, como vidrio, hojalata y plásticos, cada vez más sofisticados, llegándose a la amplia y variada oferta de materiales y diseños que caracteriza
la situación actual. Ante esta gran disponibilidad, es totalmente factible seleccionar el envase más adecuado para cada alimento y cada situación. En la selección tiene cada vez más peso la sostenibilidad de los envases, considerándose su reutilización, las posibilidades de reciclado, la compatibilidad
medioambiental, etc. Los últimos capítulos de este libro son una presentación
de algunos de los criterios para dicha selección, así como de diversas alternativas.
Queremos finalizar esta presentación expresando nuestro más sincero agradecimiento a todos los autores que participan en este libro. Entre ellos, además
de los ponentes de las jornadas de las que surgió este libro, se encuentran
otros investigadores y profesionales que han contribuido, con su experiencia
y saber, a la información que se pone a disposición del lector de este libro.
También queremos agradecer a Victorino Díez e Isabel Jaime su colaboración
en la organización de las jornadas que lo han originado.
Solo nos queda desear que la lectura sea provechosa para todos los interesados en los retos medioambientales actuales que la industria, en general, y
la alimentaria, en particular, tienen planteados.
D.ª María Luisa González San José
Coordinadora del ciclo de jornadas
“Retos medioambientales de
la Industria Alimentaria”
D.ª Sagrario Beltrán Calvo
Directora de la Cátedra
Tomás Pascual Sanz-Universidad de Burgos
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SOSTENIBILIDAD
EN LA INDUSTRIA
ALIMENTARIA
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Concepto de sostenibilidad y desarrollo
sostenible. Fundamentos de diseño de
procesos industriales sostenibles
Juan García Serna
El principal objetivo de este capítulo es
ayudar a comprender cómo un modo especial de entender y desarrollar la labor
de ingeniería puede promover el desarrollo sostenible de nuestro mundo hacia
un punto de sostenibilidad. Previo a comenzar con la definición de la disciplina,
de sus principios y herramientas, es interesante ver una perspectiva de la situación
actual del mundo, al ser la ingeniería sostenible una disciplina emergente en
medio de un mundo cambiante.
Desde que el ser humano existe y posee capacidad de raciocinio, ha buscado de manera intensa y continua el estado de bienestar. El estado de bienestar, desde mi
punto de vista, se consigue a través de
haber resuelto distintas necesidades básicas.
Así pues, los problemas de salud se han resuelto con medicinas adecuadas y con higiene, los problemas de abastecimiento con
un sistema de transporte y un acceso casi
universal a los combustibles, la informática
actual y las redes de comunicación han conectado el mundo casi al completo, los pesticidas y abonos han incrementado considerablemente el rendimiento de los cultivos,
los explosivos han facilitado en tiempo y
coste el acceso a materiales de construcción, los envases y embalajes la durabilidad
y facilidad de transporte y conservación de
alimentos y otros productos, y un largo etcétera, como se esquematiza en la figura 1.
La ingeniería sirve a este propósito facilitando la creación, producción y uso de un
gran rango de productos. En la actualidad
la idea de “producto” es casi cualquier
cosa que pueda ser comercializada, desde
una materia prima a un servicio final. De
ahora en adelante me referiré con el término genérico de “productos” a todos los
recursos utilizados, sean materiales o
energéticos, y también a los distintos servicios, ya que en definitiva también consumen materia, energía, fuerza de trabajo
y… tiempo, y pueden ser comercializados.
Los productos están en la base de las economías, aunque, en la época actual, la
economía no está sólo basada en productos. Pero el estado de bienestar sí parece sostenerse claramente en ellos.
La idea de sostenibilidad aflora en este
punto, ¿es el estado de bienestar que co-
NECESIDADES-PROBLEMAS
SOLUCIONES
- Medicamentos
- Transporte y combustibles
- Comunicaciones e
informática
- Pesticidas y abonos
- Productos de limpieza y
desinfección
- Explosivos
- Envases y embalajes…
ESTADO DE BIENESTAR
Figura 1. El estado de bienestar y su fundamento.
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nocemos, tal como lo conocemos, sostenible? (1).
Sostenibilidad es un estado donde la sociedad es capaz de satisfacer sus necesidades presentes alcanzando el estado de
bienestar, sin comprometer que las generaciones futuras sean capaces de satisfacer sus propias necesidades para alcanzar y/o mantener el estado de
bienestar, tal como se puede extraer del
informe de la Comisión Mundial del
Medioambiente y el Desarrollo “Nuestro
futuro común”, conocido como informe
Brundtland en 1987 (2). El desarrollo sostenible son las acciones orientadas a alcanzar la sostenibilidad.
Ampliando esta definición se deben tener
en cuenta ciertas palabras clave: sostenible,
desarrollo, presente y futuro, habilidad,
ínter e intrageneracional y comprometer/satisfacer; de este modo podríamos reescribir
la definición: “El desarrollo sostenible significa el aseguramiento continuo de unas
condiciones de vida dignas en lo que se refiere a derechos humanos, creando, expandiendo, incrementando, refinando y manteniendo el mayor rango de opciones y
posibilidades de vida en libertad. El principio
de justicia entre las generaciones presente
y futuras debe tenerse en cuenta a la hora
de utilizar los recursos medioambientales,
económicos y sociales. Además se debe
proteger escrupulosamente la biodiversidad
en términos de los ecosistemas, especies,
diversidad genética y, en general, todo
aquello que sea un fundamento de vida.
Por tanto, los cimientos de la sostenibilidad
radican en la igualdad, y los pilares de sustento son la economía, el medio ambiente
y la sociedad. Los encargados de gestionarlo serán los siete sistemas: social, administrativo, productivo, internacional, tecnológico, político y económico (figura 2) (2):
• Un sistema social que proporcione soluciones a las tensiones derivadas de desarrollos desequilibrados.
• Un sistema administrativo más flexible
y resiliente con capacidad de autocorrección.
• Un sistema de producción que, siendo
económicamente viable, respete la obligación de preservar la base ecológica y
social en el desarrollo.
• Un sistema internacional que fomente
modelos sostenibles de comercio y finanzas.
SOCIAL
Resolver tensiones
ECONÓMICO
Generar superávit y conocimiento
ADMINISTRATIVO
Capacidad de autocorrección
POLÍTICO
PRODUCTIVO
Toma de decisiones
Preservar la ecología
Green Engineering
TECNOLÓGICO
INTERNACIONAL
Nuevas soluciones
Green Engineering
Mercado y finanzas
Figura 2. La unión de los siete sistemas.
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• Un sistema tecnológico que pueda
buscar continuamente nuevas soluciones.
• Un sistema político que asegure una
efectiva participación ciudadana en la
toma de decisiones.
• Un sistema económico que es capaz de
generar excedentes y conocimientos
técnicos sobre una base autosuficiente
y sostenible.
El adjetivo “sostenible” ha sido utilizado
con distintos fines, como “limpio”, “respetuoso con el medio ambiente”, “eco”,
“beneficioso”, “verde”, entre otros, en
un gran número de disciplinas, como la
química, ingeniería, arquitectura, ecología, derecho, política, filosofía, etc.
Desafortunadamente, en muchos de los
casos se ha conseguido que el adjetivo
“sostenible” resulte un término manido y
carente de su verdadero significado.
Aceptando la hipótesis de que la sociedad
de bienestar actual se fundamenta en los
productos, es importante notar que el
mundo ha cambiado, está cambiando y
probablemente cambiará aún más década
tras década, y las necesidades de cada generación no son las mismas. Normalmente
nosotros buscamos un mayor estado de
bienestar siempre, lo que conlleva satisfacer un mayor número de necesidades
conforme pasa el tiempo. Unido a esto, y
afortunadamente, con el tiempo más y
más personas acceden al estado de bienestar, un estado de bienestar que, como
se puede inferir, cambia con el tiempo. Y
cambia con el espacio o localización geográfica. Por tanto, la sostenibilidad, como
estado final, es un estado dinámico.
En este punto me gustaría incluir una visión del mundo dada recientemente por
Thomas Friedman en su libro La Tierra es
plana (3). El autor justifica que el mundo
ha estado sometido a tres aceleraciones
a lo largo de la historia, todas ellas impulsadas por determinados avances en la sociedad e hitos históricos. Es curioso cómo
utilizando el indicador de producto interior bruto referido a la divisa de paridad
(Gross Domestic Product using Purchase
Power Parity, GDP PPP) en la línea temporal se pueden apreciar estas aceleraciones, como se muestra en la figura 3.
Hasta el año 1.000 d.C., el ser humano
trató de satisfacer las necesidades básicas,
no había un crecimiento real del capital.
Fue desde el año 1.000 d.C., hasta cerca
del siglo XIX cuando se produjo la primera
aceleración, motivada por el inicio del comercio, la navegación, etc. La revolución
industrial, es decir, máquinas, productos
químicos y derivados del petróleo impulsaron la segunda aceleración entre los siglos XIX y XX. Ha sido a partir de la década
de 1980 cuando el mundo ha experimentado una tercera aceleración impulsado
por las comunicaciones y computadoras,
entre otros factores. Esta aceleración tiene
una proporción similar de aumento que
la que hubo entre la primera y segunda
aceleraciones (4).
La sostenibilidad, como se indicó, no es
un estado único, es dinámico, depende
de un gran número de factores y claramente es dependiente de la posición geográfica y del momento histórico en que se
analice. Este punto es muy importante, ya
que habrá que analizar cada situación a
nivel local y también será necesario analizar el global mundial.
Normalmente cuando se alcanza un nivel
de estado de bienestar no se quiere
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7.000
Rev. 3
Producto interior bruto, PPP
6.000
5.000
4.000
3.000
2.000
Rev. 2
Rev. 0
1.000
0
0
200
400
Rev. 1
600
800
1.000
1.200
1.400
1.600 1.800
2.000
Año
Figura 3. Evolución del Producto Interior Bruto en tasa de paridad (PPP).
perder; la pregunta es si ¿el estado de bienestar que tenemos en algún país es excesivo y en otros inexistente? Porque el
estado de bienestar siempre tiende a mejorarse (lo cual tal como está concebido
implica mayor consumo de productos) y
lo que es más importante, el número de
personas que accede al estado de bienestar y/o lo mejora está creciendo, afortunadamente, de forma rápida. A esto
hay que unir que en el mundo actualmente somos cerca de 6.500 millones de
personas en 2010 y las previsiones de la
ONU para 2050 establecen una cifra de
9.000 millones de personas en un escenario normal de crecimiento vegetativo.
Desde 1950 la población prácticamente
se ha duplicado y la ONU prevé que desde
1950 a 2050 la población se haya triplicado (figura 4) (5). Este hecho confronta
directamente con la idea de que se reduzcan los consumos de materias primas
no renovables o emisiones de CO2, gases
de efecto invernadero, etc.
En el libro Plan B 4.0 se incluyen excelentes ideas para mejorar la eficiencia de
las distintas fuentes de energía que utilizamos, así como modificar nuestros hábitos de vida para ser más eficientes en
recursos materiales (6). Además se incluyen una gran cantidad de datos de
consumos globales de materias primas y
evolución de parámetros de control (CO2
en atmósfera, temperatura, etc.). El gráfico de Al Gore de la evolución dramática
de la temperatura en los últimos 100 años
es archiconocido y ha dado la vuelta al
mundo. El hecho que no se cita en casi
ningún sitio, pero que ya aparecía claramente destacado en el informe Brundlandt (2), es cómo han evolucionado en
las últimas décadas estos parámetros respecto a la población. En la figura 5 se representa la evolución real de estos pará-
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40
Alto
Población (miles de millones)
35
30
25
20
15
Medio
10
Cero
5
Bajo
0
2000 2025 2050 2075 2100 2125 2150
2175 2200 2225 2250 2275 2300
Figura 4. Previsiones de crecimiento de la población según Naciones Unidas.
2010
15,2
Temperatura (°C)
2050 450
Pronóstico lineal
400
15,0
350
14,8
300
14,6
250
14,4
200
14,2
150
14,0
100
13,8
50
13,6
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
Población (miles de millones de personas)
Temperatura
Concentración de CO2
Figura 5. Tendencia de temperatura y concentración de CO2 con la población mundial.
0
10,0
Concentración de CO2 (ppm)
15,4 1950
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metros y se observa su carácter casi lineal.
Es lógico pensar que a cada habitante del
mundo le corresponde un conjunto promedio de productos básicos que, por otra
parte, no va a cambiar mucho con el paso
del tiempo. Esto es, si pensamos en
nuestro consumo personal de carne entre
los 20 y los 70 años es casi constante, y
lo mismo será para el resto de la población.
Por tanto, la conclusión que se puede extraer es que, si queremos conseguir una
reducción en el consumo y/o emisión, la
actuación debe ser por dos vías: 1) reducción en nuestro estado de bienestar, aceptando un nivel inferior suficiente; 2) mejora clara de la eficiencia en el uso de los
productos.
Como Mahatma Gandhi señaló: “La diferencia entre lo que hacemos y lo que
somos realmente capaces de hacer sería
suficiente para resolver la mayoría de los
problemas mundiales”.
El mundo está en aceleración, y la aceleración hace que los tiempos se reduzcan.
Se tardó varios siglos en que la matemática llegase a Europa y la separación eran
unos cientos de kilómetros. Ahora alguien
descubre que unos caramelos reaccionan
violentamente al entrar en contacto con
una bebida espumosa y, en unos pocos
minutos, cientos de personas de todo el
mundo lo están viendo on-line y comprobándolo por sí mismos. Y, al margen de
este ejemplo grotesco, la ciencia está disponible on-line a nivel global, los datos
económicos y tendencias bursátiles o los
trending topics (es decir, en qué está interesado el promedio mundial en un preciso momento).
Aquí radica la globalización, soluciones locales se convierten fácilmente en soluciones globales, pero también… problemas locales pueden convertirse en
globales rápidamente. Valgan como ejemplos los últimos casos de enfermedades
contagiosas, como la gripe A, que cruzaron fronteras en semanas; o el caso de
la leche de bebé contaminada con melanina, un compuesto con alto contenido
en nitrógeno que se utilizó para incrementar fraudulenta y tóxicamente el contenido de proteína, que causó la muerte
a un gran número de bebés y contaminó
productos derivados en casi dos decenas
de países. También hay numerosos ejemplos de soluciones locales que llevadas a
nivel global son un problema. Por
ejemplo, hacia el año 2000 se comenzó a
plantear ¿por qué no cambiamos los tradicionales pozos petrolíferos por campos
de maíz? Y el maíz se comenzó a utilizar
para producir, junto con otros cultivos comestibles, biocombustibles. La solución
puede ser sostenible en algún país muy
excedentario en el cultivo y para una región próxima a la planta de biocombustible. Pero, cuando el maíz entra dentro
de la economía, no como bien comestible
sino como producto energético, se producen los casos de especulación sufridos
entre 2007 y 2009, el aumento de precios
y el empobrecimiento de muchas familias
y… más hambre. Y por eso, mientras
Thomas Friedman indicaba que la Tierra
está “aplanada” (3), David M. Smick avisa
de los peligros tras la economía global,
donde la “Tierra se curva”, pues la economía no se rige por los balances de materia donde todo lo que entra después
sale de manera predecible (7).
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Los periodos de aceleración conllevan un
importante número de cambios que
afectan positivamente al estado de bienestar general, pero, como se ha podido
comprobar, pasados unos años aparecen
sus problemas asociados. Así, por ejemplo,
el desarrollo industrial al inicio del siglo XX
ocasionó importantes problemas ambientales que se detectaron casi medio siglo
después. En la figura 6 se puede observar
la evolución de las leyes medioambientales
en Estados Unidos y cómo las pendientes
de cambio coinciden con las aceleraciones…, con un retardo de 50-70 años,
esa fue la capacidad de reacción tras
la aceleración 2.0, casi medio siglo de
retardo.
El comienzo del siglo XXI se ha caracterizado por una nueva aceleración, con una
revolución en las comunicaciones y la conectividad, la conexión global. ¿Cuáles
podrán ser las consecuencias y cuándo
aparecerán? ¿Tendrán que ver con la
identidad de los individuos? ¿Cuánto será
nuestro retardo en las medidas correctivas
si hay problemas?
Necesitamos proveer de soluciones innovadoras para resolver los problemas acuciantes del pasado, pero también que
estas soluciones sean lo suficientemente
geniales como para no crear problemas
globales en un futuro que ahora es ya
siempre a corto plazo.
Resumiendo, la sostenibilidad es un estado en que, como su propio nombre in-
Figura 6. Evolución del número de leyes medioambientales en Estados Unidos.
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dica, “una sociedad se sostiene” y lo hace
en un estado de bienestar.
raciones tener un “bienestar” al menos
similar.
Es importante analizar las premisas:
J.F. Kennedy indicaba que una sola persona puede cambiar el mundo. Y realmente lo estamos viendo, emprendedores como Steve Jobs, que en pocos
años ha cambiado la forma en que entendemos las comunicaciones móviles, o
como Larry Page y Sergey Brin, que pusieron boca abajo miles de años de historia en la que se recopilaba y clasificaba
información en bibliotecas desarrollando
Google, o como Mark Zuckerberg, que
puede ayudar a que se cumpla el sueño
de tener un millón de amigos, aunque
sea on-line en Facebook. Han sido revoluciones tecnológicas-sociales sometidas
a la aceleración 3.0 que, por tanto en 23 años han dado frutos. Disponemos
también de ejemplos medioambientales,
como en los 80, cuando se modificaron
cuasi simultáneamente las leyes contra el
uso de clorofluorocarburos (CFC) (culminando en el protocolo de Montreal,
1987) en todos los países, conteniendo
el problema de degradación extrema de
la capa de ozono.
1. Hay niveles de “estado de bienestar”.
2. Cuando alguien alcanza un estado de
bienestar intenta incrementarlo.
3. El número de personas aumenta casi linealmente.
4. El número de personas que alcanzan el
estado de bienestar aumenta… por
suerte.
5. Hemos basado el bienestar en productos.
6. Más personas necesitarán… más productos.
No pretendiendo ser una visión victimista,
aspira a ser más bien realista y apremiante. Es urgente que sepamos cuál es
nuestro límite de uso de recursos, generación de residuos, explotación de personas, etc.
Existen múltiples razones para la esperanza. Se necesita un cambio de mentalidad en los diseños, en las pautas de conducta y actuación. Como decía Albert
Einstein “los problemas importantes que
tenemos en el mundo actual no pueden
ser resueltos utilizando el mismo nivel de
conocimiento que se utilizó cuando se
crearon”. La solución estará en la creatividad. Pues será muy difícil convencer a la
mitad de la población mundial de que
está o estamos viviendo en un estado de
bienestar excesivo, de que estamos utilizando los recursos mundiales de manera
insostenible y que quizá debamos renunciar a parte de ese “bienestar” actual para
poder asegurar que en un futuro cercano
podremos nosotros y las siguientes gene-
Ingeniería verde o ingeniería
sostenible
Dentro de las definiciones posibles, la ingeniería verde se ha definido como el diseño, comercialización y uso de procesos
y productos viables tanto técnica como
económica y medioambientalmente que,
además de minimizar la contaminación en
su origen, reducen el riesgo para la salud
y el medio ambiente (8).
La ingeniería verde, más que una disciplina nueva, está orientada a transformar
las disciplinas y prácticas tradicionales de
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la ingeniería en otras nuevas que contribuyan a la sostenibilidad (9). La ingeniería
verde agrupa el desarrollo y la puesta en
marcha de productos, procesos y sistemas
viables técnica y económicamente, y que
a su vez promuevan el bienestar humano,
mientras protegen la salud y aumentan la
protección de la biosfera como criterios
básicos de diseño de soluciones de ingeniería.
Para poder desarrollar ingeniería en el
marco de un desarrollo sostenible es necesario:
1. Definir el concepto de sostenibilidad.
2. Conjunto de principios y postulados.
3. Disciplinas inspiradoras.
4. Modelos de gestión y herramientas de
sostenibilidad.
5. Casos de estudio.
Conjuntos de principios y
postulados
Se han enunciado una gran cantidad de
principios y postulados que sirven de guía
para el diseño. Un ejemplo de principio
simple y restrictivo es el principio de precaución: “Cuando se sospeche que una
actividad pueda causar daño a la salud
humana o al medio ambiente, se deben
tomar medidas cautelares, incluso cuando
las relaciones científicas causa-efecto no
se hayan establecido completamente”.
Paul Anastas y John Warner enunciaron
los 12 principios de la química verde, que
han servido de guía a muchos diseñadores en la última década (10, 11). La
gran importancia de estos principios es
que no fueron enunciados como una
utopía a la que debemos llegar, sino que
Anastas y Warner, químicos y consultores
reputados, hicieron un estudio de un gran
número de empresas que estaban haciendo las cosas bien, y de todas ellas destilaron estas pautas de diseño.
Asimismo, existen principios como guía
de ingeniería verde (12):
1. Mejor diseño: los diseñadores se deben
esforzar en asegurar que todas la entradas y salidas de materia y energía
son inherentemente lo menos peligrosas posible.
2. Prevención: es mejor prevenir la generación de residuos que tratarlos o limpiarlos cuando ya se han creado.
3. Optimizar energía: las operaciones de
separación y purificación se deben diseñar para minimizar las materias
primas y energía requeridas.
4. Máxima eficacia: productos, procesos
y sistemas de producción (PPS) deben
diseñarse para maximizar la eficiencia
en masa, energía, espacio y tiempo.
5. A demanda: PPS deben producirse a
demanda, en vez de creando almacenamientos innecesarios.
6. Preservar la complejidad: la entropía y
complejidad intrínseca de los sistemas
deben ser vistos como una inversión
cuando se estudian las alternativas de
reciclaje, reutilización o desecho no
pernicioso.
7. Ciclo de vida: durabilidad y no inmortalidad debe ser el objetivo de diseño.
8. Capacidad exacta: diseñar para capacidades innecesarias (“un diseño para
todo”) es un error de diseño.
9. Diversidad mínima de materiales: reducir el número de materiales diferentes utilizados en productos multi-
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componente como medio para promover el desensamblaje y conservar
su valor.
10. Intensificación de la energía: los PPS
diseñados deben incluir integración e
interconectividad de corrientes de
materia y energía.
11. Uso doble: los PPS deben ser diseñados para tener un rendimiento alto
en vida comercial y en su “vida posterior”.
12. Fuentes renovables: las fuentes de
materia y energía deben ser renovables en vez de agotables.
Como ejemplo, primero analicemos el
primer principio de mejor diseño, utilizando entradas de materia y energía inherentemente no peligrosas. William
McDonough, creador de la filosofía de diseño “De la cuna a la cuna”, explica en
una conferencia dedicada a este tema en
TED (www.ted.com, extremadamente recomendable la conferencia y la web)
cómo los patitos de goma, que se diseñan
para los niños, vienen con una etiqueta
en la que se indica claramente “este producto contiene productos químicos que
pueden producir cáncer, defectos en el
feto y otros efectos teratogénicos”, cuestionando si este es el tipo de productos
que queremos diseñar para nuestros hijos
(13, 14). Existen en la actualidad una gran
cantidad de polímeros basados en compuestos naturales, que no son tóxicos y
provienen de fuentes renovables (15-17).
Otro ejemplo sería el principio sexto, la entropía da idea del orden de los átomos, moléculas o partes de un sistema. A mayor entropía menor orden. Menor entropía
normalmente implica mayor funcionalidad,
es decir, si partimos de arena, la fundimos,
creamos vidrio, lo moldeamos y creamos
una botella. En cada fase la entropía disminuye, porque nuestro gasto energético aumenta. Hay que invertir energía en cambiar
la entropía, pero, y esto es lo importante,
se invierte energía tanto si la entropía aumenta como si disminuye. Porque, para
romper la botella necesitamos una energía,
y para moler sus pedazos, y para refundirlos, y para lanzarlos a una escombrera.
Entonces, si hemos invertido tiempo y
energía en conseguir la botella ¿por qué
nos empeñamos en “reciclarla” rompiéndola? ¿Cuánto es el valor del vidrio en comparación con el valor de la botella?
¿Podemos imaginarnos reciclar el David de
Miguel Ángel para recuperar sus 5,5 toneladas de mármol tirándolo y “escuchando”
cómo se recicla? No debemos. ¿En qué momento decidimos que queríamos este tipo
de reciclaje? El doctor Paul Palmer, en su
libro Yendo hacia el residuo cero, indica sin
tapujos cómo el negocio de las empresas
de basura estadounidenses era precisamente enterrar basura en vertederos;
cuando la gente comenzó a no tirar tanta
basura, estas empresas tornaron el negocio
hacia el reciclaje, concebido como recuperación del material, nunca de la función. En
países como Alemania y Finlandia, entre
otros, todos los envases tienen un precio
que es devuelto en su retorno. En Japón el
reciclaje se lleva al extremo, con decenas de
tipos de basura separable y con obligación
de separar.
Disciplinas inspiradoras
Existe un conjunto de nuevas disciplinas
que pueden aportar ideas creativas al diseño. Sin entrar en detalles, se enumeran
en la tabla 1 a continuación, dejando al
lector su profundización.
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Tabla 1. Principales disciplinas inspiradoras al diseño sostenible.
Disciplina
Inherently Safer Design
Green Chemistry
Green Engineering
Cradle to Cradle design
Resilience Engineering
Getting to Zero Waste
Biomimicry
Self-Assembly
Ecological design
Máximos representantes
Trevor Kletz (18)
Paul Anastas y John Warner (11)
David Shonnard (8), Eric Beckman
William McDonough y Michael Braungart (19)
Hollnagel E, Woods DD, Leveson N (20)
Paul Palmer (21)
Janine Benyus y Dayna Baumeister (22)
G.M. Whitesides (23)
Sim van der Ryn (24), Stuart Cowan, Todd NJ y Todd J.
Modelos de gestión y herramientas
de sostenibilidad
Existen varias herramientas de análisis de
sostenibilidad, entre las cuales destaca el
GRI (Global Reporting Initiative, www.globalreporting.org), que cuenta con miles
de empresas asociadas que lo utilizan. En
su análisis de sostenibilidad tiene en
cuenta y analiza la evolución de cada empresa a nivel económico, medioambiental
y social, con criterios transparentes, tanto
cualitativos como cuantitativos.
cerca y se pierde la perspectiva. Existen
objetivos globales, como son los ocho objetivos de desarrollo del milenio, que requerirán de un esfuerzo mayor, pero también proveerán de mayores recompensas.
El primero de ellos, “Erradicar la pobreza
extrema en 2015”, con seguridad contribuirá a la igualdad en el estado de bienestar, que está en la propia base de la
sostenibilidad, como el resto de objetivos
perseguidos.
Bibliografía
Corolario final
Es importante comprender las implicaciones de dos palabras suficientemente
manidas como son “sostenibilidad” y
“desarrollo sostenible”. Que no nos lleven
a engaño, no se puede conseguir sostener
la sociedad sólo por utilizar un producto
que ha sido mejorado un 1% en su consumo energético, o que ha dejado de
contener un compuesto químico tóxico,
o por dejar de utilizar nuestro coche y
pasar a utilizar el autobús urbano. Todas
estas son acciones que ayudan a un desarrollo más sostenible, pero se requiere
un cambio sustancial para llegar a la sostenibilidad global. A veces sólo se mira de
1. García-Serna J, Pérez-Barrigón L, Cocero MJ.
New trends for design towards sustainability in chemical engineering: Green engineering. Chemical Engineering Journal 2007;
133(1-3):7-30.
2. Brundlandt G. Our common future. Report
of the World Commission on Sustainable
Development. UN Geneva 1987; 208.
3. Friedman TL, Beláustegui I. La tierra es plana:
breve historia del mundo globalizado del
siglo XXI. MR ediciones, 2006.
4. Huete L, González-Alorda A. Thinking red,
Liderazgo en tiempos de aceleración, in
Conferencia Grupo Norte, Teatro Calderón
de Valladolid. 2006.
5. Nations U. www.un.org – Department of
Economic and Social Affairs. Population
Division. 2008.
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6. Brown LR. Plan B 4.0: WW Norton.
7. Smick DM. The world is curved. Pengim,
2008.
8. Allen DT, Shonnard A. Green engineering:
environmentally conscious design of chemical processes. Prentice Hall PTR Upper
Saddle River NJ, 2002.
9. Abraham MA, Nguyen N. Green Engineering: Defining the Principles Results
from the Sandestin Conference. Environmental Progress, 2003; 22(4):233-6.
10. Anastas PT. The transformative innovations
needed by Green Chemistry for sustainability. ChemSusChem, 2009; 2(5):391-2.
11. Anastas PT, Warner JC. Green Chemistry:
Theory and Practice. New York: Oxford
Science Publications, 1998; 1-135.
12. Anastas PT, Zimmerman JB. Design through
the 12 principles of green engineering.
Environmental Science and Technology
2003; 37(5):94A-101A.
13. McDonough W, et al. Applying the Principles
of Green Engineering to Cradle-to-Cradle
Design. Environmental Science and
Technology 2003; 37(23):434A-41A.
14. Braungart M, McDonough W, Bollinger A.
Cradle-to-cradle design: creating healthy
emissions - a strategy for eco-effective pro-
duct and system design. Journal of Cleaner
Production 2007; 15(13-14):1.337-48.
15. Vieira MGA, et al. Natural-based plasticizers
and biopolymer films: A review. European
Polymer Journal 2011; 47(3):254-63.
16. Cha DS, Chinnan MS. Biopolymer-based antimicrobial packaging: A review. Critical
Reviews in Food Science and Nutrition 2004;
44(4):223-37.
17. Appelqvist IAM, Debet MRM. Starch-biopolymer interactions. A review. Food
Reviews International 1997; 13(2):163-224.
18. Kletz T, Kletz TA. Process plants: a handbook
for inherently safer design. CRC, 1998.
19. McDonough W, Braungart M. Cradle to
cradle. New York: North Point Press, 2002.
20. Hollnagel E, Woods DD, Leveson N.
Resilience engineering: Concepts and precepts. Ashgate Pub Co, 2006.
21. Palmer P. Getting to Zero Waste. Portland:
Purple Sky Press, 2005.
22. Benyus JM. Biomimicry: Innovation inspired
by nature. Harper Perennial, 2002.
23. Whitesides GM, Grzybowski B. Self-assembly at all scales. Science 2002;
295(5564):2.418.
24. Van der Ryn S, Cowan S. Ecological design.
Island Pr, 2007.
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La huella de carbono
Francisco Victoria Jumilla
Introducción
La huella de carbono (carbon footprint,
en inglés) intenta representar las emisiones netas de gases de efecto invernadero medidos como CO2e (CO2 equivalente) que produce una organización, un
evento, las actividades de un ciudadano1,
la fabricación de un producto o la prestación de un servicio puesto a disposición
del consumidor.
La huella de carbono, quizás por conectar
con la principal preocupación ambiental
de los ciudadanos europeos, es uno de los
indicadores que ha alcanzado mayor difusión. En el mundo empresarial, su cálculo permite la comunicación de esfuerzos
voluntarios en responsabilidad ambiental,
así como fomentar la ecoeficiencia y la
comparación de productos, servicios y
procesos o benchmarking empresarial.
El desarrollo de la huella de carbono ha
sido especialmente rápido en el sector de
la alimentación. La cadena de producción
alimentaria y los servicios asociados suponen una importante fuente de emisiones. En los Estados miembros de la
Unión Europea (1) llega a suponer un
31% del total de sus emisiones.
En la mayor parte de países desarrollados,
numerosas empresas han empezado a informar de la huella de carbono de su actividad o la asociada a sus productos.
Importantes cadenas de supermercados
han puesto en marcha las primeras iniciativas para incluir la huella del carbono en
la información suministrada a los consumidores en los alimentos2. Schuttelaar &
Partners (2) analizan 20 iniciativas desarrolladas en este sentido, correspondientes a países europeos, Japón, Corea
y Estados Unidos. Las impulsadas directamente por la Administración son mucho
más escasas, quizás la más destacada es
la recogida en la reciente Loi Grenelle de
l’environnement3 de Francia (3), que se
plantea integrar la información dirigida al
consumidor sobre el contenido en carbono equivalente de los productos y su
embalaje, en el marco de una información
multicriterio que también incluiría la referente al consumo de recursos naturales y
el impacto sobre el medio natural4.
La huella de carbono aplicada a los alimentos expuestos en los supermercados
intenta reflejar las emisiones de CO2 generadas en la fabricación, envasado y empaquetado de un producto, así como en
el transporte hasta el supermercado.
Figura 1. Etiquetado de carbono para productos desarrollado por Carbon Trust. Fuente: www.carbon
trust.co.uk
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El objetivo último de todas estas iniciativas
es ayudar a que los propios consumidores
decidan qué alimentos comprar en base
a las emisiones generadas como resultado
de los procesos por los que han pasado
(4). Un producto con una mayor proporción de envases tendrá una huella de carbono más elevada, también los que provengan de países lejanos en modos de
transporte como el avión, porque es necesaria mayor cantidad de recursos energéticos para llegar hasta el consumidor.
emisiones exportadas representan un
25,3% y las importadas un 17,2%, con
lo cual serían exportadores netos de emisiones. En este marco, el carbono pasa a
ser uno de los temas centrales en el debate sobre la competitividad de los bienes
y servicios intercambiados en el mercado
internacional, siendo la huella de carbono
que estos producen en su ciclo de vida
una forma de exponer y a su vez asignar
las responsabilidades respectivas sobre el
cambio climático.
El interés de que los alimentos reflejen información sobre la huella de carbono es
consecuencia de la sensibilidad alcanzada
en relación al cambio climático por los
consumidores del norte y centro de
Europa, principales receptores de las exportaciones españolas, y esto se concreta
en encuestas semestrales, como el
Eurobarómetro (5), donde se manifiesta
que el cambio climático es uno de los problemas que más preocupa a los ciudadanos europeos.
Por otra parte, en los países europeos las
industrias que tienen obligaciones5 de limitación de sus emisiones (7) de gases de
efecto invernadero, actividades obligadas
al comercio europeo de derechos de emisión (grandes plantas productoras de
energía, fábricas de cemento, fábricas de
vidrio, etc.), representan sólo entre el 40
y el 45% de las emisiones totales de cada
país. Las actividades desarrolladas por los
llamados sectores difusos, el transporte
(excepto la aviación a partir de 2013), la
agricultura, la industria alimentaria, la
construcción, el sector residencial, la gestión de residuos, el comercio, etc., representan el restante 55-60% y, sin embargo, no tienen obligaciones legales en
relación con las emisiones de su directa
responsabilidad, como son, por ejemplo,
el consumo de combustibles fósiles y emisiones de proceso, las emisiones de metano en la digestión anaerobia de residuos, o las de óxido nitroso en la
desnitrificación de los abonos nitrogenados utilizados en la agricultura.
Junto a la razón anterior, que condiciona
el marketing y la comunicación empresarial, podrían apuntarse razones de comercio internacional. Como han señalado
Peters y Hertwich (6), los países incluidos
en el anexo I del Protocolo de Kioto
(países desarrollados a los que se asignaron obligaciones de reducción de emisiones en 2012 respecto a las que tenían
en 1990) exportan el 18,9% e importan
el 24,5% de sus emisiones internas de
CO2, por lo cual resultan ser importadores
netos. En cambio, en los países que no integran el anexo I (países en vías de desarrollo a los que no se les asignaron obligaciones de reducción de emisiones, pero
que ahora son los principales emisores
mundiales, como China o la India), las
En consecuencia, la comunicación voluntaria de emisiones o huella de carbono
que incentivará la reducción continuada
de emisiones es un buen instrumento
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La huella de carbono
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para implicar a estos sectores difusos e
impulsar la economía baja en carbono.
Por las razones anteriores, la huella de
carbono es ya un instrumento diferenciador en los mercados internacionales.
Competir con seguridad en estos mercados exige el aprendizaje y desarrollo de
este instrumento, pero hasta el momento
carecemos de directrices de la Administración ambiental europea o nacional
sobre la metodología a utilizar.
Metodología
Organismos no gubernamentales, como el
World Resources Institute y otros dedicados
a la normalización6, como la International
Organization for Standardization7 (ISO) y la
British Standards Institution8 (BSI), han intentado, desde el ámbito privado, cubrir el
vacío de legislación y regulación por parte
de las administraciones ambientales, normalizando o procedimentando la elaboración de la huella de carbono.
De las metodologías existentes a nivel internacional, el Protocolo de Gases de Efecto
Invernadero, Greenhouse Gas Protocol o
GHG Protocol (8), desarrollado por el World
Resources Institute y el World Business
Council9, y la Norma ISO 14064, editada en
español (9-11) por la Asociación Española
de Normalización (AENOR) como Norma
UNE- ISO 14064 de 2006, son las utilizadas
para el cálculo de la huella de carbono corporativa. También para empresas y administraciones, incluyendo la opción de territorios, es conocido el método Bilan
Carbone, balance de carbono (12), desarrollado por la Agencia Francesa de Medio
Ambiente y Control de la Energía
(ADEME)10. Más complejas, por estar basadas en el análisis de ciclo de vida, son las
orientadas a la huella de carbono de un
producto. Entre estas es muy conocida la
PAS11 2050:2011 Specification for the assessment of the life cycle greenhouse gas
emissions of goods and services (Especificación para la evaluación del ciclo de vida
de las emisiones de gases de efecto invernadero de bienes y servicios), establecida
por la British Standards Institution (13) en
2008.
En la gran mayoría de los casos, como
se señala en estas guías metodológicas,
es impensable, por el elevado coste y el
tiempo necesario, medir directamente
las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) que produce una acción
concreta. Por ejemplo, habría que instalar medidores en continuo en las chimeneas y demás focos de emisión como
los tubos de escape, y en el caso de las
actividades ganaderas, los animales tendrían que estar en recintos cerrados. Por
lo tanto, la única manera de estimarlas
es calcularlas a partir de datos indirectos, como son los datos de actividad
(número de vehículos utilizados, capacidad y distancia recorrida, cantidad de
toneladas de materiales adquiridas, número de animales en la granja). Los valores que permiten transformar estos
datos de actividad, que sí son fácilmente
medibles y demostrables, en emisiones
de gases de efecto invernadero, expresadas en carbono equivalente, se denominan “factores de emisión”.
La determinación de la huella de carbono
es sencilla. Los cálculos se basan en identificar la cadena de producción de la empresa (límites de proceso) y las fuentes de
emisión de GEI a lo largo del proceso.
Para obtener la emisión de GEI en cada
etapa del proceso tendremos que utilizar
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el factor de emisión que corresponda con
cada tipo de fuente. De una forma simplificada se puede expresar mediante la
siguiente ecuación:
Emisión de GEI (kg CO2e)
=
Fuente de emisión (kg, l, ha, kW/h)
x
Factor de emisión (kg CO2e/cantidad)
Los GEI son contabilizados en toneladas
de CO2e, tomando como referencia su potencial de calentamiento global (Global
Warming Potential). Para los seis gases
contemplados en el Protocolo de Kioto la
equivalencia en CO2 es la siguiente:
1
Dióxido de carbono (CO2)
21
Metano (CH4)
310
Óxido nitroso (N2O)
120-1300-12000
5700-11900
22200
Hidrofluorocarbonos (HFC)
Perfluorocarbonos (PFC)
Hexafluoruro de azufre (SF6)
La huella de carbono de
organizaciones: el GHG Protocol, la
Norma ISO 14064, Bilan Carbone y
protocolos sectoriales
Como se ha señalado, las metodologías habitualmente utilizadas para el cálculo de la
huella de carbono corporativa son el
Protocolo de Gases de Efecto Invernadero,
o GHG Protocol del World Resources
Institute y la Norma ISO 14064.
Una de las consideraciones fundamentales de estas metodologías y de cualquier
otra dedicada a la contabilidad de GEI es
decidir qué emisiones deben considerarse
para expresar el inventario de GEI o huella
de carbono.
Figura 2. Protocolo de Gases de Efecto Invernadero
(GHG Protocol) y Norma UNE-ISO 14064 de 2006.
Por lo general, las emisiones de GEI asociadas a una actividad, producto o servicio se pueden clasificar según se trate
de emisiones directas o emisiones indirectas. Las emisiones directas son emisiones de fuentes que posee o controla
la organización que genera la actividad,
producto o servicio. Las emisiones indirectas son emisiones que son consecuencia de las actividades que realiza la
organización, pero que tienen lugar en
fuentes que posee o controla otra organización.
Para ayudar a clasificar las emisiones directas e indirectas, el Protocolo de Gases
de Efecto Invernadero introduce el concepto de alcance 12. Con la denominación de alcance 1 se refiere a las emisiones directas (emisiones que son
responsabilidad de la empresa); en el alcance 2 incluye las emisiones indirectas
asociadas a la compra de electricidad
(emisiones realizadas por el fabricante
de electricidad), y en el alcance 3 se relacionan otras emisiones indirectas asociadas a la adquisición de materiales o
servicios necesarios (realizadas por los
fabricantes y transportistas de los materiales).
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organización, se computará como emisiones directas.
La ISO 14064, en su anexo B, incluye algunos de los ejemplos de actividades que
podrían producir “otras emisiones indirectas”, como son:
Figura 3. Esquema de los tres posibles alcances y
ejemplos de algunas de las emisiones que los componen. Fuente: Protocolo de Gases de Efecto
Invernadero.
Al igual que el Protocolo de Gases de
Efecto Invernadero, la Norma ISO
14064:2006, en cuanto a las emisiones a
considerar para el cálculo de la huella de
carbono de una organización, apuesta
por minimizar la incertidumbre en el
cálculo y en la información reflejada, por
ello considera que se han de contemplar
con carácter obligatorio13 sólo las que
surgen de fuentes de GEI, que son controladas por la organización (emisiones directas) y también las indirectas provenientes de la compra de energía eléctrica,
cuyos factores de emisión son públicos y
suministrados por instituciones oficiales.
El resto de emisiones indirectas, correspondientes a fuentes que no son propiedad de la empresa, presentan un alto
grado de incertidumbre que depende,
entre otros factores, de la tecnología y
fuentes de energía utilizadas en el proceso de fabricación en la región o país de
origen.
Dentro del conjunto de emisiones indirectas distintas de la compra de electricidad (otras indirectas), las del transporte
a los mercados son, quizás, las que presentan factores de emisión más fiables. La
fase de transporte a los mercados, si este
se realiza con medios pertenecientes a la
• Desplazamiento diario de empleados y
viajes de negocios.
• Transporte de productos, materias
primas, materiales, personas o residuos
por otra organización.
• Actividades contratadas externamente,
contratos de manufactura y franquicias.
• Emisiones de GEI provenientes de residuos generados por la organización,
pero gestionados por otra.
• Emisiones de GEI provenientes de las
fases de uso y fin de la vida útil de los
productos y servicios de la organización.
• Emisiones de GEI originadas en la producción y distribución de productos
energéticos, diferentes de la electricidad, vapor o calor, consumido por la
organización.
• Emisiones de GEI provenientes de la
producción de materiales primarios o
materias primas compradas, etc.
Una consecuencia de la falta de regulación por parte de la Administración es la
escasa fiabilidad de algunos factores de
emisión. Pensemos, por ejemplo, en la dificultad de admitir factores de emisión no
contrastados de “otras emisiones indirectas”, como pueden ser las asociadas a
la fabricación de envases u otros inputs
procedentes de países asiáticos. Por esta
razón, es fundamental que se dispongan
de bases de datos oficiales. Las bases de
datos de factores de conversión creadas
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por la propia Administración existen en
países como Francia en el marco de la iniciativa Bilan Carbone (14).
En nuestro país, a principios de 2011 se
presentaron en el Congreso de los
Diputados dos iniciativas parlamentarias
(15) que planteaban la necesidad de que
las administraciones impulsaran la huella
de carbono y que homologasen cuanto
antes los criterios con los que se elabora
y comunica la huella de carbono.
En relación con la poca fiabilidad que por
el momento pueden ofrecer algunos factores de emisión, hay que señalar que la
Norma ISO 14064 permite que la organización pueda excluir de la cuantificación
los sumideros o fuentes de GEI directas o
indirectas cuya contribución a las emisiones o remociones totales no sea importante y aquellas cuya cuantificación no
sea técnicamente viable ni rentable. En
este caso, bastará con explicar por qué se
excluyen de la cuantificación las citadas
fuentes o sumideros.
La hoja de cálculo del método Bilan
Carbone permite realizar informes con
tres tipos de resultados, de acuerdo con
los alcances considerados en la Norma
ISO 14064 y en el GHG Protocol: emisiones de alcance 1, alcance 1 + 2 y alcance 3.
En cuanto a la remoción o captura de carbono, sólo considera el carbono retenido
a largo plazo contenido en la madera que
se usa en la construcción, señalando que
se carece de información sobre muchos
aspectos del complejo mundo de los sumideros.
Figura 4. Balance de Carbono. Guía metodológica.
Fuente: Agence de L'environnement et de la
Maitrise de L’energie. Ademe.
Como se ha señalado, otro método desarrollado en nuestro entorno comercial es
el método Bilan Carbone, que muestra
cómo calcular las emisiones de GEI generadas tanto por las actividades de producción de bienes o servicios de empresas privadas, públicas o administraciones, como
por todas las actividades de un territorio.
Con independencia del marco general
que crean el GHG Protocol y la Norma ISO
14064, hay que destacar la existencia de
dos protocolos específicos para dos sectores, que son el del vino y el de la gestión de residuos.
Una diferencia importante con el GHG
Protocol y la Norma ISO 14064 es que incluye las hojas de cálculo que permiten
llevar a la práctica dichos cálculos y los correspondientes manuales de uso. La metodología, con su primera versión de
2004, ha sido mejorada hasta su última
versión de 2010.
El Protocolo Internacional del Cálculo de
Emisiones de Carbono en el Sector
Vitivinícola (16) ha sido elaborado en el
año 2008 por la Federación Internacional
del Vino (FIVS) con la colaboración del
Instituto del Vino de California (Wine
Institute of California), Viticultores de
Nueva Zelanda (New Zealand Winegro-
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wers), del Programa de Producción
Integrada de Vino de Sudáfrica (South
Africa’s Integrated Production of Wine
Program) y la Federación de Viticultores
de Australia (Winemakers Federation of
Australia).
Este protocolo permite que en la fase
agronómica de la elaboración del vino se
tengan en cuenta la captura de CO2 realizada por las estructuras permanentes de
la vid, es decir, las raíces y tronco (excluye
las hojas, fruto y ramas que se podan).
Figura 5. Protocolo Internacional del Cálculo de
Emisiones de Carbono en el Sector Vitivinícola y
Protocolo de cálculo de emisiones de GEI para la
gestión de residuos. Fuente: FIVS (Federación
Internacional del Vino) y ASEGRE (Asociación de
Empresas Gestoras de Residuos y Recursos
Especiales).
El otro protocolo sectorial de interés es el
Protocolo de Cálculo de Emisiones de GEI
para la gestión de residuos, elaborado por
la Asociación Francesa de Empresas por el
Medio Ambiente, EpE14 y editado en castellano en 2011 por ASEGRE-Asociación
de Empresas Gestoras de Residuos y
Recursos Especiales (17).
El inventario y cálculo de emisiones está
basado en el GHG Protocol y la Norma ISO
14064, aunque considera sólo tres gases
de efecto invernadero (CO2, CH4 y N2O).
Entre las categorías de emisiones, tiene en
cuenta las evitadas como resultado de las
actividades de reciclado y valorización.
Realiza también una estimación del secuestro de carbono en vertederos y en
compost de residuos.
Huella de carbono de un producto o
servicio. El análisis del ciclo de vida
(Life Cycle Analisis)
El análisis del ciclo de vida, ACV, es la metodología que permite medir el impacto
ambiental que un producto, proceso o actividad causa durante todas las etapas,
desde la extracción de las materias primas
hasta su residuo final una vez consumidos
o utilizados.
Las bases metodológicas del ACV de un
producto tratan de analizar los impactos
ambientales asociados a las entradas y salidas de materiales y energía en cada una
de las etapas. El desarrollo del ACV se originó casi simultáneamente en Estados
Unidos y Europa. El primer ACV fue realizado en 1969 por el Midwest Research
Institute (MRI) para la Coca-Cola, donde
la premisa fundamental fue disminuir el
consumo de recursos y, por lo tanto, disminuir la cantidad de emisiones15.
La huella de carbono de un producto es
un análisis del ciclo de vida simplificado.
El análisis del ciclo de vida contempla el
impacto ambiental que pueden producir
las emisiones, residuos, vertidos, energía,
etc., mientras que para la determinación
de la huella de carbono únicamente se
consideran las emisiones de gases de
efecto invernadero16.
Las cadenas de suministro son cada vez
más complejas, y para la fabricación de un
producto a veces son necesarios inputs de
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muchos países. Incluir en la suma total de
emisiones las generadas en otros países,
como, por ejemplo, las asociadas a la fabricación de envases y materias primas,
aumenta el grado de incertidumbre17 en
el resultado final; pero si además se pretende incluir las fases de uso por el consumidor y de gestión como residuo al final
de su vida útil, el nivel de imprecisión se
dispara.
La Norma ISO 14040:2006, cuya primera versión es de 1997 (18), y las
normas ISO relacionadas (19-21), son las
que establecen la metodología general
del análisis del ciclo de vida. Entre los
protocolos que adaptan esta metodología de ACV18 al cálculo de la huella de
carbono, destaca por la amplia difusión
que ha alcanzado en nuestro país, la
norma experimental puesta en marcha
por la British Standards Institution, PAS
2050:2008, Specification for the assessment of the life cycle greenhouse gas
emissions of goods and services (13).
Existen, no obstante, otros métodos e
iniciativas, como señala el estudio realizado por Ernst & Young y Quantis para
la Comisión Europea (22).
La PAS 2050 fue publicada por BSI en
200819. En su elaboración participaron diversos departamentos de la Administración pública británica, organizaciones
empresariales y expertos procedentes de
la universidad y la Fundación Carbon
Trust.
Un aspecto controvertido del cálculo de
la huella de carbono es la consideración
de la captura, secuestro o remoción de
CO2 que pueden llevar a cabo las actividades y productos basados en la fotosíntesis, como es el caso de la agricultura. La
Figura 6. PAS 2050:2011. Fuente: British Standards
Institution.
PAS 2050, a diferencia de la Norma ISO
1406420, no tiene en cuenta la determinación de estas posibles remociones.
Las remociones, como consecuencia del almacenamiento de carbono de carácter duradero en la biomasa de cultivos agrícolas,
como, por ejemplo, los frutales (tronco,
ramas y raíces principales), llegan a ser
cuantitativamente tan importantes que en
muchos casos, como veremos más adelante, pueden superan a las emisiones. La
PAS 2050 no sólo no contempla el secuestro en este tipo de biomasa agrícola,
excluye incluso el carbono secuestrado en
el suelo. Esto último, señala que lo hace
“temporalmente” hasta que se disponga
de información fiable al respecto21.
Para reflejar adecuadamente la capacidad
de secuestro de CO2 (tanto en la biomasa
como en el suelo) que llevan a cabo actividades basadas en la fotosíntesis, como
la agricultura, existe la posibilidad, dentro
del ámbito de la normalización destinada
al ACV, de desarrollar lo que se conoce
como “Product category rules” (PCR)22.
Estas normas de categoría de producto
son normas específicas para un grupo de
productos que complementan las instrucciones generales. Un PCR es, por tanto,
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una instrucción específica que desarrolla
la norma general y establece criterios concretos sobre diversos aspectos, como la
recogida de datos, los factores de conversión, etc.
Volviendo al cálculo de la huella de carbono de un producto según la norma PAS
2050:2011, un paso importante es la definición o establecimiento de los límites
que se van a considerar. Junto a este paso
se deben contemplar otros, como el mapa
de procesos o la definición de la unidad
funcional (cantidad típicamente producida
o consumida, por ejemplo, 1 kilo de
azúcar).
Los límites definen el alcance de la huella
de carbono y en consecuencia las etapas
del ciclo de vida y las entradas y salidas que
se ha decidido incluir. Los límites pueden
ser de B2C (Business-to-consumer), es
decir, desde la materia prima hasta el consumidor, pasando por la manufactura,
ventas, distribución, disposición final y gestión de residuos. Habitualmente se plantea
como B2B (Business-to-Business).
La huella de carbono se determina mediante la suma de las emisiones directas
e indirectas, expresadas como CO2e , que
se consideren en cada una de las etapas
de producción y, en su caso, consumo
que estén dentro de los límites que se han
definido.
La construcción del mapa de procesos del
ciclo de vida del producto, incluyendo
todos los materiales, energía y procesos y
definición de la unidad funcional, son otro
de los elementos básicos.
Para la determinación del mapa de procesos hay que identificar la relación de
actividades involucradas (por ejemplo,
fases agronómica, manufactura y enva-
sado, distribución final del producto, proceso de venta, uso por el consumidor y
gestión de los residuos generados) y la relación de materias utilizadas (como envases, fertilizantes y fitosanitarios en la
fase agrícola de su producción, conservantes, etc.).
Como se ha señalado, son necesarios dos
tipos de datos para determinar la huella
de carbono: los datos de actividad y los
factores de emisión. Los primeros se refieren a todos los materiales y consumo
de energía asociados al producto. Los factores de emisión facilitan la conversión de
estas cantidades en emisiones de gases
de efecto invernadero como CO2e.
Los datos de actividad y los factores de
emisión pueden proceder de emisiones
primarias o secundarias, según se refiera
a medidas hechas internamente o a datos
externos que no sean específicos del producto. Es una buena práctica utilizar principalmente datos primarios.
La huella de carbono es la suma de todos
los materiales, energía y residuos a lo
largo de todas las etapas que se consideren del ciclo de vida multiplicado por su
factor de emisión.
La PAS 2050 permite considerar sólo
fuentes que contribuyen con más del 1%
del total anticipado de las emisiones del
ciclo de vida de 1 kg de producto, unidad
de comercialización o unidad funcional.
No se consideran las contribuciones humanas al proceso, ni el transporte de los
consumidores a los puntos de venta.
A modo de ejemplo, se recogen a continuación referencias cuantitativas (23, 24)
sobre la huella de carbono de algunos
productos que ha sido elaborada según
PAS 2050.
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En el caso concreto de los productos lácteos se han publicado también referencias
de huellas de carbono (25): 1 kg CO2e /kg
de leche líquida, 1,32 kg CO2e/l de leche
envasada (el 75% es debido a las emi-
siones de la granja), 8,8 kg CO2e/kg de
queso y 1,1 kg CO2e/kg de yogur.
Otra norma de interés en fase de elaboración (26) es la Norma ISO 14067
Carbon footprint of products - Require-
Tabla 1. Huella de carbono de diversos productos e importancia de las diversas fases.
Producto
Fase de cultivo
Azúcar
granulada (+)
Vino p.x.
ecológico (++)
Vino p.x.
convencional (++)
Aceite
ecológico (++)
Aceite
convencional (++)
Producción
38%
61%
Transporte hasta
distribución
1%
17%
81%
11%
7,8%
91,8%
0,4%
43%
55%
2%
83,5%
16,1%
0,4%
Huella de
carbono CO2e
0,6 g por gramo
de producto
628 g por cada
0,5 litros
665 g por cada
0,75 litros
1.140,7 g por cada
litro en vidrio
5.495,5 g por cada
5 litros en PET
Fuente: Elaboración propia a partir de British Sugar UK & Ireland, Corporate Sustainability Report, 2009/10,
p. 12 (+) y EPEA, empresas de productos ecológicos de Andalucía (++).
Tabla 2. Huella de carbono de una lata de 330 ml (170 g CO2) de Coca-Cola fabricada en
Reino Unido contemplando todas las fases de un ACV.
Ingredientes
28%
Manufactura Envasado Distribución
17%
33%
11%
Venta
7%
Consumidor y desecho
4%
Fuente: Estudio realizado por Coca-Cola UK para una serie de sus productos. Disponible en: http://www.
cokecorporateresponsibility.co.uk/big-themes/energy-and-climate-change/product-carbon-footprint.aspx.
Tabla 3. Huella de carbono de una botella de 2 litros (500 g CO2) de Coca-Cola fabricada
en Reino Unido contemplando todas las fases de un ACV.
Ingredientes
13,3%
Manufactura Envasado Distribución
7%
56,4%
5,7%
Venta
17%
Consumidor y desecho
0,5%
Fuente: Estudio realizado por Coca-Cola UK para una serie de sus productos. Disponible en: http://www.cokecorporateresponsibility.co.uk/big-themes/energy-and-climate-change/product-carbon-footprint.aspx.
ments and guidelines for quantification
and Communications (Huella de carbono
de productos - Requerimientos y directrices para su cuantificación y comunica-
ción)23. Este proyecto de norma, basada
en la metodología de ACV de las normas
ISO y con referencias a otras normas
como la PAS 2050, detalla los principios,
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requisitos y orientaciones para la cuantificación y comunicación de la huella de
carbono de los productos (incluyendo los
productos y los servicios) con base en las
emisiones de GEI y remociones durante el
ciclo de vida de un producto24.
Por último, se puede señalar la intención
del Ministerio de Medio Ambiente de establecer las características básicas que
serán exigibles para la huella de carbono
de productos susceptibles de compra pública (27) por las entidades y organismos
de la Administración estatal. El plan de
contratación pública verde, aprobado por
Orden de Presidencia 116/2008, de 21 de
enero (BOE de 31 de enero de 2008), recoge como uno de los objetivos el “establecer una estrategia de compras públicas
que incorpore criterios obligatorios de
sostenibilidad y de lucha contra el cambio
climático”.
Neutralidad y compensación de
emisiones. La Norma PAS 2060
La compensación de emisiones de CO2
(Carbon offsetting) es el procedimiento
mediante el cual particulares y organizaciones de cualquier tipo tratan de neutralizar el impacto que sus emisiones de
gases de efecto invernadero generan.
Para esto se realizan o se apoyan económicamente proyectos que reducen esa
misma cantidad de emisiones en otro
lugar. La compensación de 1 tonelada de
gases de efecto invernadero constituye
una reducción neta de emisiones, ya que
las emisiones evitadas o capturadas mediante sumideros en cualquier parte del
planeta se entiende que cancelan las emisiones realizadas en cualquier otra.
Desde que el Vaticano adoptó en 2006 un
bosque de 17 hectáreas en Hungría para
compensar las emisiones de este pequeño
Estado, son numerosas las iniciativas empresariales de compensación25 enmarcadas en la comunicación de la responsabilidad social corporativa26 y el marketing
empresarial.
La compensación de emisiones ha sido
promovida, desde hace años, en Europa
y Estados Unidos por organizaciones no
gubernamentales27. Diversas voces críticas
han cuestionado la transparencia de muchos de los mecanismos de compensación
de emisiones. Dada la disparidad de
formas de compensación de CO2, y
puesto que se carecía de una legislación
europea o nacional específica, al menos
se debía empezar a crear instrumentos
que permitieran acreditar esas compensaciones.
La BSI hizo público en abril de 2010 una
nueva norma (28), la PAS 2060 “specification for the demonstration of carbon neutrality” (especificación para la demostración
de neutralidad de carbono). La norma se
aplica a todas las entidades que quieran demostrar que mediante reducciones y compensaciones se puede alcanzar la neutralidad de las emisiones generadas. Incluye
cualquier tipo de organización (empresas,
administraciones) y productos, servicios,
eventos, proyectos, edificios, e incluso ciudadanos. Para obtener la certificación de
neutralidad, con carácter previo, se ha de
calcular la huella de carbono.
La PAS 2060 exige que para determinar la
huella de carbono de una organización se
ha de utilizar la Norma ISO 14064 o el GHG
Protocol. Posteriormente se ha de elaborar
el plan de reducción de esta huella y, en su
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caso, compensación de las emisiones que
no han podido ser reducidas. En el caso de
productos, la huella de carbono se realizaría
conforme a la PAS 2050.
Figura 7. PAS 2060:2010. Fuente: British Standards
Institution.
En cuanto a las emisiones a incluir en la
huella de carbono, la PAS 2060 exige las
de alcance 1 y alcance 2, y para el caso
de los productos las de alcance 3.
Uno de los elementos más controvertidos
de esta norma es la relación de sistemas
de compensación que son aceptados.
Sólo son admitidos los activos de carbono
generados en el marco del Protocolo de
Kioto, los generados en el marco del
Comercio Europeo de Derechos de
Emisión y los asegurados por el gobierno
británico. También permite los activos procedentes de mercados voluntarios, como
el Gold Standard (GS) y el Voluntary
Carbon Standard (VCS).
En España, la Ley de Economía Sostenible28 ha incorporado a nuestro derecho
ambiental la compensación de emisiones29. El sistema de compensación, pendiente de desarrollo reglamentario, incluye
la posibilidad de incentivos como los recogidos en los artículos 70 y 103 de la Ley
de Contratos del Sector Público30. Por esta
razón, es de esperar que las empresas que
contraten con la Administración y quieran
obtener ventajas competitivas con respecto a otros licitadores participen en este
sistema de compensación para obtener los
certificados correspondientes, y esto podría generar beneficios para los potenciales sumideros, es decir, sector forestal y
agrícola, principalmente.
Asimismo, la reciente Ley 22/2011, de 28
de julio, de residuos y suelos contaminados31, en su disposición adicional décima32, “Sobre compensación de emisión
de gases de efecto invernadero en el
sector de residuos”, habla de establecer
por ley un sistema mixto que participaría
de la compensación y del intercambio de
cuotas de emisión de gases de efecto invernadero a modo de mercado entre administraciones encargadas de la gestión
de los residuos.
La huella de carbono en las
explotaciones y productos agrícolas
En el caso de explotaciones y productos
agrícolas es más adecuado hablar de balance de carbono (29) que de huella de
carbono. La fijación fotosintética de CO2
menos las emisiones necesarias para su
producción (laboreo, riego, manipulación
y transporte) determinarán el balance,
que en muchos casos será positivo.
Los árboles y cultivos agrícolas y la vegetación en general, por su capacidad fotosintética, remueven o retiran CO2 de la
atmósfera, almacenándolo y actuando así
como sumideros. Gracias al CO2 fijado se
producen los alimentos. Muchas especies
de interés agrícola se caracterizan por poseer una alta velocidad de crecimiento,
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incluso superior a la de numerosas especies de vegetación de tipo natural, lo que
se traduce en una mayor tasa de fijación
de CO2.
agrícolas utilizadas. La mayor parte de los
cultivos agrícolas, y especialmente los frutales, deben considerarse sumideros33
temporales de CO2 (30-32).
Un aspecto importante del comportamiento de los sumideros es el tiempo de
permanencia del carbono almacenado o
retirado de la atmósfera, ya que el CO2 removido por un sumidero puede volver a la
atmósfera por diversos mecanismos, como
por ejemplo los incendios de bosques.
Para determinar el balance de emisiones
y remociones de CO2 (balance de carbono) de una explotación dedicada al cultivo agrícola, se parte de la fijación de
CO2 (remoción), a la que se le restan las
emisiones de CO2 equivalente necesarias
para su producción.
La agricultura no se diferencia mucho de
un bosque, parte del CO2 que fija la
planta queda almacenado en el suelo gracias a sus raíces o a la incorporación de
restos de poda y cosecha, comportándose
como un sumidero a largo plazo, mientras que el CO2 necesario para el carbono
contenido en el crecimiento del tronco,
raíces y ramas principales se comporta
como un sumidero a medio plazo (como
mínimo tanto como el periodo de vida del
árbol, pudiendo prolongarse si se aprovecha esta biomasa como madera).
Relacionada con el concepto de sumidero
está el de emisión evitada. Por ejemplo,
las podas y otros subproductos se pueden
utilizar como biomasa, evitando la emisión de CO2 de los combustibles fósiles a
los que sustituyen.
Por tanto, la adecuada gestión de los cultivos agrícolas puede conducir, en muchos
de ellos, a un almacenamiento neto de
CO2, una vez descontadas las emisiones
realizadas para labores de campo, manipulación y transporte.
Este almacenamiento neto o capacidad
de sumidero varía de unos cultivos a
otros, dependiendo de su tasa de fijación
de CO2 y del nivel de emisiones realizado,
que a su vez depende de las prácticas
La metodología recomendada para el
cálculo de las emisiones de CO2 equivalente en explotaciones agrícolas es la
propuesta por la Norma ISO 14064, que,
al igual que el GHG Protocol, señala que
para el cálculo del balance de carbono
hay que contemplar obligatoriamente las
emisiones directas de CO2e (consumo de
combustible para el procesado en campo
del cultivo, en las que se incluye el labrado y demás intervención de maquinaria, así como los óxidos de nitrógeno
procedentes de la desnitrificación en el
suelo del abonado nitrogenado aportado) y las indirectas debidas a la compra
de energía eléctrica.
Al hablar de emisiones directas, los factores de conversión recomendados son
los publicados por el Panel Intergubernamental de Expertos para el Cambio
Climático (IPCC) y por el Ministerio de
Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino
en el Inventario Nacional de Emisiones.
Para las emisiones indirectas por compra
de energía eléctrica, los factores de emisión son, igualmente, los publicados por
la compañía suministradora en base a su
mix energético o los oficialmente publicados por organismos oficiales como el
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Instituto para la Diversificación y el Ahorro
de Energía (IDAE).
teria orgánica en el suelo (por ejemplo,
enterrando los restos de poda).
Aplicando la metodología señalada [ensayada en la Comunidad Autónoma de
Murcia en el marco de la iniciativa (33)
Agricultura Murciana como sumidero de
CO2] y tomando, a modo de ejemplo, un
cultivo de melocotoneros de 10 años de
edad (34), se obtiene un balance34 de carbono de 3,3 toneladas de CO2 por hectárea y año. Es decir, este sistema agrícola
mantiene un depósito de carbono (sin
contar el incremento de carbono en el
suelo) que aumenta cada año, gracias al
crecimiento del árbol, como media en 3,3
toneladas de CO2 por hectárea.
La agricultura tiene, por tanto, unas
enormes posibilidades de colaborar en la
mitigación del cambio climático, manteniendo balances de carbono positivos
como el señalado e incluso mejorándolos35, incrementando el carbono contenido en el suelo (35, 36).
Basándonos en este ejemplo, la hectárea
de melocotoneros habrá almacenado en
10 años, y sólo en la raíz, tronco y ramas
principales de los árboles, unas 35 toneladas de CO2. Si esa hectárea dejara de
cultivarse se perdería este cultivo y se liberaría de golpe a la atmósfera todo lo
capturado en la biomasa durante los 10
años y probablemente gran parte del acumulado en el suelo. Si no se aprovecha
esta biomasa (raíz, tronco y ramas principales) y se inicia un nuevo cultivo, empezaría el ciclo para llegar a fijar la misma
cantidad, gracias al crecimiento de los árboles, una vez alcanzados los 10 años.
El servicio ambiental prestado durante
una década por esa hectárea de melocotoneros, que mantiene un depósito de
carbono en la parte permanente de la vegetación de 35 toneladas de CO2, es importante, pero más aún lo es cuando mediante diferentes prácticas podemos
conseguir que el carbono quede inmovilizado a más largo plazo en forma de ma-
Todos estos sencillos ejemplos muestran
algunas de las posibilidades que puede
tener la agricultura si se le compensa por
los servicios prestados en mitigación del
cambio climático.
El CO2 es un gas que se cotiza en los mercados. A modo de referencia, se puede citar
que en el mercado generado por la normativa europea de comercio de derechos de
emisión, durante buena parte del año 2011
la tonelada de CO2 mantenía un precio de
15 euros en las bolsas electrónicas de CO2
como SENDECO2 (www.sendeco2.com).
En este mercado no pueden comercializarse las toneladas de CO2 reducidas por
la agricultura, pero existen los llamados
mercados voluntarios y otras posibilidades
para el futuro como, por ejemplo, los llamados “proyectos domésticos”, creados
por la Ley 13/2010, de 5 de julio, por la
que se modifica la Ley 1/2005, de 9 de
marzo, y que regula el régimen del comercio de derechos de emisión de gases
de efecto invernadero36.
La figura del proyecto doméstico, creada
por la Ley 13/2010, supone abrir para los
denominados sectores difusos que no
están obligados por la Ley 1/2005 (industria alimentaria, agricultura, transporte,
construcción, comercio, etc.) un comercio
semejante al establecido para los sectores
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regulados, que hasta el momento ha probado su eficacia.
Sin duda, la opción más importante es
que la Política Agraria Común (PAC) incluyera una compensación por la prestación de este tipo de servicios ambientales.
En este sentido se han manifestado37 algunas iniciativas (15).
Millas de alimentos y huella de
carbono
En relación con la huella de carbono de
un producto es evidente, como se ha señalado anteriormente, que esta será más
elevada si se ha gastado mucha energía
de origen fósil en su producción y manipulación y, sobre todo, si son transportados desde larga distancia en modos de
transporte poco sostenibles, como el
avión. Los alimentos son uno de los productos más transportados en un mundo
globalizado. En Estados Unidos viajan
una media de 1.300-2.000 millas (2.1003.200 km) para llegar al consumidor
(37).
La presunción común de que los productos generados a nivel local en el país
de consumo tendrán una ventaja en términos de huella de carbono ha generado
importantes debates, y ha dado lugar a
términos como el de “millas de alimentos” y campañas de compras locales39. Sin embargo, las evidencias científicas demuestran que la eficiencia en
términos de CO 2 equivalente del conjunto de la cadena de suministro de un
producto puede ser mucho más importante y compensar con creces las emisiones asociadas con su transporte, sobre
todo si el medio de transporte no es el
avión. Un ejemplo son los tomates culti-
vados en España que se transportaban al
Reino Unido, para los que se demostró
que podrían tener una huella de carbono
menor que los tomates cultivados en el
mismo Reino Unido, debido a la energía
que se requiere para calentar los invernaderos de este país (37).
Un trabajo destacado, en este sentido, es
el de “Etiquetado de carbono en la exportación de los países con ingresos bajos:
exposición de problemas”, realizado por
Paul Brenton, Gareth Edwards-Jones,
Michael Friis Jensen (38).
Con independencia de la distancia, el elemento fundamental es el modo de transporte. Uno de los trabajos más recientes
es el realizado por el Instituto de
Investigaciones Agropecuarias de Chile:
“Huella de carbono en productos de exportación agropecuarios de Chile” (39).
Señala que la contribución a la huella de
carbono del transporte marítimo entre
países es relativamente bajo, pero se
transforma en dominante cuando es
aéreo40.
En cualquier caso, las emisiones procedentes del transporte son más destacadas
en la cadena de suministro de frutas
frescas y hortalizas, y en general productos agrícolas que requieren poca
transformación. El total de emisiones de
la producción de los alimentos agrícolas
de consumo en fresco es considerablemente bajo, así que, por definición, el
transporte será una parte destacada. En
cambio, en productos sometidos a procesamiento y refrigeración, como por
ejemplo los productos lácteos, el transporte será una parte muy pequeña de las
emisiones totales de la cadena de suministros.
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La huella de carbono en el marco de
la responsabilidad social
corporativa. Comunicación de la
responsabilidad ambiental, acuerdos
voluntarios e incentivos fiscales
Son numerosas las iniciativas desarrolladas
para crear una cultura de la responsabilidad ambiental en el ámbito de la lucha
contra el cambio climático. Son destacables las impulsadas en forma de acuerdos
voluntarios.
Un acuerdo voluntario se puede definir
como un acuerdo suscrito entre la Administración ambiental competente y las empresas o los representantes de un sector,
colectivo u organización determinada,
según la cual ambas partes se vinculan voluntariamente para el cumplimiento de
unos objetivos de protección ambiental.
Los acuerdos voluntarios reflejan la tendencia actual en la formación de consenso frente al enfoque tradicional de la
reglamentación y el control establecido
unilateralmente desde la Administración
ambiental.
Una de las ventajas de los acuerdos ambientales es el grado de libertad que permite a las organizaciones a la hora de
asumir compromisos ambientales. Este
hecho posibilita adaptar el esfuerzo ambiental a las características propias de los
sectores o de los tejidos empresariales. Es
por ello que, si se trata de impulsar cambios más sostenibles en las formas de producción y consumo en el plazo más breve
posible, la figura del convenio o acuerdo
voluntario ofrece muchas ventajas41.
Un aspecto importante, una vez realizados los esfuerzos voluntarios en responsabilidad ambiental, son las estrategias de
comunicación que se siguen para que
estos sean conocidos por las partes interesadas.
La Ley 27/2006, de 18 de julio, por la que
se regulan los derechos de acceso a la información, de participación pública y de
acceso a la justicia en materia de medio
ambiente (BOE n.º 171, de 19-7-2006),
ha recogido en su disposición adicional
duodécima, titulada “Difusión de información ambiental por operadores económicos”, un mandato a la Administración
para que promueva este tipo de información empresarial, señalando que “Las
Administraciones Públicas promoverán
que los operadores económicos, cuando
no estén legalmente obligados a ello, informen periódicamente al público sobre
aquellas de sus actividades o productos
que tengan o puedan tener efectos significativos sobre el medio ambiente”.
La información de los aspectos ambientales de la organización se produce
habitualmente en el marco de la comunicación de la responsabilidad social corporativa42.
Las empresas más avanzadas en responsabilidad ambiental han tratado de desarrollar verdaderas memorias ambientales,
es decir, documentos que de forma análoga a la memoria financiera intentaban
recoger de forma sistemática y objetiva
los principales efectos causados por su actividad en el medio ambiente, así como
las medidas adoptadas para reducirlos.
Las memorias ambientales han evolucionado hacia un nuevo informe corporativo
que, con la denominación “memoria de
sostenibilidad”, intenta informar sobre los
tres aspectos básicos que conforman el
desarrollo sostenible, es decir, aspectos
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económicos, sociales y medioambientales.
Las memorias de sostenibilidad se configuran como elemento diferenciador ante
la competencia y como garantía ante las
partes interesadas.
A mediados de la década pasada surgió
el primer intento de homogeneizar las reglas de elaboración de estas memorias de
sostenibilidad que realizó la Global
Reporting Iniciative43. Otras iniciativas destacables en este sentido son la creación
de una norma ISO44 y más recientemente
la recogida en la Ley de Economía Sostenible45.
Con independencia de las formas de comunicación de la responsabilidad, como
la GRI y las que ofrece la Ley de Economía
Sostenible, hay que señalar que siempre
ha existido otra vía de carácter oficial,
hasta ahora poco explorada, para que las
empresas pudieran comunicar sus esfuerzos en responsabilidad ambiental, que
es la de los Registros Mercantiles.
Los Registros Mercantiles tienen en el ámbito de la información medioambiental de
las empresas un destacado papel que no
debe limitarse a aplicar la obligación establecida en la legislación sobre contabilidad, consistente en que la información
ambiental sea reflejada en las cuentas
anuales46 de la empresa (40). Los registradores pueden certificar (41, 42) el esfuerzo ambiental de las empresas más allá
de las exigencias legales [inscripción en el
Registro Comunitario de Ecogestión
EMAS (43), obtención de etiquetas ecológicas, acuerdos voluntarios, compromisos de responsabilidad ambiental voluntariamente adquiridos, etc.], entre los
que estaría la huella de carbono de la organización o de sus productos o servicios.
La huella de carbono, como cualquier
otro esfuerzo empresarial de carácter voluntario, puede reflejarse en los Registros
en la correspondiente hoja de inscripción
como un dato adicional. Este reconocimiento registral, que aparecería tanto en
la web del Registro como en los documentos oficiales en papel que constituyen
este servicio público, se convertiría de esta
forma en una ventaja competitiva que estimularía los esfuerzos ambientales de las
empresas.
Una iniciativa de ámbito internacional de
interés es Carbon Disclosure Project
(CDP). El objetivo de la iniciativa es el
compromiso de las empresas para hacer
públicas las emisiones de GEI. En 2008 ya
era la base de datos sobre emisiones de
GEI más grande del mundo, incluyendo
2.400 de las empresas más importantes,
las cuales suponen el 26% de las emisiones antropogénicas globales. El CDP ha
comenzado a desarrollar un estándar para
la elaboración de informes sobre energía
y emisiones.
Es razonable suponer que después del desarrollo de un inventario de emisiones,
como es la huella de carbono, el siguiente
paso es establecer objetivos o metas de
reducción. Estos objetivos generarán reducciones de costes además de otras ventajas competitivas. En este ámbito en el
que son necesarias inversiones para mejora de procesos o para la implantación
de buenas prácticas son fundamentales
los incentivos fiscales47. Uno de estos incentivos fiscales de carácter ambiental de
mayor interés para empresas y organizaciones es el aplicado sobre el Impuesto de
Sociedades para inversiones en instalaciones destinadas a evitar o reducir la contaminación.
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La Ley de Economía Sostenible, en su
artículo 9248, introduce una nueva regulación de la deducción por inversiones
medioambientales en el Impuesto de
Sociedades. Esta nueva regulación eleva
la deducción al 8% para los periodos
impositivos que se inicien a partir de su
entrada en vigor, eliminando de esta
forma su prevista desaparición en 2012.
Esta nueva regulación es más avanzada
ambientalmente, al exigir para su aplicación el cumplimiento de la normativa vigente en los ámbitos de actuación al que
se destinan las inversiones, y que estas se
han de realizar para mejorar las exigencias establecidas en dicha normativa.
Para industrias y actividades no obligadas
por la normativa vigente al comercio de
derechos de emisión, entre las que hemos
señalado, se encuentra la industria alimentaria, las inversiones en reducción de
emisiones de gases de efecto invernadero
son esfuerzos voluntarios que van más
allá de las exigencias establecidas en la
normativa.
tipos de contaminación a los que se dedica
la deducción por inversiones ambientales.
Por otra parte, la Ley 34/2007, de 15 de
noviembre, de calidad del aire y protección
de la atmósfera, incluye en su ámbito de
aplicación las emisiones de gases de efecto
invernadero de las actividades recogidas en
el catálogo de actividades potencialmente
contaminadoras de la atmósfera (anexo IV
de dicha Ley). Entre las actividades del
anexo IV está la mayor parte de la industria alimentaria y la de bebidas alcohólicas.
En consecuencia, las inversiones asociadas
a la reducción de emisiones de gases de
efecto invernadero, incluidos los trabajos
de cuantificación de la huella de carbono,
deben considerarse entre las inversiones
ambientales a las que les es de aplicación
la citada deducción en el Impuesto de
Sociedades.
Conclusiones
Se mantiene con la nueva regulación la
obligación de que las inversiones estén incluidas en programas, convenios o
acuerdos con la Administración competente en materia medioambiental, quienes
deberán expedir la certificación de la convalidación de la inversión, sin la cual la
Administración Tributaria no aceptará las
deducciones practicadas. En este sentido,
la figura del acuerdo voluntario anteriormente comentada permitiría cumplir con
esta exigencia, al tiempo que impulsar la
implantación de una economía baja en
carbono.
La huella de carbono como medida de
las emisiones de gases de efecto invernadero de una actividad se está introduciendo como ventaja competitiva en el
mundo empresarial. La determinación de
la huella de carbono de una empresa es
un proceso relativamente sencillo, pero
la de un producto es mucho más compleja por la necesidad de incluir emisiones realizadas fuera del marco de producción, es decir, las asociadas al ciclo de
vida del producto, que incluye las emisiones generadas en la elaboración de las
materias primas utilizadas, e incluso las
que se producirán en la fase de uso y los
residuos generados por el producto y los
respectivos embalajes.
La Ley de Economía Sostenible contempla
la contaminación atmosférica entre los
La preocupación de la sociedad en los
países desarrollados en relación con el
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cambio climático y el hecho de que las
emisiones, no importa dónde se produzcan, contribuyen por igual al cambio
climático, ha llevado en los últimos años
a la puesta en marcha de numerosas iniciativas, la mayor parte relacionadas con
la alimentación, sector que, si se tiene en
cuenta toda la cadena de la alimentación,
tiene una destacada contribución a las
emisiones totales de cada país.
Muchas de estas iniciativas, así como los
procedimientos que se han elaborado,
son voluntarias, pero la tendencia es a
que se conviertan en exigencias, como se
ha empezado a imponer en los mercados
de destino por grandes cadenas de distribución.
En este marco se hace necesario generar
un sistema más uniforme y comparable.
Las metodologías en las que, por ahora,
se puede basar el cálculo de la huella de
carbono tienen todavía un largo camino
que recorrer para ir disminuyendo el
grado de incertidumbre y hacerla más
comparable.
La fiabilidad en la información es esencial
para que este sistema de contabilidad llamado huella de carbono y, en especial, los
sistemas de etiquetado derivados de él
cumplan con su papel de información a
los consumidores y a las demás partes interesadas. En un mundo donde las emisiones de gases de efecto invernadero
deben ser medidas y reflejada la responsabilidad de cada actividad, la huella de
carbono puede ser una herramienta que,
aportando ventajas competitivas en los
mercados, estimule los esfuerzos hacia
una economía baja en carbono de un conjunto de empresas y sectores de actividad
que representan más del 50% de las emi-
siones totales de los países europeos, y
que hasta el momento carecen de obligaciones concretas.
Un caso especial de contabilidad de carbono es la agricultura, en la que más que
de huella se debe hablar de balance. Este
balance en muchos cultivos será positivo,
como consecuencia de que el carbono secuestrado gracias a la fotosíntesis supere
a las emisiones necesarias para dar lugar
a la producción agrícola. Este es uno de
los muchos asuntos pendientes que se
deben ir resolviendo en este sistema de
contabilidad. El reto, por tanto, para la
huella de carbono y el etiquetado de carbono asociado es equilibrar la necesidad
de simplicidad con la de exhaustividad,
permitiendo tener en cuenta cuestiones
como la captura y el almacenamiento de
carbono asociados a los procesos de producción agrícola.
Uno de los aspectos que ha permitido dilucidar la huella de carbono de productos
agrícolas es que la eficiencia en las emisiones debidas, en gran medida, a un
clima favorable en los países de origen,
compensa con creces las emisiones debidas al transporte hacia los países de
consumo, con la excepción de los transportados en avión.
La participación en programas voluntarios de huella de carbono y la comunicación a las partes interesadas ayudará a
demostrar liderazgo y responsabilidad social corporativa, al tiempo que prepara
para futuras regulaciones, permitiendo
perfeccionar los sistemas internos de contabilidad e informe. El siguiente paso
orientado a la reducción de emisiones,
utilizando los incentivos fiscales o cualquier otra medida de estímulo, permitirá
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tores económicos, las modalidades de registro de
datos y las modalidades de acceso a los datos
científicos en los que se basa la información, así
como las categorías de productos afectadas por
esta obligación.
una producción más ecoeficiente y la preparación para una economía baja en carbono.
Los decretos del Consejo de Estado precisarán,
sobre la base de las reglas aquí definidas, para
cada categoría de productos, la naturaleza de la
información pertinente según su modo de distribución, los soportes de la información y los referentes que hay que utilizar”.
Notas
1
Existen numerosas iniciativas que permiten el
cálculo de la huella generada a nivel personal mediante el uso de sencillas calculadoras a través de
páginas web.
2
Tesco, una de las cadenas de supermercados más
importantes de Gran Bretaña, comenzó en 2008
a exigir a sus proveedores información sobre la
huella de carbono en sus productos; patatas fritas
o zumos de naranja fueron de los primeros productos en indicar las emisiones de CO2 asociadas.
Los hipermercados Casino, de Francia, o los
Migros, en Suiza, desarrollaron iniciativas parecidas
a las que han seguido otras muchas cadenas de
distribución en numerosos países.
3
El término “Grenelle de l’environnement” se ha
utilizado en Francia para indicar un gran proceso
de reflexión entre la sociedad y el gobierno. Se escogió por analogía con los debates que reunieron
al gobierno, asociaciones profesionales y sindicatos
en 1968, en París, en los locales del Ministerio de
Trabajo, situados en la rue de Grenelle. Allí se fraguaron los acuerdos que permitieron salir de la
crisis de mayo de 1968, conocidos como los
“acuerdos de Grenelle”.
4
5
Las empresas afectadas por este comercio de derechos de emisión deben:
• Obtener una autorización de emisión de gases
de efecto invernadero (inicialmente sólo de CO2)
de la Comunidad Autónoma.
Loi n.° 2010-788, du 12 juillet 2010, portant engagement national pour l'environnement.
• Solicitar derechos de emisión al Ministerio de
Medio Ambiente o bien obtenerlos mediante subasta y presentar antes del 28 de febrero de
cada año un informe anual verificado sobre las
emisiones del año precedente.
Artículo 228.
“A partir del 1 de julio de 2011, y tras la concertación con todos los actores relevantes implicados,
se desarrollará una etapa de experimentación, por
un periodo mínimo de un año, con el fin de informar progresivamente al consumidor por cualquier procedimiento apropiado sobre el contenido
de carbono equivalente de productos y su embalaje, así como del consumo de recursos naturales
o del impacto sobre el medio natural que es imputable a estos productos durante su ciclo de vida.
• Por último, entregar antes del 30 de abril de cada
año un número de derechos de emisión equivalentes al dato de emisiones verificadas (emisiones
realmente realizadas) del año anterior al Registro
público de derechos de emisión (a partir de 2013
existirá un único Registro europeo).
Los principales actores de este comercio son las
Comunidades Autónomas que autorizan, la
Administración del Estado que aprueba y concede
derechos, el Registro que lleva la contabilidad y,
por último, bolsas y sistemas de negociación que
fijan los precios.
Esta experimentación será objeto de un balance
que será comunicado al Parlamento, el cual evaluara la oportunidad de una generalización de esta
disposición.
Sobre la base de este balance, si procede, un decreto en Consejo de Estado determinará la modalidad de la generalización de esta disposición.
Se tendrá en consideración la especificidad de las
pequeñas empresas para conseguir el objetivo
perseguido, la naturaleza de la información a
aportar, la responsabilidad respectiva de los ac-
La Unión Europea creó en 2005 el comercio de
derechos de emisión de gases de efecto invernadero. En este comercio de derechos de emisión
definido por la Directiva 2003/87, incorporada a
derecho interno mediante la Ley 1/2005 y modificada por la 13/2010, sólo es de aplicación a determinados sectores industriales fundamentalmente grandes industrias generadoras de
energía, cemento, cerámica, pero también aviación a partir de 2013, pertenecientes a lo que se
conoce como sectores regulados (representan el
45% del total de las emisiones). La mayor parte
de sectores y empresas no están afectadas por la
obligación de participar en el comercio de derechos de emisión, y son conocidos como sectores
difusos (transporte, edificación, industria alimentaria, comercio, agricultura, etc.).
6
La normalización consiste en elaborar, difundir y
aplicar normas de carácter voluntario.
7
ISO: International Organization for Standardization. Organización no gubernamental formada
por una red de organismos nacionales de normas
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de 163 países, un miembro por país, cuya Secretaría Central está en Ginebra.
8
La British Standards Institution, cuyas siglas corresponden a BSI, es una multinacional dedicada
a la creación de normas para la estandarización
de procesos y a su certificación.
9
La Iniciativa del Protocolo de Gases de Efecto
Invernadero es resultado de la cooperación de empresas, organizaciones no gubernamentales (ONG),
gobiernos y otras entidades, convocada por el
Instituto de Recursos Mundiales (WRI), ONG radicada en Estados Unidos, y el Consejo Mundial
Empresarial para el Desarrollo Sustentable
(WBCSD), coalición integrada por 170 empresas internacionales, con sede en Ginebra, Suiza. La iniciativa fue lanzada en 1998 con la misión de desarrollar estándares de contabilidad e informe para
empresas aceptados internacionalmente y promover su utilización. La Iniciativa del Protocolo de
Gases de Efecto Invernadero comprende dos estándares distintos, aunque vinculados entre sí:
Incluye el resto de emisiones indirectas (otras distintas de la compra de electricidad o calor). Las
emisiones de alcance 3 son consecuencia de las
necesidades que tiene la organización para producir la actividad, producto o servicio, pero provienen de fuentes que no son propiedad o controladas. Algunos ejemplos de actividades de
alcance 3 son las emisiones necesarias para dar
lugar a los materiales adquiridos, los viajes de trabajo, el transporte de materias primas, de combustibles y de productos (por ejemplo, actividades
logísticas) o la utilización de productos o servicios
ofrecidos por otros.
13
Las emisiones y remociones que se han de contemplar obligatoriamente son A1 + A2, mientras
que las B son opcionales.
A1. Emisiones y remociones directas de gases de
efecto invernadero; se deben cuantificar las emisiones directas de GEI provenientes de las instalaciones dentro de los límites de la organización.
La organización debería cuantificar las remociones
de GEI de las instalaciones dentro de los límites
de la instalación. Las emisiones de CO2 provenientes de la combustión de biomasa se deben
cuantificar separadamente.
• Estándar Corporativo de Contabilidad y Reporte:
este documento provee de una guía minuciosa
para empresas interesadas en cuantificar y reportar sus emisiones de GEI.
• Estándar de Cuantificación de Proyectos: es una
guía para la cuantificación de reducciones de emisiones de GEI derivadas de proyectos específicos.
10
ADEME es un organismo público dependiente de
los Ministerios de Ecología y Energía y de
Enseñanza Superior e Investigación.
11
Publicly Available Specification.
12
Protocolo de Gases de Efecto Invernadero, pp. 29
y ss.
A2. Emisiones indirectas de gases de efecto invernadero por energía; la organización debe cuantificar las emisiones indirectas de GEI que provienen
de la generación de electricidad, calor o vapor de
origen externo, consumido por la organización.
B. Emisiones que no se han de contemplar obligatoriamente según la Norma ISO 14064: Otras
emisiones indirectas.
Alcance 1. Emisiones directas:
Comprende las emisiones directas que proceden
de fuentes que posee o controla la organización
que genera la actividad, producto o servicio. Este
grupo incluye las emisiones de los procesos, por
ejemplo emisiones de N2O procedentes de la desnitrificación del abonado nitrogenado o las emisiones de metano del ganado. Igualmente incluye
las emisiones por el uso de combustibles fósiles
de maquinaria que la propia organización posee
o controla, por ejemplo combustión de calderas
y de vehículos.
Alcance 2. Emisiones indirectas asociadas a la
electricidad:
Incluye las emisiones derivadas de la generación
de electricidad comprada y del calor consumido
por la organización. Las emisiones de alcance 2
ocurren físicamente en la instalación donde la
electricidad o el calor son generados.
Alcance 3. Otras emisiones indirectas:
Según la Norma ISO 14064-1, la organización
debe clasificar sus emisiones y remociones de GEI
en emisiones directas (A1), emisiones indirectas
por energía (A2) y otras emisiones indirectas (B).
La organización puede cuantificar otras emisiones
indirectas de GEI con base en los requisitos del programa de GEI aplicable, las necesidades del informe
interno o el uso previsto del inventario de GEI.
14
Creada en 1992, l’Association Française des Entreprises pour l’Environnement agrupa a cuarenta
grandes empresas francesas y multinacionales.
15
Fundación Forum Ambiental (2003). “Análisis del
Ciclo de Vida (ACV)”.
www.forumambiental.org/cast/archivos/
eines12.htm.
16
La información sobre el impacto ambiental del
ACV se considera, a veces, inespecífica y demasiado amplia, ya que cubre todos los aspectos pertinentes del comportamiento medioambiental de
un producto. La huella de carbono tiene la ventaja de tratar sólo el impacto potencial sobre el
cambio climático.
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17
Los factores de emisión pueden tener un importante grado de imprecisión. Por ejemplo, en los
envases el vidrio depende de una gran heterogeneidad en las condiciones de fabricación (tecnología, materia prima, calidad) y en muchos
casos, como aluminio y plástico, no se dispone
de datos adecuados y representativos. Incluso en
el transporte, los valores dependen del modelo,
las rutas, los espacios de carga, la velocidad,
clima y otros muchos factores que dificultan establecer un modelo.
18
El ACV, según la Norma ISO 14040, considera el
ciclo de vida completo de un producto desde la
extracción y adquisición de la materia prima, pasando por la producción de energía y materia y
la fabricación, hasta el uso y el tratamiento final
de la vida útil y la disposición final.
19
La norma PAS 2050 está disponible de forma
gratuita: www.bsigroup.es/pas 2050. De igual
forma puede obtenerse la Guía PAS 2050 Cómo auditar la huella de carbono de sus productos y servicios.
20
La Norma ISO 14064 señala que: “La organización debería cuantificar las remociones de GEI de
las instalaciones dentro de los límites de la instalación”.
21
Apartado 5.6 de la PAS 2050: Si bien se reconoce que los suelos juegan un papel importante
en participar en el ciclo del carbono, tanto como
fuente y sumidero de carbono, existe una incertidumbre considerable con respecto al impacto
de las diferentes técnicas en los sistemas agrícolas. Por esta razón, las emisiones y el secuestro
de derivados de cambios en el carbono del suelo
se encuentran fuera del alcance de este PAS. La
inclusión del almacenamiento de carbono en los
suelos se considera en futuras revisiones de este
PAS.
22
La International EPD Consortium es la organización encargada de aceptar la elaboración de PCR.
Para más información, www.environdec.com.
23
ISO 14067. Carbon footprint of products –
Requirements and guidelines for quantification
and communication. ISO_CD_14067.2.doc STD
Version 2.4c, 2011.
24
El contenido de la propuesta actual sigue los siguientes apartados:
Introduction:
1. Scope.
2. Normative references.
3. Terms and definitions.
4. Principles.
5. Methodology for carbon footprint quantification.
6. Reporting.
7. Communication requirements.
Annex A (informative): The 100-year GWP.
Annex B (informative): Limitations of the carbon
footprint of a product:
• B.1 General.
• B.2 Focus on a single environmental issue.
• B.3 Limitations related to the methodology.
Annex C (informative): Possible procedure how
to treat recycling in CF studies.
Bibliography.
25
La compensación está basada principalmente en
la implantación de sumideros de CO2 mediante
reforestación o custodia del territorio para mantener su capacidad de absorción, o en la generación de proyectos de energías alternativas.
26
Una marca de automóviles, por ejemplo, anuncia
que por cada automóvil que venda de un determinado modelo plantará 17 árboles en la sierra
de Alcaraz en Albacete, lo que compensará el
CO2 que emita el coche en sus primeros 50.000
kilómetros. Una institución bancaria anuncia que
si el cliente acepta recibir la información sobre
sus fondos en formato distinto al papel, además
de ahorrar papel premiará la actitud contribuyendo a reforestar las zonas afectadas por los incendios de 2005 en Guadalajara, colaborando
con la Fundación Apadrina un Árbol. Una cadena
de alimentación compensa las emisiones de sus
supermercados. Una empresa de seguros corre
con el 90% del coste de la compensación de las
emisiones del vehículo objeto de la póliza.
27
Estas organizaciones en sus páginas web muestran información para que se pueda calcular el
volumen de emisiones producidas, señalan consejos para reducirlas y la posibilidad de poder
compensar las que no pueden reducirse.
Por lo general, cada categoría o clase de producto debe tener un PCR. Trabajar con PCR
puede simplificar de manera significativa cuando
los diferentes grupos de productos tienen la
misma materia prima, composición, tipos de
componentes, etc., y por lo tanto permite
aplicar el mismo conjunto de reglas y criterios a
un gran número de productos similares haciéndolos comparables. Este sería el caso de los alimentos agrícolas.
Si no hay PCR desarrollados para el producto, podría ser de interés plantearse el desarrollar uno.
La elaboración de PCR se lleva a cabo en un proceso abierto en el que las distintas partes interesadas tienen la oportunidad de hacer aportaciones. Cuando todas las observaciones
pertinentes se incorporan a la PCR es aprobado
y establecido por un comité técnico.
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28
29
Ley 2/2011, de 4 de marzo, de Economía
Sostenible (BOE n.º 55, de 5-3-2011).
31
BOE n.º 181 de 29-7-2011.
32
Disposición adicional décima. Sobre compensación de emisión de gases de efecto invernadero
en el sector de residuos.
“Artículo 90. Compensación de emisiones.
1. Las empresas y personas físicas que así lo deseen podrán compensar sus emisiones de CO2
a través de inversiones en incremento y mantenimiento de masas forestales, programas
agrarios de reducción del CO2 y otros programas que se establezcan por la Administración General del Estado, en colaboración
con las Comunidades Autónomas.
2. El Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural
y Marino, previo informe del Consejo Asesor de
Medio Ambiente y de la Conferencia Sectorial
de Medio Ambiente, establecerá los criterios de
compensación, verificación y obligaciones de
mantenimiento e información asociadas, así
como las inversiones que se considerarán a
efectos de compensación.
3. Esta compensación no será válida a los efectos
del cumplimiento de la obligación de entrega
anual de derechos de emisión de gases de
efecto invernadero en el marco del régimen
de comercio de derechos de emisión.
No obstante, esta compensación podrá tenerse en
cuenta a efectos de lo dispuesto en los artículos
70 y 103 de la Ley 30/2007, de 30 de diciembre,
de Contratos del Sector Público”.
30
Ley 30/2007, de 30 de diciembre, de Contratos
del Sector Público (BOE n.º 261, de 31-1-07).
Artículo 70. Acreditación del cumplimiento de
las normas de gestión medioambiental.
“1. En los contratos sujetos a una regulación
armonizada, los órganos de contratación
podrán exigir la presentación de certificados expedidos por organismos independientes que acrediten que el empresario
cumple determinadas normas de gestión
medioambiental, remitiéndose al sistema
comunitario de gestión y auditoría medioambientales (EMAS) o a las normas de gestión medioambiental basadas en las
normas europeas o internacionales en la
materia y certificadas por organismos conformes a la legislación comunitaria o a las
normas europeas o internacionales relativas
a la certificación.
“2. Los órganos de contratación reconocerán
los certificados equivalentes expedidos por
organismos establecidos en cualquier
Estado miembro de la Unión Europea y también aceptarán otras pruebas de medidas
equivalentes de gestión medioambiental
que presenten los empresarios”.
En el plazo máximo de un año desde la entrada
en vigor de esta Ley, el Gobierno, previa consulta
a las Comunidades Autónomas y Entes Locales,
remitirá a las Cortes Generales un Proyecto de
Ley en el que se establezcan sistemas de compensación e intercambio de cuotas de emisión
de gases de efecto invernadero asociadas al
sector residuos entre administraciones. El techo
global de emisiones asociado a estas cuotas deberá ser coherente con los compromisos de reducción de emisiones asumidos por España.
33
En este sentido se manifestaron los científicos, técnicos y expertos convocados por la AEFAO
(Asociación España-FAO) en las jornadas
“Sumideros agrícolas de CO2: Compensación económica de los Derechos de Emisión” celebradas en
Madrid el 6 de mayo de 2009 para ayudar a contestar la cuestión: ¿puede incluir la futura PAC
ayudas a la agricultura por su función de sumidero
de CO2? Entre sus conclusiones señalaban que
“Deducido el CO2 desprendido en su realización
(labores y operaciones culturales, fabricación de
abonos y fitosanitarios, producción de semillas,
etc.), los cultivos agrícolas deben considerarse auténticos sumideros de CO2. El resultado neto de su
efecto sumidero puede variar entre 2 a 4 t/ha en
los cereales de invierno en secano y 5 a 10 t/ha en
los cultivos de regadío”.
Trabajos recientes del Instituto Valenciano de
Investigaciones Agrarias (IVIA), llegan a la conclusión de que “una hectárea de cítricos en plena
producción capta entre 20 y 25 toneladas anuales
de CO2”. En el trabajo se afirma que una vez descontado el carbono contenido en la cosecha y el
que requieren las labores del cultivo, el balance
final es positivo y alcanza valores situados entre
5,5 y 9 toneladas de CO2 “netas” capturadas al
año por cada hectárea de cítricos en plena producción. Una síntesis del informe puede descargarse en la web www.agriculturasostenible.org,
en concreto en la siguiente dirección:
http://www.agriculturasostenible.org/v_ portal/in
formacion/informacionver.asp?cod=2190&te=
&idage=&vap=0&codrel=9816.
La Universidad de Córdoba ha desarrollado
desde hace años una intensa labor investigadora, determinando que el suelo del secano andaluz, con cultivos como trigo, girasol, habas y
garbanzos, viene secuestrando entre 3 y 4 toneladas de CO2 al año por hectárea (Vida Rural
n.º 15 de 2008 y 302 de 2010). También son de
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procedentes de la poda del naranjo, 878 se incorporan como materia orgánica del suelo, ahorrando además un 17-18% de las necesidades
de nitrógeno de los cultivos.
gran interés los trabajos realizados por Rodolfo
Canet Castelló, del Centro para el Desarrollo de
la Agricultura Sostenible del IVIA.
34
35
Este balance se ha estimado a partir del incremento anual de carbono en raíces, tronco y ramas
principales (no poda) de varios cultivos de melocotoneros, que como media se cifra en 12,3 toneladas de CO2 por hectárea y año (sin incluir las
7 toneladas de CO2 contenidas en la cosecha ni
las 6 contenidas en la poda anual). A la fijación
anual que corresponde a los elementos permanentes del arbolado (12,3 toneladas) se han restado las emisiones por respiración del suelo (entre
4 y 5 toneladas CO2), las emisiones directas (horas
de tractor y óxido nitroso por desnitrificación de
abonado) más las indirectas por compra de
energía, necesarias para su cultivo (la suma de alcance 1 más 2 supone como media unas 2,4 toneladas CO2 equivalente por hectárea y año).
Además, las emisiones de alcance 3 “otras emisiones indirectas” pueden suponer entre 1 y 2 toneladas de CO2 equivalente por hectárea y año.
En total el balance final se situaría en unas 3,5 toneladas CO2 equivalente por hectárea y año.
Una de las posibilidades de mejorar su balance
es reduciendo sus emisiones. Pensemos que en
las 2,4 toneladas de emisión de CO2 equivalente
por hectárea y año del ejemplo anterior, la desnitrificación del abonado nitrogenado que da
lugar a emisiones de óxido nitroso N2O (298
veces más potente que el CO2) es un 55%, las
emisiones por combustible para la utilización de
maquinaria supone un 36% y el consumo de
energía eléctrica, aunque varía de una explotación a otra, es como media un 9%.
No menos destacable serían las posibilidades de
mejora de balances mediante el incremento de
su capacidad de sumidero. Pensemos, por
ejemplo que una parte de las 6 toneladas de CO2
por hectárea y año que no hemos tenido en
cuenta y que corresponden a la poda anual del
cultivo de melocotoneros se incorporará al suelo
incrementando su contenido en carbono.
En este sentido, segun Brady y Weil (Elements of
the Nature and Properties of Soils, 2/E. Ed.
Pearson Prentice Hall, N.J. 2004), un año después
de agregar los residuos vegetales a la tierra, de
una quinta a una tercera parte del carbono contenido en estos permanece en el suelo, ya sea
como biomasa viva o como el humus del suelo.
Rodolfo Canet Castelló, del Centro para el
Desarrollo de la Agricultura Sostenible del IVIA,
en su trabajo “Mitigación y adaptación al cambio
climático en la agricultura y la ganadería” señala
que de 3.513 kilos por hectárea de restos verdes
El Instituto Valenciano de Investigaciones
Agrarias señala en trabajos recientes que hasta
un 40% del carbono procedente de los restos orgánicos que se incorporan al suelo permanece
en el mismo después de un año.
En cualquier caso, cada explotación agrícola que
consiga incrementar un 1% de materia orgánica
en los primeros 25 centímetros de una hectárea de
suelo habrá secuestrado 80 toneladas más de CO2.
36
BOE n.º 163 de 6-7-2010.
37
El día 1 del pasado mes de abril se presentó al
Congreso de los Diputados una proposición no de
ley sobre sumideros naturales en la lucha contra
el cambio climático (véase Boletín Oficial de las
Cortes Generales de 18 de abril de 2010, p. 14).
http://www.congreso.es/public_oficiales/L9/
CONG/BOCG/D/D_558.PDF.
En su exposición de motivos, esta proposición no
de ley considera fundamental el reconocimiento
del papel que juegan muchas especies agrícolas
como sumideros de CO2, y la aportación que
pueden jugar en la lucha contra el cambio climático: “… si se mejoran algunas prácticas culturales en la gestión agrícola. Muchas extensiones
agrícolas de nuestro país constituyen verdaderos
bosques agrícolas de fijación de carbono, como
es el caso de los monocultivos de olivar, del plátano, de vid, de cítricos..., que se dan en amplias
áreas agrícolas del territorio español. Ligar
buenas prácticas ambientales a la producción
agrícola mejoraría los rendimientos de las explotaciones, ya que al beneficio productivo se le
pueden sumar ayudas por el secuestro efectivo
del carbono a largo plazo.
Esta línea se enmarca en las conclusiones del
Informe al Consejo Europeo de Reflexión sobre
el futuro de la UE. En este sentido, se recomienda la reorientación de los recursos de la PAC
hacia una agricultura y una ganadería más ecológicas y de captación de CO2 en los suelos mediante modificaciones de las prácticas agrícolas,
que incrementarían el secuestro del carbono”.
La proposición no de ley concluye proponiendo
que el Congreso de los Diputados inste al
Gobierno a: “Establecer un sistema de información sobre las variaciones de los stocks de carbono de todas aquellas extensiones agrícolas
existentes en nuestro país, por su papel fundamental de absorción de CO2, en especial las dedicadas a cultivos leñosos, con el objeto de facilitar el posible establecimiento de un sistema
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tenibilidad consultando la web www.globalreporting.org.
para la obtención de ayudas agroambientales
orientadas al secuestro de carbono”.
38
Tim Lang, profesor de política alimentaria de la
City University en Londres, introdujo el término
en 1991.
39
La segunda cadena de supermercados más
grande de Suiza está desarrollando un etiquetado con el símbolo de un avión para aquellos
productos que hayan viajado en este medio de
transporte, con la intención de concienciar a los
consumidores acerca de las emisiones de CO2
que dicho transporte implica.
40
Tanto en términos relativos como absolutos, el
aporte a la huella de carbono del transporte por
mar, desde Chile, fluctuó entre 0,10 y 0,20 kg
CO2e por unidad funcional si el destino fue
Norteamérica (entre 0,14 y 0,20 kg CO 2e por
unidad funcional si el destino fue Europa), pero
la contribución a la huella de carbono de los
productos transportados por vía aérea excedió
los 5 kg CO2e por unidad funcional.
41
Véase, a modo de ejemplo, en la web de la
Consejería de Medio Ambiente del País Vasco,
dentro del apartado prevención y control de la contaminación, los acuerdos voluntarios suscritos con
diversos sectores empresariales, y los acuerdos voluntarios en relación con la mitigación del cambio
climático en la web www.ecorresponsabilidad.es
del Departamento de Medio Ambiente de la
Comunidad Autónoma de Murcia.
42
La responsabilidad social de la empresa (RSE),
también denominada responsabilidad social corporativa (RSC), es un término que hace referencia
al conjunto de obligaciones y compromisos legales y éticos, tanto nacionales como internacionales, que se derivan de los impactos que la actividad de las organizaciones producen en el
ámbito social, laboral y medioambiental. El Libro
Verde de la Comisión: Fomentar un marco europeo para la responsabilidad social de las empresas [Bruselas, 18.7.2001COM (2001) 366
final], la define como: integración voluntaria por
parte de las empresas, de las preocupaciones sociales y medioambientales en sus operaciones comerciales y sus relaciones con sus interlocutores.
43
Iniciativa creada en 1997 por la organización no
gubernamental CERES (Coalition for Environmentally Responsible Economies) junto con
PNUMA (Programa de las Naciones Unidas para
el Medio Ambiente), con el apoyo de numerosas
instituciones privadas, empresas, sindicatos, ONG
“con el objetivo de fomentar la calidad, el rigor
y la utilidad de las memorias de sostenibilidad”.
Se puede obtener más información sobre el GRI
y la guía para la elaboración de memorias de sos-
44
También la Organización Internacional de
Normalización (ISO) aprobó en 2006 la norma
ISO 14063:2006 Gestión Ambiental – Comunicación Ambiental, con la que esta organización
normaliza (norma de carácter voluntario) la comunicación de la política ambiental de la empresa. La norma establece una guía para facilitar
la visión y la explicación de las actuaciones ambientales llevadas a cabo por la empresa en relación con sus productos, actividades o servicios.
Durante los últimos años, diversas entidades de
certificación han realizado validaciones de memorias de sostenibilidad utilizando la Guía GRI,
de junio de 2000 (a partir de 2006 la certificación también se ha podido realizar en base a la
ISO 14063:2006). Las organizaciones que han
obtenido el documento de validación lo exponen
en sus memorias de sostenibilidad como elemento diferenciador ante su competencia y
como garantía ante sus partes interesadas.
45
La Ley de Economía Sostenible (BOE n.º 55, de 53-2011), en su artículo 39, “Promoción de la responsabilidad social de las empresas”, establece
que el Gobierno pondrá a su disposición un conjunto de características e indicadores para su autoevaluación en materia de responsabilidad social,
así como modelos o referencias de reporte, todo
ello de acuerdo con los estándares internacionales
en la materia. Asimismo, cualquier empresa podrá
solicitar voluntariamente ser reconocida como empresa socialmente responsable, de acuerdo con
las condiciones que determine el Consejo Estatal
de Responsabilidad Social Empresarial.
46
En España, la pieza fundamental que contiene
los criterios para cumplir con la obligación de incorporar la información ambiental en las cuentas
es la Resolución de 25 de marzo de 2002 del
Instituto de Contabilidad y Auditoría de Cuentas
(BOE de 4 de abril), por la que se aprueban
normas para el reconocimiento, valoración e información de los aspectos medioambientales en
las cuentas anuales (BOE n.º 81, de 4-4-2002).
La información a reflejar viene especificada en la
Orden de 8 de octubre de 2001 por la que se
aprueban los modelos de cuentas anuales que
se presentan en el Registro Mercantil (BOE de 9
de noviembre). En esta se destina el epígrafe 18
a la memoria normal y el epígrafe 10 a la memoria abreviada.
La información medioambiental expresada de
esta forma queda caracterizada como un documento destacado y anexo a la memoria de las
cuentas anuales, cuya presentación es obligatoria
para su depósito en el Registro Mercantil.
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Véase Victoria Jumilla F. Gestión Ambiental. Guía
fácil para empresas y profesionales, Murcia,
2009; 14:877.
47
Los incentivos fiscales se regulan habitualmente
mediante: exenciones, bonificaciones y deducciones que se concretan dentro de la normativa de
los tributos correspondientes, como por ejemplo
los que gravan actividades contaminantes (el uso
de hidrocarburos o los vehículos a motor). Las deducciones son, sin duda, de entre los tres tipos las
más importantes.
Los incentivos fiscales tienen por finalidad motivar determinadas inversiones reduciendo la
carga tributaria de las organizaciones. Su aplicación se hace, en unos casos sobre la base imponible o beneficio sujeto a tributación, y en otros
mediante reducciones (bonificaciones) porcentuales en la cuota tributaria que resulta a pagar
(cuota íntegra). En este caso se obtiene un beneficio económico para la organización conocido
como crédito de impuesto. Este beneficio puede
ser trasladado a lo largo de varios ejercicios fiscales si la cuota íntegra no absorbe la totalidad
de la deducción a practicar.
48
Artículo 92. Incremento de la deducción por inversiones medioambientales.
Con efectos para los períodos impositivos iniciados a partir de la entrada en vigor de esta Ley,
se introducen las siguientes modificaciones en el
texto refundido de la Ley del Impuesto sobre
Sociedades, aprobado por el Real Decreto
Legislativo 4/2004, de 5 de marzo, y en la Ley
35/2006, de 28 de noviembre, del Impuesto
sobre la Renta de las Personas Físicas y de modificación parcial de las leyes de los Impuestos
sobre Sociedades, sobre la Renta de no
Residentes y sobre el Patrimonio:
Uno. El apartado 1 del artículo 39 del texto refundido de la Ley del Impuesto sobre Sociedades,
aprobado por el Real Decreto Legislativo 4/2004,
de 5 de marzo, queda redactado de la siguiente
forma:
“1. Las inversiones realizadas en bienes del activo
material destinadas a la protección del medio ambiente consistentes en instalaciones que eviten la
contaminación atmosférica o acústica procedente
de instalaciones industriales, o contra la contaminación de aguas superficiales, subterráneas y marinas, o para la reducción, recuperación o tratamiento de residuos industriales propios, siempre
que se esté cumpliendo la normativa vigente en
dichos ámbitos de actuación pero se realicen para
mejorar las exigencias establecidas en dicha normativa, darán derecho a practicar una deducción
en la cuota íntegra del 8 por ciento de las inversiones que estén incluidas en programas, conve-
nios o acuerdos con la Administración competente
en materia medioambiental, quien deberá expedir
la certificación de la convalidación de la inversión.”
Bibliografía
1. Grupo Gerencial de Medio Ambiente de
Naciones Unidas. Guía de las Naciones Unidas
para la neutralidad climática. 2008; 42.
2. Schuttelaar & Partners. Footprints for
Foodprint. Analysis of twenty footprint initiatives. Made for the Ministry of Agriculture,
Nature and Food Quality The Netherlands.
The Hague. 2010.
3. LOI n.° 2.010-788 du 12 juillet 2010 portant
engagement national pour l'environnement
(publiée au Journal Officiel du 13 juillet 2010).
http://www.assemblee-nationale.fr/13/dossiers/ engagement_environnement.asp.
4. Victoria Jumilla F, Costa Gómez I, Castro
Corbalán T. El etiquetado de carbono de los
productos agrícolas para valorar los beneficios ambientales de la agricultura, en
Congreso Nacional de Medio Ambiente,
2010.
5. Comisión Europea. Europeans’ attitudes towards climate change (Special Eurobarometer
322/Wave 72.1-TNS Opinion & Social).
Comisión Europea. 2009.
6. Peters G, Hertwich E. CO2 Embodied in
International Trade with Implications for
Global Climate Policy. Environmental Science
& Technology 2008; 42(5).
7. Victoria Jumilla F. Comercio de derechos de
emisión de gases de efecto invernadero, en
Temas actuales de economía y empresa., Ed.
Desclée de Brouwer 2006; 202-22.
8. Consejo Mundial para el Desarrollo
Sostenible WBCSD e Instituto de Recursos
Mundiales WRI. Protocolo de Gases de
Efecto Invernadero. Estándar Corporativo de
Contabilidad y Reporte. Edición en español.
Secretaría de Medio Ambiente. México.
2005. Disponible en: http://www.ghgprotocol.org.
9. ISO 14064-1:2006; gases de efecto invernadero. Parte 1: especificación con orientación,
a nivel de las organizaciones, para la cuanti-
P390_PRIMERAS(Mary)
27/3/12
20:12
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La huella de carbono
53
ficación y el informe de las emisiones y remociones de gases de efecto invernadero.
10. ISO 14064-2:2006; gases de efecto invernadero. Parte 2: especificación con orientación,
a nivel de proyecto, para la cuantificación,
el seguimiento y el informe de la reducción
de emisiones o el aumento en las remociones de gases de efecto invernadero.
11. ISO 14064-3:2006; gases de efecto invernadero. Parte 3: especificación con orientación
para la validación y verificación de declaraciones sobre gases de efecto invernadero.
12. Agence de l'environnement et de la maitrise de l'energie. ADEME: Balance de carbono. Guía metodológica. Versión 6.1,
Agencia de Gestión del Medio Ambiente y
la Energía (ADEME). 2010. Disponible en:
http://www2.ademe.fr/servlet/KBaseShow?
sort=-1&cid=96&m=3&catid=15730.
13. British Standards Institution: Publicly
Available Specification (PAS) 2050:2011
Specification for the assessment of the life
cycle greenhouse gas emissions of goods
and services. Disponible en: http://www.bsigroup.com/Standards-and-Publications/
How-we-can-help-you/ProfessionalStandards-Service/PAS-2050.
14. Agence de l'environnement et de la maitrise de l'energie. ADEME: Guía de los factores de emisión. Versión 6.1, Agencia de
Gestión del Medio Ambiente y la Energía
(ADEME) 2010. Disponible en: http://
www2.ademe.fr/servlet/KBaseShow?sort=
-1&cid=15729&m=3&catid=22543.
15. Congreso de los Diputados, proposición no
de Ley sobre sumideros naturales en la
lucha contra el cambio climático, en Boletín
Oficial de las Cortes Generales de 18 de
abril de 2011, p.14). Disponible en: http://
www.congreso.es/public_oficiales/L9/CON/
BOCG/D/D_558.PDF.
16. Federación Internacional del Vino (FIVS).
Protocolo Internacional del Cálculo de
Emisiones de Carbono en el Sector Vitivinícola.
2008. Disponible en: http://www.wineinstitute.org/ghgprotocol.
17. Association Française des Entreprises pour
l’Environnement (EpE). Protocolo de cálculo
de emisiones de GEI para la gestión de residuos. 2011. Disponible en castellano en:
http://hcresiduos.asegre.com.
18. ISO 14040:1997(E). Environmental management-Life cycle assessment-Principles
and framework. International Standard
Organization.
19. ISO 14041:1998(E). Environmental management-Life cycle assessment-Goal and
scope definition and inventory analysis.
International Standard Organization.
20. ISO 14042:2000 (E). Environmental management-Life cycle assessmente-Life cycle impact assessment. International Organization
for Standardization.
21. ISO 14043:2000(E). Environmental management-Life cycle assessment-Life cycle interpretation. International Organization for
Standardization.
22. Ernst & Young y Quantis para la Comisión
Europea: Product Carbon Footprinting-a
study on methodologies and initiatives, D.G.
Environment, 2010.
23. British Sugar UK & Ireland, Corporate
Sustainability Report, 2009; 10:12.
24. Estudio realizado por Coca-Cola UK para
una serie de sus productos. Disponible en:
http://www.cokecorporateresponsibility.co.u
k/carbontrust/.
25. Hospido Quintana A. Encuentro empresarial
de cooperativas ganaderas, Córdoba. 2010.
26. ISO 14067. Carbon footprint of products
Requirements and guidelines for quantification and communication.ISO_CD_14067.2.
doc STD Version 2.4c, 2011.
27. Hernández de la Cruz M. Mitigación de
GEI Sector residuos. Huella de carbono,
Oficina Española de Cambio Climático, en
Jornadas sobre el protocolo de cálculo de
emisiones de GEI para residuos. ASEGRE.
Madrid, 2011.
28. British Standards Institution. PAS 2060:2010.
specification for the demonstration of
carbon neutrality United Kingdom: 2010.
29. Victoria Jumilla F. Etiquetado de carbono en
las explotaciones y productos agrícolas. La
P390_PRIMERAS(Mary)
27/3/12
20:12
Página 54
Retos medioambientales de la industria alimentaria
54
iniciativa agricultura murciana como sumidero de CO2. Consejería de Agricultura.
Murcia. 2010.
30. Asociación España-FAO. AEFAO, Jornada
Sumideros agrícolas de CO2: Compensación
económica de los Derechos de Emisión, en
Madrid el 6 de mayo de 2009.
31. Primo Millo E, Iglesias Fuentes D, Quiñones
Oliver A, Martínez Alcántara B, Forner Giner
M, Legaz Paredes F. La huella de carbono de
las plantaciones de cítricos,Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias (IVIA).
2011. 39 páginas. Síntesis disponible a través
de web www.agriculturasostenible.org en:
http://www.agriculturasostenible.org/v_porta
l/informacion/informacionver.asp?cod=2190
&te=&idage=&vap=0&codrel=9816.
32. Fontán del Junco JM, López-Bellido J,
Benítez J, López Bellido L. Cuantificación de
la cantidad de dióxido de carbono que captura la agricultura de secano, en Vida Rural
n.º 15 de 2008 y 302 de 2010.
33. Victoria Jumilla F. Eco-responsibility Initiative:
Murcian Agriculture as a CO2 Sink. LessCO2
label, en Conference Presentantion Murcian
Agriculture as a CO2 Sink. Berlín, 2010.
Disponible en: www.lessco2.es.
34. Victoria Jumilla F, et al. Balance de carbono
en cultivos de agricultura intensiva, en
Etiquetado de carbono en las explotaciones
y productos agrícolas. La iniciativa agricultura murciana como sumidero de CO2.
Consejería de Agricultura, Murcia, diciembre
de 2010.
35. Brady y Weil. Elements of the Nature and
Properties of Soils, 2/E. Ed. Pearson Prentice
Hall, N.J. 2004.
36. Cant Castelló R. Mitigación y adaptación
al cambio climático en la agricultura y la
ganadería, en Curso estrategia Valenciana
ante el Cambio Climático. Centro para el
Desarrollo de la Agricultura Sostenible del
Instituto Valenciano de Investigaciones
Agrarias, abril 2010.
37. Grupo Gerencial de Medio Ambiente de
Naciones Unidas. Guía de las Naciones
Unidas para la neutralidad climática.
PENUMA, 2008; 106.
38. Paul Brenton, Gareth Edwards-Jones,
Michael Friis Jensen. Carbon Labelling and
low-income Country Exports: A Review of
the Development Issues. Development Policy
Review 2009; 27(3):243-67.
39. González Martineaux S, Tapia Flores F. Huella
de carbono en productos de exportación
agropecuarios de Chile. Instituto de
Investigaciones Agropecuarias, Santiago,
Chile, mayo 2010; 11.
40. Victoria Jumilla F. Gestión Ambiental. Guía
fácil para empresas y profesionales, Murcia.
2009; 14:877.
41. Colegio de Registradores de la Propiedad
y Mercantiles de España. Medio ambiente
y publicidad registral. El Registro de la
Propiedad y Mercantil como instrumento
al servicio de la sostenibilidad, realizado
para la Agencia Europea de Medio
Ambiente, en ejecución de un contrato de
Expert’s Corner de diciembre de 2000.
Disponible en español en www.registradores.org (apartado de medio ambiente).
42. Salazar JL. El Registro Mercantil en apoyo a
la información ambiental y al desarrollo sostenible, en Ecosostenible n.º 25, marzo
2007; 41-53.
43. Victoria Jumilla F. La Herramienta Europea
EMAS (Ecomanagement and Audit
Scheme). Fundación Biodiversidad y
Fundación Universidad Empresa de Murcia.
2007.
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27/3/12
20:12
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El papel de la huella hídrica en la seguridad
alimentaria
Bárbara A. Willaarts y Alberto Garrido Colmenero
El nexo entre seguridad
alimentaria y agua
Garantizar la seguridad alimentaria constituye uno de los mayores desafíos del
siglo XXI. Según las Naciones Unidades
para la Agricultura y la Alimentación
(FAO), alcanzar la seguridad alimentaria
supondrá que “todas las personas tienen
en todo momento acceso físico, social y
económico a los alimentos suficientes,
inocuos y nutritivos que satisfagan sus necesidades energéticas diarias y preferencias alimentarias para llevar una vida sana
y activa” (FAO, 1996). Lograr este reto,
por tanto, implica garantizar la producción de alimentos en cantidades suficientes, pero también asegurar un acceso
estable, con garantías de calidad y a unos
precios asequibles.
Los objetivos fijados en los distintos países
para avanzar en materia de seguridad alimentaria están muy condicionados por
sus contextos socioeconómicos. En países
pobres la prioridad radica en lograr capacidad de producción suficiente y un acceso estable y justo, mientras que en
países desarrollados como la Unión
Europea, seguridad y soberanía alimentaria están muy vinculadas. Garantizar las
producciones y el mercado dentro de la
Unión, mantener su capacidad exportadora, asegurar la calidad de los productos
o producir de manera más eficiente para
reducir los impactos ambientales aso-
ciados a los procesos productivos, son algunos de los retos que plantea la Política
Agraria Comunitaria (PAC) de cara al
2020 (EC, 2010).
Según Von Braun (2008), los avances en
materia de seguridad alimentaria en las
próximas décadas requerirán esfuerzos
en al menos dos direcciones. Lograr capacidad física para satisfacer la demanda futura de alimentos, especialmente si tenemos en cuenta que es
probable que esta se duplique en los
próximos 25-50 años. Y por otro lado,
elaborar regulaciones internacionales
más justas y equitativas en materia de
comercio de alimentos por parte de la
Organización Mundial del Comercio que
permitan a los países pobres un acceso
estable y una mayor capacidad de exportación. Gustavsson et al. (2011) argumentan que otro reto importante será
reducir las actuales pérdidas y el desperdicio de alimentos. A escala global, se
estima que un tercio de los alimentos
que se producen se pierden o se desaprovechan. En países desarrollados las
pérdidas son elevadas (entre 95-115
kg/persona/año) y tienen su origen en la
falta de sensibilización de los consumidores. En países en vías de desarrollo las
pérdidas son menores (9-11 kg/persona/año), y se deben a la falta de medios técnicos de producción, ausencia
de infraestructuras y problemas financieros. Programas de concienciación,
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Retos medioambientales de la industria alimentaria
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junto con ayudas estructurales a los
países pobres, podrían aliviar la brecha
alimentaria.
Desde el punto de vista de la capacidad física de producción, en los últimos años se
han realizado diversas estimaciones sobre
las necesidades de agua y tierra necesarias
para satisfacer la demanda futura de alimentos (Molden, 2007; Rockström et al.,
2009; De Faiture y Wilchelns, 2010). La
mayoría de estos trabajos afirman que globalmente hay suficientes recursos de agua
y tierra para satisfacer la demanda. Sin
embargo, también exponen que existen
muchas desigualdades regionales y que
serán necesarias mejoras significativas en
la productividad agrícola a nivel mundial,
especialmente en los países más pobres.
Junto a las mejoras en productividad, la
globalización y el comercio agrario pueden
constituir una alternativa complementaria
para satisfacer la demanda de alimentos.
En muchos países donde la disponibilidad
de tierra y/o agua representa un factor limitante para la expansión agrícola, la importación es la única forma de garantizar
la disponibilidad suficiente de alimentos
para las poblaciones locales (Falkenmark y
Lannerstad, 2010).
La agricultura es el sector de actividad
económica que más recursos consume en
términos de agua y tierra. A escala global,
cerca del 70% de los recursos hídricos
que se extraen cada año de ríos y acuíferos se destinan a la producción agrícola
(Vörösmarty et al., 2005; Gleick, 2008).
Esta fracción representa tan sólo el 20%
del agua total usada en la agricultura,
dado que el 80% del agua necesaria para
producir alimentos procede de la lluvia almacenada en la reserva del suelo
(Falkenmark y Rockström, 2004; Molden,
2007). Estas cifras evidencian que el agua
y su gestión representan un pilar central
para avanzar en materia de seguridad alimentaria, especialmente en aquellas regiones donde existen problemas de escasez de agua. Igualmente, este nexo
refleja que los cambios en los patrones de
consumo de alimentos pueden tener importantes y significativos impactos en un
recurso limitado como es el agua (Quiroga
et al., 2010).
En las próximas décadas, el aumento de la
población, la urbanización, los cambios en
los hábitos alimenticios o el cambio climático van a ejercer una presión creciente
sobre los recursos hídricos en muchas regiones del mundo. Si alimentar a la población del futuro y reducir el hambre es un
reto, también lo será el de satisfacer al
mismo tiempo las necesidades hídricas del
resto de sectores económicos sin causar
perjuicios medioambientales. Diversos estudios han puesto de manifiesto que el
origen de la escasez de agua en gran parte
del mundo en la actualidad no atiende a
razones físicas sino socioeconómicas, debido a la ineficiente gestión que se hace de
los recursos disponibles (Molden et al.,
2007; Garrido et al., 2010).
La huella hídrica como
indicador para la gestión
eficiente del agua
Lograr una gestión más eficiente y sostenible del agua requiere conocer cómo se
están empleando los recursos existentes
en una región, así como los beneficios sociales, económicos y ambientales que dichos usos generan. En este sentido, el
concepto de huella hídrica (HH) (Hoekstra
y Hung, 2002) representa un indicador
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muy útil para estimar el consumo real de
agua invertido en la producción de bienes
o asociado a los distintos sectores de actividad económica en un territorio.
Históricamente, los datos referentes al
consumo de agua siempre se han presentado como una suma de las extracciones
de agua asignadas a los diferentes sectores de la economía (agricultura, industria y doméstico). Aunque estos datos son
útiles para tener una idea del nivel de explotación de los recursos hídricos locales
o regionales, no proporcionan una información demasiado precisa, ni informan
sobre el modelo de consumo de los habitantes del país. La estimación de la HH
surge así como un indicador complementario en el cálculo de la sostenibilidad del
uso de los recursos naturales por parte del
hombre (Hoekstra et al., 2011).
A diferencia de las estimaciones convencionales, la HH es un indicador que permite
cuantificar el consumo directo e indirecto
de agua de un producto, un individuo, un
proceso industrial o de una región y de sus
distintas actividades (figura 1). En su cálculo se integran la huella hídrica verde,
azul y gris: los denominados “colores del
agua” (Llamas, 2005). La huella verde se
refiere al volumen de agua de lluvia almacenada en el suelo y consumida para la
producción de bienes. La huella azul es el
volumen de agua captado de los sistemas
acuáticos y empleado en los procesos de
producción o consumido directamente.
Finalmente, la huella gris se refiere al volumen de agua que se necesita para diluir
los contaminantes generados en un proceso productivo hasta alcanzar concentraciones que se consideran ambientalmente
tolerables.
Huella hídrica
directa
Huella hídrica
indirecta
Verde
Verde
Extracciones
Consumo real
+
Retornos
Agua
consumida
Azul
Azul
Gris
Gris
Agua
contaminada
Cuantificación
tradicional
Figura 1. Componentes de la huella hidrológica de un producto o consumidor. Convencionalmente los consumos de agua asociados a un producto se basaban en las asignaciones de agua azul, sin tener en cuenta el
resto de componentes de agua ni los retornos. La huella hídrica comprende los usos consuntivos de agua (azul
y verde) y los impactos sobre la calidad. Fuente: extraído de Hoekstra et al. (2011).
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La HH de un individuo, de una comunidad
o de un país se define como el total de
agua usada para producir los bienes y servicios consumidos por el individuo, por ese
grupo de personas o por el país (Chapagain
y Hoekstra, 2004). Se suele expresar en volumen de agua usado por año. Dado que
no todos los bienes consumidos en un país
son producidos en su territorio, la huella hídrica se compone de dos partes: huella hidrológica interna, que se refiere al volumen
de agua del país usada para producir los
bienes y servicios consumidos por sus habitantes, y la huella hidrológica externa, que
equivale al volumen de agua usada en otros
países para producir los bienes y servicios
importados y consumidos por los residentes
en el país de referencia.
nivel de bienestar que, en un estudio realizado por Hoekstra y Chapagain (2007),
se estimó que, si bien el consumo medio
de agua per cápita a nivel global es de
1.240 m3/personas/año, la HH de un ciudadano medio estadounidense asciende
a 2.480 m3/personas/año, el doble que la
media global. Por el contrario, en países
menos desarrollados como Bangladesh,
la HH de un ciudadano apenas es de 900
m3/personas/año. Estas diferencias en
gran medida se deben a que en países
desarrollados, como Estados Unidos, las
dietas son muy calóricas y ricas en proteínas animales, mientras que en países en
desarrollo, como Bangladesh, la base de
la dieta es vegetariana. La figura 2
muestra la HH de algunos productos.
Los factores que más condicionan la HH
de un país son: el volumen de bienes y
servicios consumidos, los hábitos alimenticios, el clima y el tipo de prácticas agrícolas que se practiquen (Chapagain y
Hoekstra, 2004). Tal es la influencia del
Más allá de la información que pueden
proporcionar sobre los hábitos de consumo
dentro de un país, los estudios de HH realizados por Hoekstra y Chapagain (2007),
y más recientemente por Mekonnen y
Hoekstra (2010) y Fader et al. (2011), han
Figura 2. La huella hídrica de distintos productos. Fuente: Hoekstra (2009).
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puesto de manifiesto que el comercio internacional, y en particular de alimentos,
puede constituir una estrategia positiva
para optimizar la gestión de los recursos hídricos. El comercio desde países con abundantes recursos hídricos a países áridos
puede suponer un ahorro en términos absolutos de agua para estos últimos, dado
que gracias a las importaciones sus escasos
recursos pueden asignarse a otros usos.
Hoekstra y Chapagain (2007) estimaron
que el comercio mundial de alimentos permite ahorrar hasta 350 km3/año (el 5% del
consumo global de agua), mientras que
Hanasaki et al. (2010) consideran que estos
ahorros ascienden a 545 km3/año. Al
margen de estos ahorros, plantear el comercio como una estrategia para lograr
una gestión más eficiente del agua requiere un análisis detallado de las implicaciones sociales y ambientales que puede
tener esta práctica para los países productores (Willaarts et al., 2011).
Aplicaciones de la huella
hídrica en España en relación
a la seguridad alimentaria
En España se han hecho múltiples evaluaciones de la huella hídrica de diversos productos, sectores socioeconómicos, cuencas hidrográficas e incluso evaluaciones
nacionales (Salmoral et al., 2010; Chico
et al., 2010; Rodríguez-Casado et al.,
2009; Garrido et al., 2010).
En relación a la HH de los productos,
Chico et al. (2010) realizaron un estudio
sobre la HH del tomate en España y encontraron que la componente gris representa de media el 60% de la huella total
(236 litros/kg). Desde el punto de vista de
la gestión del agua, estos resultados evi-
dencian que el volumen de agua que se
contamina para producir 1 kilogramo de
tomates es superior a la dosis de riego
que necesita para producirse. Por consiguiente, un uso más eficiente de agua en
la producción de este cultivo requeriría
aunar esfuerzos para reducir los problemas de contaminación que genera,
por ejemplo, mediante su tecnificación
(p.ej.: cultivo en hidropónicos).
Salmoral et al. (2010) muestran que en el
caso del aceite de oliva, aproximadamente el 99% de la huella de este producto se asocia con la producción de aceituna. La fracción más importante de la
huella del olivar es verde (41%), aunque
en las principales regiones productoras
(Andalucía) la huella azul (aguas subterráneas) entre 1997 y 2008 se ha triplicado
(de 106 a 378 millones de m3). Su elevada
productividad económica en comparación
con otros cultivos tradicionales ha favorecido su puesta en regadío. Desde el punto
de vista de la planificación, este aumento
del consumo de aguas subterráneas
añade una presión adicional en la cabecera de una cuenca donde ya existen importantes problemas de escasez de agua
y dificulta las opciones para cumplir con
las directrices medioambientales recogidas en la Directiva Marco de Agua
(DMA).
Salmoral et al. (2011) han realizado un
análisis integral de los usos del agua en la
cuenca del Guadalquivir (figura 3). De su
estudio se desprende que el 36% de las
precipitaciones que recibe la cuenca se
destinan a la producción de bienes y servicios para la agricultura, la industria y el
ámbito urbano. La agricultura sola consume el 27% de los recursos totales,
siendo el olivar y los cereales de invierno
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Consumo
total 90%
m
m
m
Bo
sq
ue
s2
57
m
Agua verde 81%
tu
ra
ul
ric
Agua verde
435 mm
m
Ag
Precipitaciones
536 mm
14
4
Pa
m
st
m
os
34
Huella hídrica 9%
50 m
Precipitaciones
100%
Retorno
Agua azul
101 mm
51 mm
Va al
mar 10%
Figura 3. Análisis integral de los usos del agua en la cuenca del Guadalquivir. Fuente: Salmoral et al. (2011).
y el girasol los cultivos con mayor HH. La
mayoría de estos productos (exceptuando
el olivar) tiene un valor valor económico
bajo (un tercio inferior al olivar). La productividad económica del agua asociada
a sectores como son el turismo o el sector
de la energía termosolar es entre 25 y 100
veces superior al de la agricultura. Los resultados de este estudio indican que se
podría conseguir una mejor gestión del
agua en la cuenca mediante la reasignación de los recursos hídricos entre los distintos usos. Esta medida permitiría optimizar los beneficios económicos del agua
en la cuenca y reducir los riesgos de sobreexplotación.
Garrido et al. (2010) realizaron un estudio sobre la huella hídrica y el comercio
de agua virtual a escala nacional. De este
estudio se desprende que la huella hídrica de España es aproximadamente de
45 km3/año, de la cual el 85% se destina
a la agricultura. Este sector, sin embargo,
tan sólo genera el 3% del Producto
Interior Bruto (PIB) y emplea al 5% de la
población activa. El sector industrial, por
el contrario, tiene una huella equivalente
al 7% del total, pero genera el 14% del
PIB y emplea al 16% de la población activa. El abastecimiento urbano representa
el 8% de la HH nacional y genera unos
beneficios menores. De estos análisis se
concluye que gran parte de los problemas de escasez de agua que sufren
muchas cuencas hidrográficas en España
se podrían solucionar mediante reasignaciones a usos más eficientes. Aldaya et
al. (2008) y Llamas et al. (2009) argumentan por ejemplo que en el sector
agrícola se pueden lograr grandes ahorros, dado que en la actualidad el 80%
del valor económico de las cosechas se
produce con tan sólo el 20% del agua de
regadío consumida.
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Otro resultado interesante desde el punto
de vista de la gestión del agua y la seguridad alimentaria que se desprende del estudio de Garrido et al. (2010) es que
España en términos absolutos es un importador neto de agua virtual. La mayor parte
del agua la importamos a través de piensos
producidos en Brasil y Argentina. Estos
piensos de bajo valor económico y alta demanda hídrica se emplean como alimento
para la cabaña ganadera, que posteriormente se exportan a gran parte de Europa
y cuyo valor económico es muy superior.
Por consiguiente, el comercio internacional
ha favorecido mucho a España en este sentido, dado que no sólo logra ahorrar recursos hídricos importando materias
primas de otras regiones, sino que además
consigue una mayor rentabilidad en sus
transacciones comerciales.
Uno de los aspectos más cuestionados
sobre la utilidad de la HH radica en que
es un indicador físico de consumo de
agua en sentido estricto y no proporciona
información acerca de si el patrón de producción y consumo en una región o país
es o no sostenible desde una perspectiva
social, económica y ambiental. Los trabajos de Garrido et al. (2010) y Salmoral
et al. (2011) son las primeras investigaciones que analizan la dimensión social y
económica de los usos del agua. Sin embargo, la dimensión ambiental es una
cuestión que ha sido escasamente analizada hasta el momento. Principalmente,
porque la mayoría de los trabajos de HH
no reflejan ninguna información sobre el
valor de escasez ni el volumen de recursos
hídricos que pueden ser explotados de
manera sostenible en un territorio ni los
impactos ambientales asociados al comercio de alimentos.
Por consiguiente, y aun cuando los ejemplos mostrados en este trabajo evidencian
la utilidad de este indicador para la toma
de decisiones relacionadas con la gestión
del agua, resulta necesario complementarlos con un análisis de sostenibilidad en
el que se analicen los impactos sociales,
económicos y ambientales que esos usos
del agua generan dentro y fuera de las
fronteras de un país o industria.
Bibliografía recomendada
Aldaya MM, Garrido A, Llamas MR, VarelaOrtega C, Novo P, Rodríguez R. The water footprint of Spain, published in Sustainable Water
Management 3-2008, Project MEDA water of
the European Union 2008; 15-2.
Chapagain AK, Hoekstra AY. Water footprints
of nations. Value of Water Research Report
Series No. 16, UNESCO-IHE, Delft, The
Netherlands. 2004. http://www.waterfootprint.
org/Reports/Report16.pdf.
Chico D, Aldaya MM, Garrido A, Llamas MR,
Salmoral G. The water footprint and virtual
water exports of Spanish tomatoes. Papeles de
Agua Virtual. Número 8. Fundación Botín 2010.
EC. The CAP towards 2020: Meeting the food,
natural resources and territorial challenges of the
future. Communication from the Commission
to the European Parliament, the Council, the
European Economic and Social committee and
the committee of the regions, Brussels. 2010.
Available at: http://ec.europa.eu/agriculture/cappost-2013/communication/com2010672_en.pdf.
Fader M, Gerten D, Thammer M, Heinke J,
Lotze-Campen H, Lucht W, Cramer W. Internal
and external green-blue agricultural water footprints of nations, and related water and land savings through trade. Hydrology and Earth
System Sciences 2011; 15(5):1.641-60.
Falkenmark M. Freshwater as shared between society and ecosystems: from divided
approaches to integrated challenges.
Philosophical Transactions of the Royal
Society of London. Series B, Biological
Sciences 2003; 358:2.037-49.
P390_PRIMERAS(Mary)
27/3/12
20:12
Página 62
Retos medioambientales de la industria alimentaria
62
Falkenmark M, Lannerstad M. Food security in
water-short countries – Coping with carrying capacity overshoot, In: Martínez Cortina L, Garrido
A, Lopez-Gunn E. (Eds.), Re-thinking Water and
Food Security: Fourth Marcelino Botin
Foundation Water Workshop, Taylor & Francis,
Leiden. 2010; 3-22.
Falkenmark M, Rockström J. Balancing Water for
Humans and Nature: The New Approach in Ecohydrology. London: EarthScan (Ed), 2004; 247.
FAO. Rome declaration on world food security
and world food summit plan of action. In: World
Food Summit 1996; 13-7.
Garrido A, Ramón Llamas M, Varela-Ortega C,
Novo P, Rodríguez-Casado R, Aldaya MM.
Water Footprint and Virtual Water Trade in
Spain: Policy Implications (Natural Resource
Management and Policy) Springer, 2010.
Gleick PH, Cooley H, Cohen M, Morikawa M,
Morrison J, Palaniappan M. The World’s Water
2008-2009. The Biennial Report on Freshwater
Resources. Washington, D.C.: Island Press, 2008.
Gustavsson J, Cederberg C, Sonesson U, Van
Otterdijk R, Meybeck A. Global food losses and
food waste. Extent, causes and prevention. Food
and Agriculture Organization of the United
Nations (FAO), Rome, 2011.
Hoekstra AY, Chapagain AK. The global component of freshwater demand and supply. Water
International 2007; 33(1):19-32.
Hoekstra AY, Hung PQ. Virtual water trade: a
quantification of virtual water flows between
nations in relation to international crop trade.
Value of Water Research Report Series No. 11,
2002. UNESCO-IHE, Delft, the Netherlands.
Hoekstra AY. A comprehensive introduction to
water footprints, 2009. Available at: http://
www.waterfootprint.org/?page=files/Presntations.
Hoekstra AY, Chapagain AK, Aldaya MM,
Mekonnen MM. The Water Footprint
Assessment Manual: Setting the Global
Standard, Earthscan, London, UK, 2011.
Llamas MR. Los colores del agua, el agua virtual
y los conflictos hídricos. Discurso Inaugural del
Curso 2005/2006. Real Academia de Ciencias
Exactas, Madrid, España, 2005; 30 pp.
Llamas MR, Aldaya MM, Garrido A, Lópezgunn E. Soluciones para la escasez del agua
en España y su aplicación a otras regiones. Rev
Real Acad Cienc Exact Fis Nat 2009;
103(1):41-54.
Mekonnen MM, Hoekstra AY. A global and
high-resolution assessment of the green,
blue and grey water footprint of wheat.
Hydrology and Earth System Sciences 2010;
14(7):1.259-76.
Molden D (Ed). Water for food, Water for life: A
Comprehensive Assessment of Water
Management in Agriculture. EarthScan and
International Water Management Institute,
London and Colombo, 2007.
Molden D, Frenken K, Barker R, De Fraiture
C, Mati B, Svendsen M, Sadoff Finlayson
CM. In: Molden D (Ed). Water for food,
Water for life: A Comprehensive Assessment
of Water Management in Agriculture.
EarthScan and International Water
Management Institute, London and
Colombo, 2007; 57-89.
Quiroga S, Fernández-Haddad Z, Iglesias A. Risk
of water scarcity and water policy implications
for crop production in the Ebro Basin in Spain.
Hydrology and Earth System Sciences
Discussions 2010; 7:5.895-927.
Rockström J, Falkenmark M, Karlberg L, Hoff H,
Rost S, Gerten D. Future water availability for
global food production: the potential of green
water for increasing resilience to global change,
Water Resour Res 45 W00A12, 2009.
Rodríguez Casado R, Garrido A, Llamas MR,
Varela Ortega C. La huella hidrológica de la agricultura española. Ingeniería del Agua 2009;
16(1):27-40.
Salmoral G, Aldaya MM, Chico D, Garrido A,
Llamas MR. The water footprint of olive oil in
Spain. Papeles de Agua Virtual. Número 7.
Fundación Botín, 2010.
Salmoral G, Dumont A, Aldaya M, Llamas MR.
La Huella Hídrica de la Cuenca del Guadalquivir.
Papeles de Agua Virtual. Número 11. Fundación
Botín, 2011.
Von Braun J. High Food Prices: The What, Who
and How of Proposed Policy Actions.
P390_PRIMERAS(Mary)
27/3/12
20:12
Página 63
El papel de la huella hídrica en la seguridad alimentaria
63
International Food Policy Research Institute,
Washington, DC, 2008.
Trends. Washington D.C, USA: Island Press,
2005; 165-207.
Vörösmarty CJ, Lévêque C, Revenga C, Bos R,
Caudill C, Chilton J, Douglas EM, Meybeck M,
Prager D, Balvanera P, Barker S, Maas M, Nilsson,
C, Oki T, Reidy CA, et al. Fresh Water. In
Millennium Ecosystem Assessment. Ecosystems
and Human Well-being: Current States and
Willaarts B, Niemeyer I, Garrido A. Land and
Water requirements for soybean cultivation in
Brazil: Environmental consequences of food production and trade. XIVth IWRA World Water
Congress. September 25-29, 2011. Porto de
Galinhas / Recife, Brazil.
P390_PRIMERAS(Mary)
27/3/12
20:12
Página 64
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Herramientas de sostenibilidad ambiental
en productos alimentarios.
Caso práctico: proyecto LIFE HAproWINE
Yolanda Núñez Pérez, Lorena Pereda Pereda y Rocío Clemente Barreiro
Introducción
Uno de los grandes retos a los que se enfrenta la humanidad es la búsqueda de un
equilibrio entre el desarrollo económico y
la protección de la salud humana y el
medio ambiente.
La industria alimentaria europea y española es consciente de las implicaciones
ambientales asociadas a la producción y
consumo de sus productos a lo largo de
su ciclo de vida. Y por tanto, también es
conocedora de la necesidad de reducir de
forma continua su impacto ambiental siguiendo las directrices de la estrategia de
la Comisión Europea recogida en el Plan
de Acción sobre Consumo y Producción
Sostenible y una política industrial sostenible [COM (2008) 397 Final].
Por otra parte, los consumidores están comenzando a exigir, y a comprar, productos más respetuosos con el medio ambiente. Las grandes superficies, como
Wal-Mart, Tesco o Casino, conocedoras
de esta tendencia, han asumido compromisos voluntarios en la reducción de sus
impactos, y han trasladado estos compromisos a sus proveedores, a través de sus
procesos de selección.
Pero los consumidores necesitan información para poder realizar una elección responsable. Y es en este contexto donde
surgen las herramientas de sostenibilidad
ambiental que permiten medir los impactos ambientales asociados a un producto, proceso o actividad con el objetivo
último de reducir su efecto negativo en el
entorno, aumentar su competitividad y
fomentar la oferta y la demanda de productos más respetuosos con el medio ambiente.
Ecodiseño
En el actual contexto global de los procesos de producción y consumo, la mejora ambiental de los procesos, productos
y servicios es esencial para alcanzar un desarrollo sostenible. Una de las herramientas más reconocidas a nivel internacional para facilitar el camino de la
sostenibilidad es el ecodiseño, que, según
la Directiva 2005/32/CE relativa a los requisitos de diseño ecológico aplicables a
los productos que utilizan energía, se define como:
“Integración de los aspectos ambientales
en el diseño del producto con el fin de
mejorar su comportamiento ambiental a
lo largo de todo su ciclo de vida.”
Una de las novedades de esta metodología es que requiere un enfoque de ciclo
de vida (life cycle thinking), lo que significa que el diseñador expande su perspectiva ambiental de diseño más allá de lo
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habitual. Según la Norma UNE 150050,
se define ciclo de vida como:
“Las etapas consecutivas e interrelacionadas de un sistema producto, desde la
adquisición de materia prima o de su generación a partir de recursos naturales
hasta su disposición final.”
Se estima que más del 80% de los impactos ambientales de un producto durante su ciclo de vida se fijan en la etapa
de diseño. De ahí, la necesidad de incorporar aspectos ambientales en el trabajo
desarrollado por los departamentos de
desarrollo de producto. El ecodiseño implica una actuación preventiva, ya que
contempla los impactos ambientales que
se generarán en las distintas etapas de
vida del producto y su interrelación antes
de que se produzcan, y permite minimizarlos o incluso eliminarlos previamente a
su aparición.
Asimismo, el ecodiseño es la forma más
económica de disminuir los impactos ambientales de los productos, ya que la discusión, depuración y mejora de una idea
genera menos gastos que si se realiza
cuando el producto es ya una realidad física. Los cambios son siempre más costosos cuanto más se alejan de las fases
iniciales de diseño, pudiendo ser económicamente inviables cuando el producto
está ya en el mercado, quedando entonces como única opción su sustitución
por un nuevo producto con un diseño de
menor impacto ambiental.
La rueda de estrategias del ecodiseño (figura 1) (1) es un modelo conceptual que
muestra todos los campos de interés en
el ecodiseño, agrupados en ocho estrategias que están vinculadas con los ocho
ejes de la rueda y con las fases del ciclo
de vida del producto:
0. Desarrollo de nuevos conceptos
1. Reducción de materiales
7. Optimización gestión residuos
2. Materiales bajo impacto
6. Incremento vida útil
5. Reducción impacto en uso
3. Mejores técnicas de producción
4. Optimización de la distribución
Figura 1. Rueda de estrategias del ecodiseño.
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Herramientas de sostenibilidad ambiental en productos alimentarios...
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• Desarrollo de nuevos conceptos: desmaterialización, uso compartido del producto, integración de funciones…
• Reducción del consumo de materiales.
• Selección de materiales de menor impacto ambiental.
• Reducción del impacto ambiental de los
procesos productivos.
• Optimización de la distribución.
• Reducción de los impactos ambientales
durante el uso.
• Incremento de la vida útil.
• Optimización de la gestión de residuos.
En numerosas ocasiones, la mejora ambiental conseguida, convenientemente
evaluada y justificada, lleva un beneficio
económico asociado. Ya que una disminución del consumo energético, del material empleado o de los residuos generados, además de suponer un menor
impacto para el medio ambiente, implica
una reducción de gastos. Se consiguen así
dos efectos altamente positivos para la
empresa mediante una única práctica (2).
Análisis del ciclo de vida
La Comisión Europea apuesta por una
comunicación transparente de los aspectos ambientales de los productos, utilizando herramientas como el análisis del
ciclo de vida (ACV). Así, el Reglamento
(CE) n.º 66/2010 del Parlamento Europeo
y del Consejo, de 25 de noviembre de
2009, relativo a la etiqueta ecológica de
la UE, expone en su artículo 6:
“Los criterios de la etiqueta ecológica de
la UE se determinarán científicamente teniendo en cuenta la totalidad del ciclo de
vida de los productos.
a) los impactos ambientales más significativos, en particular el impacto sobre el
cambio climático, el impacto sobre la naturaleza y la biodiversidad, el consumo de
energía y recursos, la generación de residuos, las emisiones a todos los medios
naturales, la contaminación mediante
efectos físicos, y la utilización y liberación
de sustancias peligrosas (…)”
Y la Organización de las Naciones Unidas
para la Agricultura y la Alimentación (FAO)
concluye en su estudio de marzo de 2010,
Greenhouse Gas emissions from the dairy
sector. A Life Cycle Assessment, que el
análisis del ciclo de vida es un método
consistente para el cálculo de las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas a la producción del sector vacuno:
“The method and database developed for
this assessment effectively supported the
calculation of GHG emissions related to
dairy production on a global scale, and
may be considered an important step towards a harmonised methodology for the
quantification of emissions. Similarly, the
global datasets collected for this assessment serve as useful initial data sources,
which can be refined and updated by
users over time.”
Por tanto, el ACV es una herramienta empleada para evaluar los efectos ambientales asociados a un producto, proceso o
actividad, mediante la cual se pueden
identificar y cuantificar la energía, los materiales usados y los residuos y emisiones
producidos, y como consecuencia de ello,
permite identificar y evaluar oportunidades de actuación ambiental. El análisis
incluye el ciclo entero del producto, proceso o actividad, abarcando la extracción
y procesado de la materia prima, fabrica-
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ción, transporte y distribución, uso, reutilización, mantenimiento, reciclado y eliminación final (3).
La estructura metodológica del análisis del
ciclo de vida consta de cuatro etapas: definición de objetivos y alcance, análisis de
inventario, evaluación de impacto e interpretación de resultados.
• Definición de objetivos y alcance del
ACV. En esta fase se establecen los objetivos del estudio, su extensión y profundidad, siendo, probablemente, la
parte más crítica del ACV. Los objetivos
deben dar una idea clara del propósito,
del sistema que se estudia y de las aplicaciones esperadas, incluyendo sus limitaciones. Los resultados del ACV dependen de cómo se haya definido la
función del sistema y los límites de este.
Generalmente, la definición de los objetivos y alcance del estudio deben reajustarse durante su realización (4).
• Análisis de inventario. Esta etapa emplea datos cuantitativos para establecer
la energía y tipos de materiales que se
Evaluación de
impacto
Figura 3. Fases del análisis del ciclo de vida (6).
Diseño
Eliminación
residuos
Fabricación
Análisis
del
ciclo
de vida
Reutilización/
Reciclado
Transporte
Distribución
Utilización/
Consumo
Figura 2. Etapas del ciclo de vida.
toman del entorno del sistema y que se
emiten a él, durante el ciclo de vida
completo del sistema de producto. Esta
fase comprende una detallada descripción del sistema del producto (funciones
y límites), del diagrama de flujo del producto, de la toma de datos y de su procesado (5).
• La evaluación de impacto es un proceso
técnico, cualitativo y/o cuantitativo para
Toma de decisiones
• Estrategia empresarial
• Legislación ambiental
Interpretación
Definición de
objetivos y alcance
Análisis de
inventario
Materias
primas
I+D+i
• Riesgo ambiental
• Sistemas de producción
Marketing
• Compra verde
• Ecoetiquetado
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caracterizar y analizar los efectos de las
cargas ambientales identificadas en la
fase del inventario. La evaluación de impacto está en este momento en desarrollo, por lo que aún no se sigue una
metodología unificada. La etapa de evaluación de impacto se compone de
cuatro pasos: clasificación, caracterización, normalización y ponderación,
siendo los dos últimos de carácter opcional.
• Interpretación de los resultados y conclusiones. En esta fase se analizan los resultados del análisis de inventario y de
la evaluación de impacto. La interpretación realizada puede tomar la forma de
conclusiones o recomendaciones que
faciliten una toma de decisiones coherente con el objetivo y alcance del estudio. Esta etapa también refleja los resultados de los análisis de sensibilidad
llevados a cabo. La interpretación de resultados puede conducir a un proceso
iterativo de revisión del alcance del ACV,
la naturaleza y/o la calidad de los datos
recogidos en línea con el objetivo definido. Las conclusiones se deben hacer
únicamente sobre los resultados del estudio, teniendo en cuenta la variabilidad
de los datos.
Huella de carbono
La huella de carbono cuantifica las emisiones de GEI (gases de efecto invernadero), medidas en emisiones de CO2 equivalente. Este análisis abarca todas las
actividades del ciclo de vida (desde la adquisición de las materias primas hasta su
gestión como residuo) de un producto o
servicio, permitiendo a los consumidores
decidir qué productos comprar en base a
su impacto sobre el calentamiento global
(7).
A diferencia de un análisis del ciclo de
vida, la huella de carbono evalúa únicamente la categoría de calentamiento
global, lo que puede ocasionar problemas
en la interpretación de resultados, al
omitir otros impactos, como la toxicidad,
la formación de foto-oxidantes…
Metodologías de cálculo
PAS 2050
El sistema PAS 2050:2008 (8), desarrollado por la British Standards Institution,
es una herramienta para auditar las emisiones de dióxido de carbono que se realizan en la cadena de producción de
bienes, desde la obtención de materias
primas hasta el tratamiento de fin de vida,
pasando por la fabricación y el transporte.
Este documento, publicado a finales de
octubre de 2008, es el resultado de un
trabajo conjunto del British Standard
Institute (www.standardsuk.com), de la
organización Carbon Trust (www.carbontrust.co.uk) y del Ministerio de Medio
Ambiente Británico (www.defra.gov.uk),
basado en experiencias pilotos en unos 75
productos de compañías que representan
una amplia variedad de actividades económicas, desde bebidas como Coca-Cola
hasta textiles o servicios financieros.
El PAS 2050 permite identificar la “huella
de carbono” de un producto determinado.
El fin último de este procedimiento es permitir a las empresas reducir los niveles de
contaminación mediante un cálculo estandarizado de las emisiones que tienen lugar
durante el proceso productivo (www.bsiglobal.com).
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Protocolo GHG
El protocolo GHG (Greenhouse Gas
Protocol), creado por el World Resources
Institute y el World Business Council for
Sustainable Development, recoge un conjunto de recursos, herramientas y datos
para la cuantificación de la huella de carbono (www.ghgprotocol.org).
En el marco de esta iniciativa se ha desarrollado “El estándar corporativo de contabilidad y reporte”, el cual ofrece estándares y orientación para las organizaciones
que estén preparando un inventario de
gases de efecto invernadero (GEI). Este estándar comprende dos guías distintas,
aunque vinculadas entre sí:
• Estándar corporativo de contabilidad y
comunicación del protocolo de GEI:
guía para empresas interesadas en
cuantificar y reportar sus emisiones de
GEI.
• Estándar de cuantificación de proyectos
del protocolo de GEI: guía para la cuantificación de reducciones de emisiones
de GEI derivadas de proyectos específicos.
Las herramientas diseñadas por el protocolo GHG permiten a las empresas desarrollar inventarios sencillos y fiables. La tipología de herramientas varía en función
del sector industrial en el que se vayan a
aplicar y se basan en lo establecido por el
IPCC (Panel Intergubernamental sobre el
Cambio Climático) para la recogida de
datos a nivel nacional, pero han sido refinadas para un público sin conocimientos
técnicos sobre la materia.
Bilan Carbone
En el año 2004, la Agencia Francesa para
el Medio Ambiente (ADEME) publicó la
primera versión de un método propio
para cuantificar las emisiones de GEI asociadas a una actividad u organización. El
método de Bilan Carbone combina metodología y una herramienta de cálculo para
estimar las emisiones de GEI causadas por
todos los procesos necesarios para que se
produzca una actividad. La principal limitación de este método radica en que
todos los cálculos están basados en datos
franceses o europeos (factores de emisión, perfil energético...), lo que restringe
su aplicación fuera de esta área geográfica.
Normas ISO relacionadas con el
cálculo de la huella de carbono
La Norma ISO 14064:2006 contiene una
serie de criterios para la cuantificación de
GEI y define las mejores prácticas internacionales en la gestión, comunicación y
verificación de datos e información referidos a GEI. La norma se estructura en
tres partes: la parte 1 detalla los principios y requisitos para el diseño, desarrollo, gestión y comunicación de los inventarios de GEI a nivel de una planta o
de toda una organización; la ISO 140642 se centra en proyectos diseñados para
reducir las emisiones de GEI o aumentar
la eliminación/captación de GEI, y la parte
3 describe los procesos de verificación y
validación.
Por su parte, la Norma ISO 14065:2007
define requisitos para organizaciones que
realizan validaciones o verificaciones de
GEI y la ISO 14066:2011 especifica las
competencias para verificadores y validadores de proyectos de GEI.
Actualmente ISO trabaja en nuevas
normas relacionadas con la gestión de
gases de efecto invernadero:
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• ISO 14067 permitirá medir las emisiones
de GEI de un producto o servicio a lo
largo de su ciclo de vida.
– ISO 14067-1. Huella de carbono de
los productos. Parte 1: cuantificación.
– ISO 14067-2. Huella de carbono de
los productos. Parte 2: comunicación.
• ISO 14069. Cuantificación de las emisiones GHG en organizaciones. Esta
norma pretende recoger las directrices
básicas de aplicación de la Norma ISO
14064-1.
Comunicación ambiental
La comunicación ambiental se está convirtiendo en una actividad de gran importancia para las organizaciones de todo el
mundo, sean pequeñas o grandes, debido
al incremento de la conciencia pública, y
a la preocupación y expectativas de las
agencias ambientales gubernamentales.
Compra verde
La Comunicación de la Comisión Europea
“Contratación pública para un medio ambiente mejor”, COM(2008) 400 final, de-
2010. COM(2010) 2020 final. Europa
2020. Una estrategía para un
crecimiento inteligente, sostenible e
integrador. Fomento contratación
pública verde.
2008. COM(2008) 397 final. Plan de acción
sobre consumo y producción sostenible y
una política industrial sostenible.
COM(2008) 400 final. Contratación pública
para un medio ambiente mejor.
2006. Estrategia UE
para un desarrollo
2004. Directivas
sostenible. Objetivo:
18/2004 y 17/2004
50% de compra
sobre criterios
2003. Política
ambientales y sociales pública verde en
2010.
integrada de
a incluir en la
productos.
contratación (agua, Directiva
Recomendación energía, transportes y 2006/32/CE:
contratación pública
de establecer
servicios sociales).
con criterios
planes de acción
ambientales
de contratación
(vehículos, equipos,
pública verde.
servicios energéticos
y edificación).
2007. Regulación
para la
implementación
del programa
Energy Star de los
Estados Unidos
en Europa.
España:
• Ley 30/2007, de Contratos
del Sector Público.
• Ley 312/2007, agua, energía,
transportes y servicios sociales.
Figura 4. Marco político de la compra pública verde en España (9).
2009. La Directiva
2009/33/CE incorpora
consideraciones
ambientales en la
compra y contratación
de vehículos.
Directiva 2009/125/CE
Ecodiseño productos
relacionados con la
energía EMP.
España:
• Orden PRE/116/2008. Plan de
Contratación Pública Verde
de la Administración General
del Estado.
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fine la contratación pública ecológica o
compra pública verde como:
“Un proceso por el cual las autoridades
públicas tratan de adquirir mercancías, servicios y obras con un impacto medioambiental reducido durante su ciclo de vida,
en comparación con el de mercancías, servicios y obras con la misma función primaria que se adquirirían en su lugar.”
La contratación pública desempeña un
papel clave en la estrategia Europa 2020
para un crecimiento inteligente, sostenible
e integrador, ya que una demanda significativa por las autoridades públicas de
productos y servicios más ecológicos, con
bajas emisiones de carbono, más innovadores y socialmente responsables puede
influir en las tendencias de la producción
y el consumo en los próximos años (COM
2011.15 final, Libro Verde sobre la modernización de la política de contratación
pública de la UE. Hacia un mercado europeo de la contratación pública más eficiente. Bruselas, 27-1-2011).
Etiquetado ambiental
El etiquetado ambiental se define, según
la Norma ISO 14020, como un conjunto
de herramientas voluntarias que intentan
estimular la demanda de productos y servicios con menores cargas ambientales,
ofreciendo información relevante sobre su
ciclo de vida para satisfacer la demanda
de información ambiental por parte de los
compradores.
El organismo internacional ISO distingue
tres tipos de etiquetas ecológicas (10):
• Ecoetiquetas tipo I: son certificaciones
ambientales que consideran el análisis
del ciclo de vida de producto o servicio.
De acuerdo con la ISO 14024, las eco-
etiquetas tipo I forman parte de un programa voluntario, multicriterio y desarrollado por una tercera parte que autoriza su uso. Un ejemplo de este tipo
de ecoetiquetas es la flor europea,
nombre con el que se conoce a la etiqueta ecológica de la UE (ec.europa.eu/
environment/ecolabel/).
• Las ecoetiquetas tipo II o autodeclaraciones ambientales: de acuerdo con la
ISO 14021, consisten en afirmaciones
relativas a alguna característica ambiental del producto que las contiene.
El declarante debe ser responsable de la
evaluación y de facilitar los datos necesarios para la verificación de las autodeclaraciones ambientales. Los términos
comúnmente utilizados en estas ecoetiquetas se muestran a continuación:
– Compostable.
– Degradable.
– Reciclable.
– Contenido de reciclado.
– Reutilizable y rellenable.
– Reducción de residuos.
– Diseñado para desmontar.
– Producto de vida prolongada.
– Energía recuperada.
– Consumo reducido de energía.
– Utilización reducida de recursos.
– Consumo reducido de agua.
La principal ventaja de las autodeclaraciones de producto con respecto a otro
tipo de ecoetiquetas es que normalmente son más baratas que otras herramientas de etiquetado ambiental. La
principal razón es que no se necesita
certificación o validación, sin embargo,
por otra parte, esta falta de certificación
reduce su credibilidad en comparación
con otros tipos de ecoetiquetas.
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• Las ecoetiquetas tipo III o declaraciones
ambientales de producto (EPD): de
acuerdo con la ISO 14025, facilitan la
comunicación objetiva, comparable y
creíble del comportamiento ambiental
de los productos. Este distintivo ambiental aporta una gran información
sobre la incidencia que tiene un producto en nuestro entorno. Más que una
ecoetiqueta propiamente dicha, se trata
de una documentación análoga a las fichas de seguridad que deben acompañar a los productos peligrosos.
Los consumidores y organizaciones vinculadas a las declaraciones ambientales
de producto se reúnen en una asociación
internacional sin ánimo de lucro denominada Red Global de Declaraciones
Ambientales, GEDnet. El objetivo último
de esta red es facilitar el intercambio de
información ambiental, además de estandarizar la metodología de evaluación
de impacto (www.gednet.org).
El Sistema Internacional EPD® (www.environdec.com) es miembro de esta red y
entre los productos alimentarios que comunican su declaración ambiental a
través de este programa encontramos
marcas líderes internacionales como, por
ejemplo, Barilla o Carlsberg Italia.
Iniciativas
Existen diversas iniciativas a nivel internacional y nacional, entre ellas cabe destacar
por su obligatoriedad y controversia, la ley
francesa Grenelle 2.
Ley Grenelle 2
Esta ley, establece en su artículo 228 que:
“… desde el 1 de julio de 2011, y previa
consulta con todos los actores relevantes
en la industria, se desarrollará una etapa de
experimentación, por un periodo mínimo
de un año, con el afán de informar progresivamente al consumidor… sobre el contenido de carbono equivalente de productos
y su embalaje, así como del consumo de recursos naturales o del impacto sobre los
medios naturales generado por estos productos durante su ciclo de vida.”
Por tanto, el enfoque de esta ley no se limitará a la huella de carbono, sino que,
en función de los resultados del periodo
de prueba y evaluación, se establecerá
qué indicadores de impacto deben ser
evaluados en función de la categoría a la
que pertenezca el producto.
Iniciativas voluntarias
En este contexto, la cadena de supermercados francesa Casino, en colaboración
con la Agencia Francesa del Medio
Ambiente y la empresa privada Bio
Intelligence Service, puso en marcha en
2008 el programa L´Indice Carbone, cuyo
objetivo era evaluar la huella de carbono
de sus productos e indicar en sus envases
las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) por cada 100 g de producto.
Pero, no sólo en Francia se están lanzando
iniciativas en este sentido. Si bien en
ningún otro país hay una regulación a
nivel nacional, en otros Estados existen
iniciativas sectoriales. Por ejemplo, en
Inglaterra algunas cadenas de supermercado, como Tesco, anunciaron su voluntad de crear y fomentar el uso de etiquetas que informan sobre la huella de
carbono de los productos que comercializan en el marco del PAS 2050; o en
Estados Unidos, el Congreso está discutiendo la idea de que a partir de 2020 se
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establezca la obligación de que los productos de importación que provengan de
países que no tienen obligaciones de reducción de emisiones comparables a los
de Estados Unidos, deban comprar compensaciones de reducción.
En España, actualmente, la Asociación
Española de Normalización y Certificación,
AENOR, certifica tres marcas de CO2:
• Marca AENOR Medio Ambiente de CO2
Reducido. Cuantificación de la huella de
carbono y compromiso de reducción un
mínimo del 3% respecto al año anterior.
• Marca AENOR Medio Ambiente de CO2
Compensado. Cuantificación de la
huella de carbono y las emisiones de
GEI se compensan con reducciones verificadas de emisiones (VER).
• Marca AENOR Medio Ambiente de CO2
Calculado. Cuantificación de la huella
de carbono. El resultado se recoge en la
etiqueta.
Declaraciones climáticas
Ante la creciente demanda de información en relación al cambio climático, el sistema internacional EPD® (www.environdec.com) ha creado las “Declaraciones
Climáticas”. Estas declaraciones informan
de las emisiones de gases de efecto invernadero, expresadas en kilogramos equivalentes de CO2 durante el ciclo de vida
del producto, y se basan en resultados verificados de un análisis de ciclo de vida de
acuerdo a la Norma ISO 14025 (www.climatedec.com).
Es decir, siguen el mismo esquema de elaboración y presentación que las declaraciones ambientales de producto o EPD
(Environmental Product Declaration), pero
sólo informan sobre la categoría de impacto de calentamiento global.
CO2 Verificado
En el año 2009, la Asociación de
Empresarios Productores Ecológicos de
Andalucía (EPEA) puso en marcha un
proyecto, denominado “CO2 Verificado”
para medir y verificar la huella de carbono de los productos agroalimentarios.
El objetivo de esta iniciativa era contar
con herramientas válidas y certificadas
para que tanto productores como consumidores puedan estar informados
sobre cuál es la contribución de un determinado producto al cambio climático.
La herramienta se implementó en tres
productos pilotos: el aceite de oliva virgen
extra, el vino Pedro Ximénez y los tomates
cherry. El proyecto fue impulsado por
EPEA, en colaboración con la asesoría técnica de AFHA Consultores y Det Norske
Veritas (DNV), que desarrollaron la metodología de cálculo y de verificación de los
resultados, y contó con el apoyo de la
Junta de Andalucía.
La metodología se basa en el estándar internacional PAS 2050 y las etiquetas contarán con la validación de una certificadora
independiente (www.huellacarbono.es). El
uso de esta etiqueta no sólo indica que se
ha cuantificado la huella de carbono del
producto, sino que también supone un
compromiso de reducción de emisiones de
CO2.
Caso de estudio. Proyecto
LIFE HAproWINE
El proyecto LIFE HAproWINE (LIFE08/
ENV/E/000143) se enmarca en la idea de
la sostenibilidad y la innovación en un
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sector económico de gran importancia y
valor añadido en el ámbito agrario como
es el sector del vino.
El fin último de este proyecto, que concluirá en 2013, es contribuir al desarrollo
sostenible del sector vitivinícola en Castilla
y León, y para ello se han fijado un conjunto de objetivos específicos, entre los
que destaca, de cara a este documento:
“Favorecer la oferta y demanda de productos con menor huella ambiental durante su ciclo de vida.”
Para conseguir este objetivo, el grupo de
trabajo del proyecto constituido por
CTME, GiGa-ESCI y PE International,
bajo la coordinación de la Fundación del
Patrimonio Natural de Castilla y León, ha
iniciado los estudios de análisis del ciclo
de vida en las 15 bodegas y/o viñedos
participantes en el proyecto, que elaboran vinos bajo las Denominaciones de
Origen de Arribes, Cigales, Ribera del
Duero, Rueda, la indicación geográfica
Vinos de la Tierra de Castilla y León y la
Denominación de Origen Calificada
Rioja.
Más información sobre el proyecto se
puede encontrar en su página web:
www.haprowine.eu.
Conclusiones
La comunicación transparente de los aspectos ambientales del ciclo de vida de los
productos es un punto clave en la estrategia de la Comisión Europea recogida en
el Plan de Acción sobre Consumo y
Producción Sostenible, y es en esta línea
donde se enmarcan los compromisos de
las grandes superficies para ofrecer al
consumidor productos más respetuosos
con el medio ambiente.
Por tanto, la aplicación de herramientas
de gestión sostenible confiere a todos los
productos, y en particular a los alimentarios, por el contexto económico-social en
que nos encontramos, un valor añadido,
mejorando significativamente la competitividad de las empresas que asumen este
reto, ya que actualmente estas iniciativas
se desarrollan en el marco voluntario.
A partir de estos estudios, además de aspectos económicos y sociales, se identificarán los impactos ambientales más significativos asociados a los productos
seleccionados, lo que permitirá mejorar
su comportamiento ambiental aplicando
la metodología de ecodiseño y lanzar al
mercado productos más respetuosos con
el medio ambiente.
Asimismo, diseñar productos teniendo en
cuenta consideraciones ambientales,
además de reducir impactos conlleva otros
beneficios directos, como: i) la reducción
de costes asociada a la identificación y mejora de procesos ineficientes en el ciclo de
vida de producto, ii) el cumplimiento de la
legislación ambiental presente y futura,
cada vez más estricta, o iii) la imagen de
marca, tan importante para conseguir éxito
en un mercado cada vez más competitivo.
Asimismo, para que el consumidor final
pueda reconocer la excelencia ambiental en
los vinos que adquiera o deguste, se trabaja
en la elaboración de un sello que combine
las bondades del ecoetiquetado tipo I y las
declaraciones ambientales de producto.
Algunas empresas líderes del sector alimentario, como Barilla o Carlsberg, están
apostando por las declaraciones ambientales de producto como estrategia de
imagen y marketing ambiental, ofreciendo a sus clientes la información fiable
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y científica que ellos demandan. Mientras
que otras, como Bodegas Robles, productor del vino Pedro Ximénez, o Walkers
Snacks (propiedad de Pepsico), han dirigido sus estrategias de sostenibilidad ambiental hacia la huella de carbono.
También el proyecto LIFE HAproWINE es
un ejemplo más de la tendencia del sector
alimentario, impulsada por la Comisión
Europea y los consumidores, hacia la sostenibilidad ambiental.
Sin embargo, todavía queda trabajo por
realizar de cara a mejorar estas herramientas, tanto en el ámbito de la armonización de metodologías, como en el
campo de la unificación y reconocimiento
por parte del cliente/consumidor de los
distintivos ambientales.
Agradecimientos
Las autoras agradecen a la Unión Europea
la financiación recibida dentro de la
Convocatoria LIFE+ 2008 para la ejecución del proyecto LIFE HAproWINE
“Gestión integral de residuos y análisis del
ciclo de vida del sector vinícola”
(LIFE08/ENV/E/000143), base del último
apartado de este capítulo.
2. Pereda L, Sánchez E. La apuesta por el
ecodiseño en el sector máquina-herramienta. Deformación metálica 2008;
34(298):54-62.
3. Núñez Y. Evaluación de efectos sobre la
salud y el medio ambiente de focos contaminantes fijos. Tesis doctoral. Universidad de
Valladolid, España; 2008.
4. Fullana P, Puig R. Análisis del Ciclo de Vida.
1st ed. Barcelona, España: Rubes, 1997.
5. Heijungs R, Guinée JB, Huppes G,
Lankreijer RM, Udo de Haes HA, Wegener
Sleeswijk A, et al. Environmental life cycle
assessment of products. Guidelines and
backgrounds. Leiden, Países Bajos: Centre
of Environmental Science, 1992.
6. ISO 14040 Environmental management Life cycle assessment - Principles and framework. Suiza, 2006.
7. IHOBE, editors. Análisis de Ciclo de Vida y
Huella de Carbono. Dos maneras de medir
el impacto ambiental de un producto. 1st
ed. Bilbao, España: IHOBE, 2009.
8. PAS 2050:2008 Specification for the assessment of the life cycle greenhouse gas emissions of goods and services. BSI, Carbon
Trust, Defra. Disponible en: http://www.bsigroup.com (último acceso: junio, 2011).
Bibliografía
9. Gobierno de Aragón. Compras verdes.
Compra y contratación pública verde en
Aragón. 2.º catálogo de criterios, productos
y proveedores. 1st ed. España: Dirección
General de Calidad Ambiental y Cambio
Climático, Departamento de Medio
Ambiente, Gobierno de Aragón, 2009.
1. Brezet H, Van Hemel C. EcoDesign: A promising approach to sustainable production
and consumption. 1st ed. Francia: UNEP,
1997.
10. IHOBE, editors. Etiquetado ambiental de
producto. Guía de criterios ambientales para
la mejora de producto. 1st ed. Bilbao,
España: IHOBE, 2008.
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APROVECHAMIENTO
DE RESIDUOS DE
PRODUCCIÓN
EN LA INDUSTRIA
ALIMENTARIA
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Aprovechamiento de subproductos de la
industria agroalimentaria para la obtención
de compuestos bioactivos
José María Fernández Ginés y Elena Madera Bravo
Introducción
La industria alimentaria tiene la necesidad
de innovar y desarrollar nuevos alimentos
que se adapten a las exigencias del mercado. Por otra parte, en este tipo de industria se generan multitud de subproductos
con elevado potencial de aprovechamiento
que en la actualidad no se utilizan y suponen un gasto y problemas medioambientales.
La actividad agroindustrial y alimentaria es
una fuente importante de residuos, los
cuales generan un problema medioambiental y de costes para las empresas productoras. Hoy en día, cada vez son más las
empresas y los grupos de investigación que
se suman a la labor de encontrar opciones
que permitan el aprovechamiento de estos
residuos, no sólo como combustible, también como parte de la alimentación animal
y, más recientemente, humana, tras la obtención de compuestos bioactivos. La incorporación de sustancias obtenidas a partir
de residuos de la agroindustria posibilitaría
una solución medioambiental, y la oportunidad de obtener materias primas a bajo
costo y con un alto valor nutritivo y funcional. Como ejemplo, existe una amplia
cantidad de estudios que evalúan las propiedades saludables de los productos hortofrutícolas, y los compuestos de alto valor
nutricional que se encuentran en ellos,
como vitaminas, minerales, ácidos grasos
esenciales y antioxidantes, entre otros.
El aprovechamiento de los subproductos
generados en la industria agroalimentaria
requiere esfuerzos y decisión a la hora de
realizar los diferentes proyectos de I+D,
cuya finalidad son la obtención de una solución medioambiental, optimización de
recursos y generación de una nueva
fuente de ingresos, que hace que a las
empresas ejecutoras les resulten inversiones rentables. Actualmente se disponen
de tecnologías suficientes para aportar a
cada uno de los subproductos soluciones
individualizadas que desemboquen en resultados tangibles y reales (3, 5).
Tendencias del sector
agroalimentario
En las dos últimas décadas, la situación
del mercado en España ha cambiado de
forma importante debido a la evolución
en los hábitos de los consumidores, cada
vez más críticos, informados y exigentes
y con un creciente interés por la salud y la
seguridad alimentaria. Todo esto ha llevado a las agroindustrias a desviar su
atención de los aspectos tangibles a los
intangibles, en una continua búsqueda de
productos con mayor valor añadido (2).
Se impone la necesidad de compatibilizar
lo sano con la comodidad y la rapidez, es-
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perándose un incremento aún mayor en
el consumo de platos de la denominada
“comida rápida” (precocinados o preparados), así como de los llamados “nuevos
productos” y “productos saludables”, pudiendo ser utilizados los subproductos de
la industria agroalimentaria como materia
prima para su desarrollo.
A esta tendencia debe adaptarse la industria y para ello es imprescindible invertir
en I+D+i. Los principales beneficios de iniciar estos proyectos se traducen en una
mejora de la calidad, un mayor rendimiento de la producción y un incremento
de la gama de productos, lo cual aporta
una fuerza competitiva mucho mayor (2).
Por todo ello, la innovación, la gestión de
subproductos y la protección del medio
ambiente deben ser puntos estratégicos
de la industria agroalimentaria.
En definitiva, la industria alimentaria tiene
la necesidad de desarrollar nuevos alimentos que se adapten a las exigencias del
mercado, y una de las fuentes de materias
primas para la obtención de estos productos o ingredientes saludables/funcionales son los subproductos generados por
la propia industria. Estos constituyen una
fuente de coste muy reducido, pero con
una amplia diversidad de aplicaciones, una
vez transformadas debidamente.
Los subproductos como
materia prima y origen de
compuestos de valor añadido
La inmensa generación de subproductos
que supone la normal actividad de la industria agroalimentaria es uno de los principales problemas con los que nos encontramos en la actualidad. Estos residuos
provocan una progresiva degradación de
nuestro entorno, que hace que el aprovechamiento de los mismos sea un tema de
gran interés, tendiendo a producciones
cada vez con menos residuos (5).
Muchos de estos subproductos procedentes de la industria pueden ser utilizados
en numerosas aplicaciones, aportando importantes rentabilidades económicas al
proceso industrial de partida, además de
evitar trastornos medioambientales y generar nuevas oportunidades de negocio de
muy distintos tipos, con las consiguientes
ventajas sociales que ello reportaría.
Los subproductos sólidos, generados por
la industria agroalimentaria, están mayoritariamente constituidos por compuestos naturales procedentes de restos
de materias primas fácilmente degradables y/o aprovechables, y su utilización
actual es escasa (piensos animales,
abonos, extracción de componentes…).
Sin embargo, las características de composición de estos subproductos posibilitan su utilización para otros fines, como
por ejemplo la reincorporación a los procesos productivos de las empresas generadoras, con lo cual se podría obtener
una rentabilidad de un producto de desecho y generar alimentos con alto valor
añadido. Esto se debe a que los subproductos alimentarios son una fuente prometedora de compuestos de alto valor,
como son las fibras, los antioxidantes, los
ácidos grasos esenciales, los antimicrobianos, los minerales, etc., que pueden
ser utilizados por sus propiedades tecnológicas, nutricionales y funcionales.
Durante las últimas décadas ha aumentado la producción e interés por los subproductos, entre otras, por las siguientes
razones:
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• La importancia económica que los subproductos tienen para el fabricante, debido a la influencia que ejercen en la
cuenta de resultados.
• La necesidad de superar los problemas
ambientales derivados del acúmulo de
materiales de desecho en las factorías (1).
En la industria de cítricos supone alrededor del 50%, superándose incluso en
los procesos productivos de algunas conservas vegetales, donde puede llegar al
65%.
La utilización actual de subproductos procedentes de la industria agroalimentaria
es escasa (piensos animales, abonos, extracción de componentes…). Esto ha
hecho que se dedique un considerable esfuerzo hacia la búsqueda de nuevas soluciones para su aprovechamiento y, para
ello es necesario el conocimiento de todos
aquellos parámetros físicos y químicos
que afecten al valor nutritivo del producto.
Además, la disponibilidad de materias
primas es cada vez menor, lo cual afecta a
la producción secundaria, incrementando
los precios de alimentos básicos como el
pan, los huevos, la carne, etc. Por lo tanto,
identificar los subproductos agroalimentarios que puedan ser empleados como materias primas para alimentación supone
una valiosa información de cara a futuros
proyectos de I+D (5, 7, 8).
Desde el punto de vista industrial, se
aporta principalmente una ventaja esencial a la hora de iniciar este tipo de proyectos, concretamente, con el objetivo de
reducir costes, aumentar rentabilidad y
llegar a obtener productos estables y duraderos a partir de fuentes que, en la ma-
yoría de los casos, se caracterizan por su
estacionalidad y su corta vida útil (1).
Uso actual de subproductos
alimentarios
En la industria agroalimentaria, el coste de
producción puede verse aumentado considerablemente dependiendo de la capacidad del industrial de optimizar los procesos de producción y aumentar su
rentabilidad. A su vez, se generan una gran
cantidad de subproductos, tanto líquidos
como sólidos, resultado del proceso productivo. Estos aumentan los residuos y los
problemas medioambientales, como ya se
ha citado, provocando una pérdida valiosa
de biomasa y nutrientes (5).
Conociendo el origen y las características
de estos restos orgánicos existe una gran
diferencia entre considerarlos como residuos, cuyo único destino es su deposición
en un vertedero controlado, a gestionarlos como subproductos, donde se
puede obtener un beneficio económico
derivado de esta gestión. De este modo,
pueden utilizarse para:
• La extracción de sustancias de alto valor
añadido, como pueden ser aceites esenciales, aromas, etc.
• Alimentación animal.
• La obtención de compost, añadiendo a
estos restos algún sustrato del tipo residuo urbano o virutas de madera.
• El aprovechamiento térmico/energético
de algunos de estos restos, como
pueden ser los huesos de las frutas.
• Elaboración de nuevos alimentos y obtención de materias primas para otros
procesos.
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La preocupación actual de la sociedad por
el medio ambiente, unida a los aspectos
económicos, ha motivado a las industrias
a buscar nuevos métodos de tratamiento
y manipulación de los residuos, dirigidos
al aprovechamiento, la bioconversión y la
utilización de los mismos (5, 9).
En los países desarrollados, la optimización de la alimentación es uno de los
retos actuales para prevenir y tratar las enfermedades crónicas, en especial las cardiovasculares y neurodegenerativas, por
ser las causas de morbilidad y mortalidad
más importantes del mundo occidental
(8). El papel de la nutrición en el desarrollo de estas enfermedades y la posibilidad de su prevención o de la inclusión
de alimentos específicos como parte de
su tratamiento es otro de los retos actuales de nuestra sociedad. Así, sobre un
modelo de alimentación saludable se
ofrece la alternativa de añadir nuevos alimentos con actividad biológica, lo que
permitirá avanzar en la consecución de
este objetivo.
Las sustancias antioxidantes son constituyentes comunes en la dieta humana,
donde las frutas y vegetales son la mayor
fuente de estos compuestos bioactivos.
Los efectos derivados del consumo de
estas sustancias incluyen la eliminación de
radicales libres y propiedades antiinflamatorias (6, 7). Cada vez son mayores las evidencias del rol de los antioxidantes en la
prevención de enfermedades degenerativas. Así mismo, se han llevado a cabo un
gran número de estudios que demuestran
que estos compuestos pueden tener un
papel importante en la prevención del
cáncer y las enfermedades cardiovasculares (13).
Diseño de proyectos para el
aprovechamiento de
subproductos
En numerosas empresas agroalimentarias
se usa la misma tecnología que hace varias
décadas, y solamente la necesidad de
transformar mayores cantidades de materia prima ha conducido a que se vayan
introduciendo nuevas tecnologías de producción. Algunas empresas tratan de abaratar sus costes de producción mediante la
incorporación de nuevas tecnologías,
mientras que otras tratan de diferenciar lo
más posible sus productos de los de la
competencia, ya que no tienen suficiente
producción como para rentabilizar las inversiones en tecnologías de aplicación.
Entre las líneas de investigación y desarrollo que potenciarán un crecimiento sostenible y competitivo del sector, y que a
su vez se pueden aplicar en las líneas de
aprovechamiento de subproductos, se encuentran las siguientes:
• Nuevas tecnologías de conservación:
– Desarrollo y validación de nuevos tratamientos de conservación de alimentos.
– Aplicación de nuevos sistemas de envasado y conservación.
• Desarrollo de nuevos productos, presentaciones y envases:
– Desarrollo de alimentos listos para consumir y de alimentos funcionales y destinados a grupos específicos de población.
– Aplicaciones de la biotecnología en el
sector agroalimentario: obtención de
extractos o ingredientes funcionales
con características específicas para determinados procesos y/o productos (2).
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Aprovechamiento de subproductos de la industria agroalimentaria para la obtención…
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Aprovechamiento de subproductos
vegetales
La mayoría de los residuos vegetales consisten principalmente en agua y celulosa,
y tiene una calidad microbiológica escasa
debido a numerosos microorganismos
presentes en la superficie del alimento
que ocasionan un rápido deterioro durante el almacenamiento (3).
contenido en proteína casi tan alto como
el propio filete y, en cambio, no suele consumirse. Por otra parte, las fábricas de
conservas generan también grandes cantidades de pescado deteriorado y desperdicios utilizables para la revalorización de
subproductos (7).
Por ello será necesario controlar esta descomposición mediante fermentaciones
controladas, acidificación, desecación o
esterilización.
La producción de harina y aceite de pescado constituyen el principal método de
aprovechamiento de las capturas mundiales
de pescado no comestible y de los desperdicios procedentes de las plantas de fileteado. Entre ellas, las opciones (2, 4, 7):
Algunas de las actuales salidas de los subproductos vegetales son (3, 8, 9):
• Harina de pescado: producto estable y
de alto contenido proteico.
• Bioadsorvente en el pretratamiento de
aguas residuales.
• Aceite de pescado: para la elaboración
de aceites funcionales omega 3.
• Como agentes fitoquímicos en agricultura.
• “Ensilado de pescado”: para alimentación de ganado.
• Alimentación directa del ganado o elaboración de piensos animales.
• Hidrolizado de las proteínas del pescado, para alimentación animal y humana.
• Aislamiento de ingredientes multifuncionales.
• Alimentación de animales de compañía.
• Industria del papel y las fibras por su
contenido en celulosa.
• Directo para alimentación en piscifactorías.
• Biocombustible.
• Fabricación de insulina.
• Materias primas alimentarias.
• Cola de pescado o gelatina, aunque no
tiene mucha importancia económica.
Aprovechamiento de subproductos
de la industria pesquera
Aproximadamente un tercio del total de
capturas mundiales de pescado no se emplea para el consumo directo en la alimentación humana, sino que queda
como subproducto. La mejor especie de
pescado produce solamente alrededor del
50% de materiales comestibles en forma
de filetes o músculo de pescado. El resto,
el esqueleto, la cabeza, etc., poseen un
• Extracción de quinina y chitosán, a
partir de los caparazones de crustáceos.
• Entre los productos para consumo humano, están: pescado picado y los reestructurados (surimi), etc.
Aprovechamiento de subproductos
de la industria cárnica
La economía de las industrias cárnicas
exige el aprovechamiento de los subpro-
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ductos para poder competir con otras
fuentes proteicas de origen vegetal. Si los
subproductos animales no se aprovechan,
además de perderse un valioso potencial
alimentario, se incurre en importantes
costes adicionales de la eliminación de residuos (2).
El rendimiento de subproductos comestibles procedentes de la carne oscila
entre el 20 y el 30% del peso vivo para
el vacuno, cerdo y cordero, y del 5 al 6%
en las aves.
Desde el punto de vista biológico, la
mayor parte de los subproductos animales
son aptos para consumo humano después de un adecuado tratamiento.
Muchos de los despojos tienen excelentes
propiedades nutritivas debido a su contenido en proteínas, grasas, minerales y vitaminas (4).
Los principales subproductos comestibles
son: hígado, corazón, lengua, riñones,
mollejas, callos, sesos, rabos de toro, concentrados para sopas, extractos de carne,
recortes, rabos de cerdo, manitas de
cerdo, intestinos, criadillas, cortezas de
cerdo, sangre, bazo, menudillos de
pollo…
A continuación se incluye una lista parcial
de subproductos de origen animal (6):
• Asaduras para consumo humano.
• Grasas comestibles para fabricar margarinas, dulces y chicle.
• Huesos.
• Sangre para el consumo humano o para
fabricar harinas de sangre.
• Glicerina para cientos de usos industriales.
• Intestinos.
• Gelatina para productos de confitería y
heladería.
• Renina para fabricar queso.
• Sustancias terapéuticas, como albúmina, bilirrubina, epinefrina, insulina,
extracto hepático, pepsina, pituitrina,
testosterona, tromboplastina, timocrescina y tiroxina.
• Piensos para animales elaborados a
partir de diversos subproductos.
• Alimentos compuestos para perros y
gatos y piensos para acuarios.
• Grasas no comestibles empleadas en
neumáticos, lubricantes, insecticidas,
etc.
• Pelos para brochas, aislamientos y equipamientos deportivos.
• Plumas para aislamientos, cojines, artículos deportivos y piensos para animales.
• Cola para carpintería, para fabricar
papel de lija y para hacer cajas.
• Fertilizantes elaborados a partir de los
subproductos.
• Estiércol animal empleado como fertilizante o en la producción de metano.
La tecnología farmacéutica
aplicada a la valorización de
subproductos alimentarios
La generación de subproductos de las diferentes industrias, entre las que se encuentra la agroalimentaria, es un problema de orden creciente, como ya se ha
citado. Por lo tanto, es una necesidad
ofrecer alternativas eficaces y respetuosas
con el medio ambiente que den solución
a los residuos generados en la producción
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agroalimentaria, y a la vez generen ingresos adicionales como consecuencia de
la valorización de los subproductos.
Las nuevas tendencias pasan por la aplicación de la tecnología farmacéutica clásica a campos fuera del ámbito de la
salud. Para ello, es conveniente aplicar en
la mayor medida posible y tras valoraciones de viabilidad técnico-económica,
las diferentes fases utilizadas en el desarrollo de fármacos (figura 1):
OBTENCIÓN
DE PRINCIPIOS
ESTUDIOS DE
ACTIVIDAD
ESTUDIOS DE
SEGURIDAD
• Obtención de extractos y principios activos: mediante extracción y purificación
de compuestos a partir de subproductos
o residuos.
• Estudios de actividad médica: mediante
utilización de sistemas de screening de
alta capacidad basados en ensayos in
vitro o en líneas celulares.
• Evaluación de la seguridad de compuestos: mediante el uso de sistemas
ENSAYOS DE
INTERVENCIÓN
PRODUCCIÓN
COMERCIALIZACIÓN
Figura 1. Fases de estudio para el desarrollo de nuevos fármacos.
celulares o de estudios piloto en animales (como por ejemplo, el embrión
de pez cebra) (14).
• Ensayos de intervención en humanos:
dirigidos a comprobar los beneficios saludables de un principio activo.
• Producción: desarrollo del proceso
desde la escala piloto hasta la industrial.
• Comercialización.
En este sentido, existen tecnologías en el
mercado que permiten realizar este desarrollo de forma rápida y eficiente (como
por ejemplo, Microbiotools®), mediante la
realización de pruebas de eficacia y seguridad idóneas para desarrollar procesos
que permitan obtener productos de valor
añadido a partir de un determinado residuo o subproducto de la industria. De
esta manera se logra mejorar la rentabi-
lidad económica y reducir el impacto medioambiental de los procesos productivos
existentes. Otro método que ha mostrado
gran eficacia en la evaluación de sustancias con fines farmacológicos es el del
modelo de pez cebra. Este modelo (tanto
a nivel de formas embrionarias como
adultas) abre un campo de actuación en
la evaluación de ingredientes, alimentos
funcionales y mezclas alimentarias que
permiten determinar los efectos beneficiosos sobre el organismo, la inocuidad de
las sustancias o los efectos secundarios de
compuestos o aditivos nocivos presentes
en los alimentos. Debido a su dualidad
embrión-adulto, este modelo se utiliza
para el estudio a gran escala en sistemas
robotizados de evaluación funcional, así
como en el análisis de pautas de administración en adultos, que permiten detectar
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los efectos beneficiosos o adversos en diferentes áreas de gran importancia, como
el desarrollo del sistema nervioso, el estado cognitivo o la salud cardiovascular
(14).
Se ha observado la importancia que cobra
cada vez más la caracterización de materiales que puedan contener compuestos de
utilidad para el aprovechamiento en la industria farmacéutica y alimentaria; en el
caso del mango, existen varios trabajos en
los que se evidencia una fuente importante
de biocompuestos. Según la bibliografía
(15), en un extracto de piel de mango, empleando etil acetato como solvente, se detecta la presencia de dos compuestos con
una alta actividad antioxidante, como son
el etil galato y el penta-O-galoil-glucósido.
En otros estudios (16) se evaluó la eficiencia
del secado al sol de semillas de mango, con
respecto a secado en aire caliente, y obtuvo
una alta concentración de compuestos antioxidantes a partir de los extractos de semillas de mango secadas al sol, mucho mayor
que aquellos extractos obtenidos a partir de
semillas sometidas a diferentes tratamientos
físicos. Existen diversos estudios que sustentan la importancia que tiene el aprovechamiento de los subproductos del mango
como fuente de compuestos bioactivos, de
interés farmacológico y alimentario.
De acuerdo a lo anterior, la apuesta por
alternativas, como el aprovechamiento de
subproductos agroalimentarios, puede
conducir a múltiples beneficios, destacándose los ecológicos, los económicos y los
saludables.
Bibliografía
1. Fuentes-Alventosa JM, Rodríguez-Gutiérrez,
G, Jaramillo-Carmona S. Effect of extraction
method on chemical composition and func-
tional caracteristics of high dietary fibre
powders obtained from asparagus by-products. Food Chemistry (2008) In Press,
Corrected Proof. Available online 29 July
2008.
2. Gracia Royo A. Evolución de la Industria
Agroalimentaria Española en las dos últimas décadas. Economía Industrial 2004;
355(6):197-210.
3. Laufenberg G, Kunz B, Nystroem M.
Transformation of vegetable waste into
value added products: (A) the upgrading
concept; (B) practical implementations.
Bioresource Technology 2003; 87:167-98.
4. IDAE: Eficiencia energética en la pequeña
y mediana industria: Sector conservas alimenticias. IDAE, 1995.
5. Dalzell JM. Food Industry and the
Environment Blackie Academic & Professional 1994.
6. Joseph JA, Shukitt-Hale B, Casadesus G.
Reversing the deleterious effects of aging
on neuronal communication and behavior:
Beneficial properties of fruit polyphenolic
compounds. American Journal of Clinical
Nutrition 2005; 81:S313-6.
7. Jilma-Stohlawetz P, Rios J, Hingorani L,
Derendorf H. Absorption, metabolism,
and antioxidant effects of pomegranate
(Punica granatum L.) polyphenols after ingestion of a standardized extract in healthy human volunteers. Journal of
Agricultural and Food Chemistry 2006;
54:8.956-61.
8. Milner JA. Functional foods: the US perspective. The American Journal of Clinical
Nutrition 2000; 71:S654-1.659.
9. Ministerio de Medio Ambiente. Guía de
Mejores Técnicas Disponibles en España
del sector cárnico, 2005.
10. Ministerio de Agricultura, Pesca y
Alimentación. Anuario de Estadística
Agroalimentaria y Pesquera 2007.
11. Ministerio de Medio Ambiente. Guía de
Mejores Técnicas Disponibles en España
del sector de los Transformados Vegetales,
2006.
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Página 87
Aprovechamiento de subproductos de la industria agroalimentaria para la obtención…
87
12. Reddy N, Yang Y. Biofibers from agricultural byproducts for industrial applications.
TRENDS in Biotechnology 2005; 23(1).
13. Scalbert A, Johnson IT, Saltmarsh M.
Polyphenols: Antioxidants and beyond.
American Journal of Clinical Nutrition 2005;
81:S215-7.
14. Burgos JS, Alfaro JM. El pez cebra, un modelo incipiente para la evaluación de ingredientes. Alimentaria 2008; 82-4.
15. Jiang LY, He S, Pan YJ, Sun CR. Bioassayguided isolation and EPR-assisted antioxidant evaluation of two valuable compounds
from mango peels. Food Chemistry 2010;
119(1):285-92.
16. Maisunthisakul P, Gordon MH. Antioxidant
and tyrosinase inhibitory activity of mango
seed kernel by product. Food Chemistry
2009; 117:241-332.
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Nuevas tendencias en el diseño
de procesos para aprovechamiento de
residuos alimentarios dirigidas a conseguir
una sociedad sostenible
María José Cocero Alonso, Danilo Alberto Cantero Sposetti,
María Dolores Bermejo Roda y Juan García Serna
Introducción
La producción de compuestos químicos
ha estado basada en la disponibilidad de
grandes cantidades de petróleo a un
precio bajo, desarrollándose procesos de
fabricación basados en grandes plantas,
que permiten reducir el coste del producto para satisfacer la demanda de la
sociedad centrada en el consumo. Esta
producción ha sido uno de los motores
del rápido desarrollo económico del siglo
XX. Actualmente la situación ha cambiado
y se buscan alternativas para reemplazar
los productos obtenidos del petróleo por
materias primas renovables. El uso descontrolado de productos químicos de síntesis está generando graves problemas en
la salud y en el medioambiente, y a la vez
supone una fuerte dependencia de las
materias primas y fuentes primarias de
energía para su fabricación. Por encima
de las cada vez mayores restricciones medioambientales, se ha extendido una
nueva demanda social hacia la utilización
de productos naturales, el fomento del
uso de energías renovables y un uso racional de las materias primas dentro de
una nueva filosofía de sostenibilidad, que
abarca a todos los aspectos sociales (1).
Esta nueva filosofía marca cambios sus-
tanciales en la producción, desde la fabricación centralizada basada en grandes
plantas hasta una producción descentralizada que genere “sólo lo suficiente”. El
diseño bajo esta nueva concepción va a
requerir desarrollar procesos basados en
materias primas diferentes a las convencionales, y el uso de energías renovables.
En la tabla 1 se presentan los retos a
abordar para desarrollar procesos sostenibles de producción descentralizada.
Excluyendo la utilización de biomasa para
alimentación, el proceso de refinado de
biomasa puede permitir la obtención de
compuestos de alto valor añadido para
aplicaciones en química fina. El residuo de
la obtención de alimentos, no apto para
el consumo humano, puede utilizarse
como fuente para la obtención de celulosa, lignina y hemicelulosa. La celulosa
puede disolverse para producir nuevos
compuestos o puede hidrolizarse para
producir glucosa y oligosacáridos (2).
Estos compuestos, mediante reacciones
químicas, pueden producir compuestos
químicos de interés industrial, como se va
a desarrollar en este trabajo. La lignina,
mediante disolución y reacciones de conversión, puede ser la base para la obtención de compuestos aromáticos (3, 4). La
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Tabla 1. Producción descentralizada: producir sólo lo suficiente.
Objetivos
Reducción del coste
de los equipos
Retos
• Equipos compactos
• Etapas más sencillas
• Una etapa o reacciones
todo en uno
Compatible con el medio
ambiente
Eficiencia energética
Utilización de solventes
limpios
Mejorar tecnologías
Fenómenos implicados
• Procesos ultrarrápidos
• Alto rendimiento
Alta selectividad
• Materias primas
alternativas
H2O
CO2
Ingeniería química
producción de bioetanol y otros combustibles líquidos es la aplicación más estudiada (5).
zarse como procesos compactos, a pequeña y mediana escala, cuando se realizan con fluidos presurizados (7).
La utilización de fluidos supercríticos ha
permitido el desarrollo de nuevos procesos para obtener compuestos naturales
para alimentación, farmacia y diversas
aplicaciones en química fina. La utilización
de estos procesos podría abrir nuevas posibilidades de producción de compuestos
químicos a partir de biomasa. Las propiedades físicas que presentan los fluidos en
condiciones supercríticas hace que participen de las ventajas de la elevada velocidad que tienen las reacciones radicalarias que ocurren en fase gas, y la alta
selectividad que se puede conseguir con
reacciones de tipo iónico en fase líquida.
Procesos que se pueden desarrollar a temperaturas moderadas, con una elevada
selectividad y con cinéticas muy rápidas,
en equipos compactos. El poder disolvente se puede controlar con la presión,
se reduce el número de etapas sobre los
procesos convencionales (6). Los disolventes más estudiados, CO2 y H2O, son
totalmente compatibles con la materia
prima y con el medio ambiente. Los procesos de separación, disolución, gasificación, hidrólisis y reacción pueden reali-
El agua, en condiciones de presión y temperatura por encima del punto crítico, presenta unas propiedades físicas características que la convierten en un buen
disolvente para compuestos orgánicos. Su
constante dieléctrica varía desde 80, en
condiciones ambientales, a 7, en condiciones supercríticas; pasa a ser desde un
disolvente polar a un disolvente no polar
con propiedades disolventes equivalentes
a las del propano. La constante de disociación cambia desde 10-14 a 10-10. El agua
puede aportar H+ y realizar reacciones de
hidrólisis ácida sin adición de ácidos (5).
Además presenta total miscibilidad con
gases como O2, H2, CO2, lo que significa
que reacciones gas-líquido limitadas por la
transferencia de materia o la solubilidad
pueden ser reacciones homogéneas
cuando se realizan en agua supercrítica.
En estas condiciones los procesos tienen
una elevada cinética, pudiendo desarrollarse en pequeñas unidades compactas
(8). La limitación en su aplicación está en
las duras condiciones de temperatura que
requiere, 374 ºC, pero el agua en condiciones subcríticas participa de estas propie-
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Nuevas tendencias en el diseño de procesos para aprovechamiento de residuos alimentarios…
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Agotamiento
Petróleo
Fuel
Materias
Refinado petróleo
Energía solar
H2O
Compuestos
clave
Moléculas
sencillas
como etano,
propano y
benceno
Compuestos
clave
Moléculas
complejas
con grupos
funcionales
como la
D-Glucosa
CO2
Química orgánica
Adición de grupos
funcionales
Procesos químicos
Etapas múltiples
Disolventes
Catalizadores
⇒ Incompatibilidad
medioambiental
⇒ Excesivo
consumo de energía
Química orgánica
Eliminación y redistrución
de grupos funcionales
⇒ Una nueva
sistematización de la
química orgánica
Procesos químicos
Sencillos y compactos
⇒ Procesos
descentralizados
⇒ Producir sólo lo
suficiente
CO2
Productos
petroquímicos
La
sostenibilidad
se puede
conseguir
con procesos
con balance
de carbón
neutro
Productos
químicos de
biomasa
Uso de energía térmica
Figura 1. Industria petroquímica versus industria química basada en biomasa.
dades y puede ser un medio de reacción en
las reacciones de transformación de biomasa. Así, el agua a temperaturas entre
327 y 387 ºC se ha utilizado para separar
celulosa de lignina (9). En estas condiciones
productos secundarios líquidos se degradan
y se obtiene celulosa de pureza entre el
89,5 y el 100%, con tiempos de residencia
entre 0,35 y 0,5 s. A temperaturas inferiores al punto crítico disminuye la solubilidad, a temperaturas superiores aumenta
la degradación. La hidrólisis de la celulosa
ha sido objeto de investigación en agua supercrítica, obteniendo conversiones del
100% con tiempo de residencia de 0,5 s
(10). A partir de glucosa se pueden obtener una gran cantidad de productos mediante reacciones catalíticas en agua (7).
En la figura 2 se presenta un esquema de
procesos de aprovechamiento de compuestos no comestibles para producir productos químicos y energía.
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Alimentos
Incineración/SCWO
Energía térmica
Gasificación
H2, CH4
Solubilización
Nuevos materiales
Biomasa
Componentes
no comestibles
Oligosacáridos
Hidrólisis
Separación
Glucosa
Compuestos
química fina
Celulosa
Lignina
Productos químicos
Reacciones
Transformaciones
Hemicelulosa
Compuestos
químicos base
Fueles líquidos
Figura 2. Diagrama de bloques de una refinería de biomasa. Verde: principales materias primas. Amarillo: principales productos. Rosa: principales métodos de producción.
Revalorización de biomasa
utilizando tecnología de
fluidos supercríticos
Las propiedades de los fluidos supercríticos
anteriormente comentadas permiten desarrollar nuevos procedimientos de revalorización de biomasa. A continuación se van
a describir los procesos más estudiados
hasta el momento, como son: producción
de energía, gasificación, separación, hidrólisis y reacciones de transformación a compuestos de mayor valor añadido.
Producción de energía mediante
oxidación en agua supercrítica
Una de las aplicaciones más desarrolladas
de aprovechamiento de biomasa no alimentaria es su utilización para producir
energía mediante combustión en caldera.
Calderas de biomasa se están instalando
para producir agua caliente para calefacción y agua sanitaria. Desde las administraciones públicas se está potenciando
esta vía, mediante la instalación de estas
calderas en edificios públicos. La biomasa
utilizada son pellets de origen forestal,
que tienen un bajo contenido en agua. La
utilización de calderas de biomasa para
producción de vapor está limitada por el
contenido en agua de la biomasa, limita
la eficacia energética del proceso al tener
que evaporar agua. Actualmente están
funcionando equipos combinados con
fuel.
Como alternativa a este proceso se puede
realizar la combustión en fase acuosa,
operando a temperatura y presión por encima del punto crítico, proceso conocido
como oxidación en agua supercrítica. En
estas condiciones el agua actúa como un
disolvente no polar, siendo totalmente
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miscible con sustancias orgánicas y con
gases como el O2, N2 o CO2, dando lugar
a una reacción homogénea sin limitaciones a la transferencia de materia, consiguiéndose que la eficacia de la reacción
se halle próxima al 100%, en tiempos de
residencia inferiores a 1 minuto.
Cuando se trabaja a temperaturas por encima de la temperatura de autoignición la
oxidación se produce en forma de llamas,
conocidas como llamas hidrotermales. La
presión reduce la temperatura de ignición
y es posible tener llamas estables de oxidación de isopropanol en agua a temperaturas de 450 ºC y presiones de 23 MPa.
La formación de llamas en agua en condiciones supercríticas fue descrita por
Frank en 1988, y lo que en un principio
fue considerado una curiosidad científica
se puede convertir en un proceso eficaz
de producción de energía para materiales
con alto contenido en agua, carbones o
fuel con alto contenido en material inorgánico. En estas condiciones:
• La oxidación se completa en tiempos de
milisegundos. Se reduce significativamente el volumen del reactor.
• La eficacia de la oxidación es próxima
al 100%. Se consiguen efluentes con
carbono orgánico total (COT) inferior
a 2 ppm.
• No se producen reacciones secundarias
que formen NOX, SO2, dioxinas, etc.
• Las sales inorgánicas se podrían separar
como sólidos.
• El efluente del reactor es vapor de H2O
y CO2 a elevada presión y temperatura,
y N2 cuando la oxidación se hace con
aire.
De este efluente se puede separar el CO2
a elevada temperatura y presión, y/o
puede expandirse en una turbina para la
producción de energía. La expansión directa de este vapor, sin que se requiera el
intercambio a través de la pared de las
calderas convencionales, permite aumentar la eficacia energética hasta un
40% (11).
El proceso de oxidación en agua supercrítica más desarrollado es el tratamiento de
aguas residuales y fangos, como proceso
de eliminación de contaminantes. Se han
desarrollado plantas industriales para tratamiento de fangos urbanos, recuperación de metales nobles de catalizadores,
residuos de plantas de producción de celulosa y polímeros, entre otros (8).
Gasificación
La gasificación es una reacción endotérmica en la que un sustrato carbonoso
(carbón, biomasa, polímeros) es transformado en un gas combustible mediante
una serie de transformaciones químicas
que ocurren en presencia de un agente
gasificante (aire, oxígeno, vapor de agua
o hidrógeno) para dar un producto gaseoso que puede estar compuesto de CO,
H2, CH4, CO2 y H2O. Es un proceso más
versátil que la producción de bioetanol o
de biogás, donde sólo ciertas biomasas
pueden utilizarse para producir combustible. Los procesos convencionales de gasificación requieren que la biomasa esté
lo suficientemente seca para conseguir
una alta eficiencia, por lo que para alimentaciones con alto contenido en agua
se necesita una etapa de secado para evaporar el agua previo a la gasificación, que
supone el consumo de una parte significativa de la energía producida (12, 13).
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La gasificación se puede realizar en agua
supercrítica operando a temperaturas de
600 ºC y presiones de 25 MPa, utilizando
KOH y K2CO3 como catalizadores, para
obtener una corriente gaseosa rica en H2
y CO2, con pequeñas cantidades de CO,
CH4 y C2-C4. La temperatura de gasificación se puede reducir utilizando catalizadores, así la temperatura de gasificación
de bagazo o de madera en agua supercrítica se puede reducir de 600 a 400 ºC utilizando catalizadores Ru, obteniendo rendimientos del 100% en tiempos de 10
minutos (14). Presenta una serie de ventajas sobre el proceso de gasificación convencional (15):
• Tiene una alta velocidad de reacción y
una alta eficacia de gasificación a temperaturas mucho menores que la gasificación convencional.
• Presenta mayor rendimiento en hidrógeno, ya que el exceso de agua favorece la formación de H2 y CO2 en lugar
de CO.
• El hidrógeno se produce directamente
a alta presión, con lo que se podría almacenar sin necesidad de comprimirlo.
• Reactores de menor volumen con bajas
pérdidas de calor.
• La alta solubilidad de los intermedios de
reacción en agua supercrítica inhibe la
formación de alquitranes y coque.
• Al condensar el agua durante el enfriamiento se produce una acción de lavado, reduciendo o eliminando la necesidad de limpiar el gas previo a su uso.
El proceso de gasificación en agua supercrítica es un proceso complejo, que se ve
afectado por la temperatura, la presión,
el tiempo de residencia, la concentración
y la presencia de oxidante.
Bühler propone dos mecanismos para seguir la reacción: mecanismo de reacción
iónico a temperaturas bajas y presiones
altas, y un mecanismo radicalario a temperaturas altas y presiones bajas (siempre
por encima del punto crítico del agua).
Estas condiciones favorecen la formación
de productos gaseosos, y que se alcancen
las condiciones de equilibrio (16).
La temperatura es el parámetro que más
influye en la gasificación. Se trabaja entre
400 y 750 ºC. En general, las altas temperaturas aumentan el rendimiento de H2
(17, 18), y cuanto mayor sea la concentración de materia orgánica mayor será la
temperatura necesaria para la producción
de H2 (19). Las presiones superiores al
punto crítico limitan la gasificación de la
biomasa (17), y las presiones inferiores reducen la generación de hidrógeno.
La gasificación en agua supercrítica es un
proceso rápido que tiene lugar en
tiempos de segundos. En general, a temperaturas entre 650 y 700 ºC el tiempo
necesario para completar la gasificación
varía entre 30 y 50 s (17, 18). La alimentación debe calentarse hasta las temperaturas de gasificación; este calentamiento
se puede producir de forma autotérmica,
donde el calor requerido es proporcionado por una oxidación parcial de materia
prima, o alotérmica, donde el calor es suministrado por un calentador. Esta energía
puede provenir de la combustión de parte
del gas generado (20). La conversión de
la materia prima depende de la velocidad
de calentamiento, así un calentamiento
rápido disminuye el tiempo de reacción,
aumenta el rendimiento de hidrógeno y
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evita la formación de alquitranes e inquemados (21).
Separación
La extracción y fraccionamiento de productos alimentarios con CO2 supercrítico
es un proceso que está desarrollado a escala industrial para obtención de cafeína,
lúpulo, aceites vegetales, aceites esenciales, entre otros (22). El CO2 en condiciones supercríticas disuelve productos no
polares y compuestos volátiles, actuando
como disolvente en condiciones supercríticas, perdiendo su poder disolvente al
pasar a fase gas por reducción de la presión. De esta forma es posible obtener
productos naturales sin restos de disolvente. La variación de la solubilidad con
la presión permite fraccionar los extractos
obtenidos por reducciones sucesivas de la
presión. La extracción con CO2SC simplifica el proceso de separación sobre los
procesos convencionales, ya que extracciones que requieren diferentes condiciones de extracción y separación se
pueden realizar en una única etapa, mediante una reducción escalonada de la
presión. La extracción de solutos de
plantas, que se hace de forma convencional mediante destilación por arrastre
de vapor para la obtención de compuestos volátiles y extracción con disolventes para los menos volátiles, se puede
hacer mediante extracción con CO2 y reducción de la presión en varias etapas
para recuperar diferentes fracciones de
extracto (23).
El agua es el disolvente más ampliamente
utilizado en industria alimentaria, su elevada constante dieléctrica la hace idónea
para disolver compuestos iónicos y polares. Al aumentar la temperatura, su per-
mitividad, viscosidad y tensión superficial
disminuyen y su difusividad aumenta.
Aumentando simultáneamente la temperatura y la presión, para mantener el agua
en fase líquida, se puede ir reduciendo la
constante dieléctrica; así, desde 80 a
25 ºC se reduce hasta 27 a 250 ºC y 50
bares [estaría comprendida entre la del
metanol (ε = 33) y la del etanol (ε = 24)],
en estas condiciones el agua puede disolver un amplio rango de compuestos de
baja o media polaridad, con la limitación
de la degradación que pueden sufrir determinados compuestos naturales por el
efecto de la temperatura. Teo y col. presentan una amplia revisión sobre los mecanismos de extracción y productos
extraídos de alimentos y plantas (24).
En estas condiciones, el aumento de la solubilidad y la difusividad hace que el
tiempo de extracción disminuya significativamente. Brunner presenta reducción en
el tiempo de regeneración de suelos contaminados con hidrocarburos desde 6
horas hasta 1 minuto al pasar de extracciones en semicontinuo a utilizar extractores tubulares continuos. A 380 ºC se
puede reducir la concentración de orgánicos en un 98%, con tiempos de residencia de 45 segundos.
La celulosa microcristalina se disuelve en
agua a temperaturas próximas a 350 ºC.
Ohara, utilizando una celda de visión, demostró que la temperatura de disolución
de celulosa depende de la densidad del
agua, consiguiendo reducir la temperatura
de disolución hasta 317 ºC con densidades de 850 kg/m3, que corresponde a
presiones de aproximadamente 1.820
bares. Como se indicó anteriormente, el
agua en condiciones sub y supercríticas
(327 y 387 ºC) se ha demostrado que
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puede servir para separar celulosa de lignina (9). En condiciones subcríticas disminuye la solubilidad, pero también la posible degradación térmica de los productos
deseados. Se puede obtener celulosa de
alta pureza (entre el 89,5 y el 100%) con
tiempos de residencia muy bajos, entre
0,35 y 0,5 s, que requieren volúmenes de
reacción pequeños.
Disolución, hidrólisis y gasificación son
procesos que dependen de la temperatura y de la naturaleza del compuesto,
que en numerosos casos no son totalmente consecutivos y tienen un solapamiento en intervalo de temperaturas, de
este modo no siempre es posible decir
cuándo termina un proceso y comienza el
siguiente.
Hidrólisis
Las reacciones de hidrólisis se basan en la
reacción de un compuesto hidrolizable
según el esquema A-B + H2O → AH +
BOH. Esta reacción se ve favorecida por la
presencia de ácidos (hidrólisis ácida) o
bases (hidrólisis básica). La elevada constante de disociación del agua subcrítica
favorece las reacciones de hidrólisis,
además el CO2 presenta una elevada solubilidad en estas condiciones aumentando la acidez, sin necesidad de adicionar ácidos. La adición de CO2 aumenta
la disponibilidad de protones en el medio
de reacción, catalizando las reacciones de
hidrólisis.
La hidrólisis de biomasa ha sido estudiada
para despolimerizar biomasa, ya que permite la obtención de materias primas para
producir etanol por fermentación y compuestos químicos. Los principales componentes de la biomasa que pueden trans-
formarse mediante hidrólisis son: azúcares, almidones, celulosa, hemicelulosa
y lignina.
La hidrólisis de almidones a azúcares catalizada por ácidos es un proceso desarrollado a escala industrial. Actualmente este
proceso se puede hacer mediante transformaciones biológicas, son procesos selectivos pero muy lentos. La hidrólisis en presencia de CO2 ha sido estudiada como
alternativa a este proceso. Extractos de almidones de maíz han sido hidrolizados a
temperaturas entre 170 y 380 ºC y presiones entre 6 y 24 MPa, en reactor tubular
con tiempos de residencia de 180 s, obteniéndose concentraciones de glucosa del
60% utilizándose CO2 como catalizador.
La selectividad de la reacción aumenta al
disminuir el tiempo de reacción (5).
La celulosa, el mayor componente de la
biomasa, se puede hidrolizar a oligómeros
y azúcares como glucosa y fructosa, y productos de degradación, como piruvaldehído, hidroximetil furfural, glicolaldehído,
entre otros. La glucosa producida puede
descomponerse rápidamente formando
residuo líquido, carbón y gases, este proceso depende de la temperatura, del
tiempo de residencia y del catalizador. Un
Figura 3. Celda de visión para el estudio de hidrólisis y disolución en agua supercrítica.
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una rápida degradación, obteniéndose piruvaldehído, levoglucosan e hidrometilfurfural. A 400 ºC y 25 MPa se puede obtener un rendimiento del 50%, con
tiempos de residencia de 0,00025 s (25).
catalizador básico inhibe la formación de
carbón, mientras que un catalizador de
níquel favorece la formación de compuestos intermedios acuosos y la producción de metano. La hidrólisis de la celulosa ha sido objeto de investigación en
agua supercrítica, obteniendo conversiones del 100% a 400 ºC, 25 MPa y con
0,5 s de tiempo de residencia (10).
La lignina es un polímero natural amorfo
que actúa como pegamento de unión
que da a las plantas su integridad estructural y posibilita la transferencia de agua
a través de la planta, actuando como barrera contra la evaporación. Su estructura
está muy funcionalizada, siendo los principales los grupos (figura 5): alcohol, methoxyl, phenol, aryl, aryl ether, aliphatic y
condensado. Los anillos aromáticos
forman grupos: guayaquil, siringil y p-hidroxifenil. La lignina se puede hidrolizar
en agua sub y supercrítica a temperaturas
entre 250 y 400 ºC, obteniendo compuestos de base aromática, tales como hi-
La velocidad de reacción aumenta con la
temperatura, obteniéndose una conversión completa a productos solubles en
menos de 30 s a 310 ºC; al aumentar la
temperatura, se obtiene una rápida degradación con conversión completa en segundos. La adición de CO2; para reducir
el pH, aumenta la velocidad de reacción
operando a menor temperatura (250 ºC).
Aunque la temperatura aumenta la velocidad de formación de glucosa, produce
Celulosa
Oligosacáridos
Fructosa
Glucosa
Gliceraldehído
Di hidroxi
acetona
1,6 - Anhidro glucosa
5 - HMF
+
Glicolaldehído
Eritrosa
Figura 4. Esquema de la hidrólisis de celulosa.
Piruvaldehído
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drocarburos (ciclohexano, estireno, bifenilos, etc.), fenoles (fenol, catecol, cresoles, resorcinol, siringol, coniferol y
guaiacol), productos oxidados (vainilla, dimetilsulfóxido, etc.). El rendimiento del
proceso es bajo, ya que se produce la repolimerización de los monómeros en disolución. Para evitar la repolimerización
se utilizan agentes terminadores de cadena. Adschiri consigue despolimerizar
lignina organosolv, utilizando fenol, sin
dejar restos insolubles en tetrahidrofurano
(THF) (26). El p-cresol actúa de manera similar al fenol, con la ventaja de que el pcresol puede producirse en el proceso de
despolimerización de lignina y tener un
proceso de despolimerización sin adición
de compuestos químicos externos (9, 26,
27).
En los trabajos del grupo de Saka realizaron la despolimerización utilizando metanol en condiciones supercríticas entre
270-350 ºC y 27-43 MPa (28).
La hidrólisis de proteínas en agua subcrítica puede ser un medio de recuperar
aminoácidos de residuos orgánicos que
contengan altos contenidos de proteínas
como la industria de tratamiento de
pieles. La reacción de hidrólisis de proteínas en agua caliente presurizada puede
producir oligómeros y aminoácidos que
sirvan de compuestos base para sintetizar
otras moléculas. La hidrólisis de BSA
(bovine serum albumina) realizada en reactor tubular produce la licuefacción total
de la proteína formando aminoácidos. El
rendimiento depende de la temperatura de
reacción, se obtiene el óptimo en 310 ºC,
no se observa efecto de la presión en el
intervalo entre 15 y 27 MPa. A 250 ºC aumenta el rendimiento hasta tiempos de
residencia de 300 s y después disminuye
Figura 5. Estructura de la lignina.
debido a las reacciones de descomposición, encontrándose cantidades importantes de glicina y alanina. La adición de
CO2 aumenta el rendimiento debido a la
hidrólisis ácida en el enlace peptídico.
El modelado del proceso de hidrólisis se
puede realizar mediante reacciones consecutivas con cinética de primer orden. La
constante de la reacción depende del tipo
de enlace y la “accesibilidad” de los protones (H+) al enlace hidrolizable. En tal
sentido, los enlaces peptídicos son más
estables que los enlaces ß 1-4 de las glucosas en la celulosa o los ß 1-6 de las glucosas en el almidón. Brunner presenta
una revisión sobre las reacciones en agua
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de una selección de compuestos que se
pueden obtener de biomasa (29).
Transformación química
Los procesos de transformación química
de biomasa son poco habituales en la industria alimentaria, pero pueden llegar a
ser una importante vía de obtención de
productos de materias primas renovables.
Las propiedades físicas descritas del agua
presurizada y supercrítica abren nuevas
rutas de obtención de compuestos químicos.
Un ejemplo simple, que pone de manifiesto cómo la química en agua supercrítica se puede utilizar para reducir el número de etapas de reacción frente a las
requeridas en los procesos convencionales, es el proceso de obtención de glicolaldehído. La reacción de D-glucosa en
agua supercrítica, sin catalizador, produce
glicolaldehído con un rendimiento del
64% en una sola etapa. Por otro lado, el
método actual a partir de etileno requiere
varios pasos (figura 6).
La ruta de síntesis en agua supercrítica es
mucho más rápida y más simple, requiere
pequeño equipamiento, y tiene menos
pasos que la ruta de síntesis del proceso basado en la petroquímica. Además, la ruta
de síntesis en agua supercrítica es totalmente compatible con el medio ambiente.
El interés despertado en la comunidad
científica ante estas posibilidades está
abriendo nuevas rutas de obtención de
otros compuestos químicos como formal
aldehído, eritrosa, pirúvico, etc. (7, 30). La
química de la biomasa a altas temperaturas y altas presiones puede dar un gran
impulso al desarrollo de nuevas formas de
Ruta de síntesis industrial
Etileno
Óxido de etileno
Glicolaldehído
Ruta de síntesis a partir de biomasa
Máximo rendimiento 64%
Glicolaldehído
Figura 6. Rutas de síntesis de glicolaldehído.
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revalorización de subproductos de la industria alimentaria.
Las propiedades que presenta el agua en
condiciones de presión y temperatura elevada abren nuevas vías de recuperación
de productos de residuos de la industria
alimentaria, desde la extracción de compuestos valiosos a la transformación química de subproductos para facilitar los
procesos de fermentación para obtener
alcoholes. La obtención de compuestos
químicos es posible, pero requiere más investigación que aumente la selectividad,
que es la limitación actual para el desarrollo de estos procesos.
Bibliografía
1. García-Serna JL, Pérez-Barrigón, Cocero MJ.
New trends for design towards sustainability in chemical engineering: Green engineering. Chemical Engineering Journal 2007;
133(1-3):7-30.
2. Matsumura Y, Sasaki M, Okuda K, Takami,
S, Ohara S, Adschiri T. Supercritical water
treatment of biomass for energy and material recovery. Combustion Science and
Technology. 178:509-36.
3. 2020, CIV, Alternative, renewable, and novel
feedstocks for producing chemicals.
www.chemicalindustryvision2020.org, 2007.
4. Ochoa Gómez JR. Industria química basada
en Biomasa: implicaciones tecnológicas.
FEDIT-LEIA-MITYC, 2007.
5. Schacht C, Zetzl C, Brunner G. From plant
materials to ethanol by means of supercritical fluid technology. The Journal of
Supercritical Fluids 2008; 46(3):299-321.
6. Ragauskas AJ, et al. The Path Forward for
Biofuels and Biomaterials. Science 2006;
311(5.760):484-9.
7. Arai K, Smith Jr RL, Aida TM. Decentralized
chemical processes with supercritical fluid
technology for sustainable society. The Journal
of Supercritical Fluids 2009; 47(3):628-36.
8. Bermejo MD, Cocero MJ. Supercritical water
oxidation: A technical review. AIChE Journal
2006; 52(11):3.933-51.
9. Okuda K, Ohara S, Umetsu M, Takami S,
Adschiri S. Disassembly of lignin and chemical recovery in supercritical water and pcresol mixture: Studies on lignin model compounds. Bioresource Technology 2008;
99(6):1.846-52.
10. Sasaki M, Adschiri T, Arai K. Kinetics of cellulose conversion at 25 MPa in sub- and supercritical water. AIChE Journal 2004;
50(1):192-202.
11. Bermejo MD, Cocero MJ, FernándezPolanco F. A process for generating power
from the oxidation of coal in supercritical
water. Fuel 2004; 83(2):195-204.
12. Tanksale A, Beltramini JN, Lu GM. A review
of catalytic hydrogen production processes
from biomass. Renewable and Sustainable
Energy Reviews 2010; 14(1):166-82.
13. Kruse A. Hydrothermal biomass gasification.
The Journal of Supercritical Fluids 2009;
47(3):391-9.
14. Osada M, Hiyoshi N, Sato O, Arai K, Shirai
M. Reaction Pathway for Catalytic
Gasification of Lignin in Presence of Sulfur
in Supercritical Water. Energy & Fuels
2007; 21(4):1.854-8.
15. Lu YJ, Guo LJ, Ji CM, Zhang XM, Hao XH,
Yan QH. Hydrogen production by biomass
gasification in supercritical water: A parametric study. International Journal of Hydrogen
Energy 2006; 31(7):822-31.
16. Bühler W, Dinjus E, Ederer HJ, Kruse A, Mas
C. Ionic reactions and pyrolysis of glycerol as
competing reaction pathways in near- and
supercritical water. The Journal of
Supercritical Fluids 2002; 22(1):37-53.
17. Williams PT, Onwudili J. Composition of
Products from the Supercritical Water
Gasification of Glucose: A Model Biomass
Compound. Industrial & Engineering
Chemistry Research 2005; 44(23):8.739-49.
18. Kruse A. Supercritical water gasification.
Biofuels, Bioproducts and Biorefining 2008.
2(5):4.15-37.
P390_SEGUNDAS (Mary)
27/3/12
19:42
Página 101
Nuevas tendencias en el diseño de procesos para aprovechamiento de residuos alimentarios…
101
19. Marrone PA, Hong GT. Corrosion control
methods in supercritical water oxidation
and gasification processes. The Journal of
Supercritical Fluids 2009; 51(2):83-103.
20. Jin H, Lu Y, Guo L, Cao C, Zhang X.
Hydrogen production by partial oxidative
gasification of biomass and its model compounds in supercritical water. International
Journal of Hydrogen Energy 2010;
35(7):3.001-10.
21. Yan Q, Guo L, Lu Y. Thermodynamic analysis
of hydrogen production from biomass gasification in supercritical water. Energy
Conversion and Management 2006; 47(1112):1.515-28.
22. Cocero MJ, Martín A, Rodríguez S. Nuevas
tecnologías en la conservación y transformación de alimentos. Instituto Tomás Pascual.
Universidad de Burgos, 2011.
23. Brunner G. Gas extraction: An introduction
to fundamentals of supercritical fluids and
the application to separation processes.
Steinkopff (Darmstadt and New York), 1994.
24. Teo CC, Tan SN, Hong Yong JW, Hew CS,
Ong ES. Pressurized hot water extraction
(PHWE). A Journal of Chromatography
2010; 1217(16):2.484-94.
25. Sasaki M, Kabyemela B, Malaluan R, Hirose
S, Takeda N, Adschiri T, Arai K. Cellulose hy-
drolysis in subcritical and supercritical water.
The Journal of Supercritical Fluids 1998;
13(1-3):261-8.
26. Okuda K, Umetsu M, Takami S, Adschiri T.
Disassembly of lignin and chemical recovery - Rapid depolymerization of lignin without char formation in water-phenol mixtures. Fuel Processing Technology 2004;
85(8-10):803-13.
27. Wahyudiono, Sasaki M, Goto M.
Recovery of phenolic compounds through the decomposition of lignin in
near and supercritical water. Chemical
Engineering and Processing 2008; 47(910):1.609-19.
28. Minami E, Kawamoto H, Saka S. Reaction
behavior of lignin in supercritical methanol as studied with lignin model compounds. Journal of Wood Science 2003;
49(2):158-65.
29. Brunner G. Near critical and supercritical
water. Part I. Hydrolytic and hydrothermal
processes. The Journal of Supercritical Fluids,
2009; 47(3):373-81.
30. FitzPatrick M, et al. A biorefinery processing
perspective: Treatment of lignocellulosic materials for the production of value-added
products. Bioresource Technology 2010;
101(23): 8.915-22.
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27/3/12
19:42
Página 102
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Tecnologías de separación por membranas
para la revalorización de subproductos
alimenticios
Marín Pródanov
Conceptos básicos de la
filtración
La filtración es un proceso en el que un
fluido (una suspensión o una disolución)
se conduce bajo una fuerza impulsora
(gravedad, presión o vacío) a través de
una barrera (medio filtrante) que restringe
selectivamente el paso de algunos de sus
componentes (1). El medio filtrante puede
ser cualquier material poroso que tenga
resistencia química y mecánica a los disolventes y a la presión. Históricamente, los
procesos de filtración se relacionaban exclusivamente con los procesos de separación de partículas en los que la suspensión
atraviesa la superficie del medio filtrante
en dirección perpendicular (figura 1). En
estos procesos se genera un fluido con
menor contenido, o exento de partículas,
denominado filtrado, y un sólido, retenido
en los poros o sobre el medio filtrante, conocido como torta de filtración. Como
consecuencia se produce la colmatación
progresiva del filtro, y de ahí surge la necesidad de sustituirlo por otro nuevo.
La filtración en flujo perpendicular se
suele llevar a cabo con medios filtrantes
porosos: mallas metálicas, tejidos fibrosos
de celulosa o polímeros sintéticos (polipropileno, nylon, etc.), minerales (perlitas,
tierras de diatomeas), metales sinterizados, etc., de tamaños de poros del
Tanque de alimentación
Filtro
Filtrado
Bomba
Figura 1. Esquema de filtración en flujo perpendicular.
orden de micrómetros y espesor del orden
de milímetros. Para mejorar los rendimientos de filtración de suspensiones de
muy diversos tamaños de partículas,
como son la mayoría de los alimentos líquidos, se suelen utilizar filtros compuestos por varias capas filtrantes de distinto tamaño de poro que finalmente
constituyen un filtro de espesor de varios
milímetros. En todos los casos, las partículas se quedan atrapadas dentro de los
poros y sobre la superficie de los filtros,
por lo que en la mayoría de los casos la
filtración se realiza en la profundidad del
tejido filtrante (figura 2) o termina con la
formación de una torta sólida sobre la superficie del filtro.
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Figura 2. Perfil de un filtro compuesto por capas filtrantes de distinto tamaño de poro.
En la industria alimentaria, la filtración
perpendicular se emplea básicamente
para clarificación de zumos, vinos, sidras,
extractos, etc. Los aparatos más utilizados
son filtros-prensa de platos y marcos, filtros de capas filtrantes montables bajo
presión (platos perforados con mallas) o
vacío (tambores rotatorios), filtros de bujías, etc. Para la filtración de bebidas muy
bien clarificadas, como vinos o sidras, en
su última etapa de elaboración (normalmente antes del proceso de embotellado)
se suelen utilizar también cartuchos de filtros de membrana plegada (foto 1) en los
que el proceso de filtración se lleva a cabo
en flujo perpendicular.
En todo los casos, el mayor inconveniente
que presenta la filtración en flujo perpendicular es que el medio filtrante tiene una
capacidad limitada de retención de sólidos y, por tanto, se agota (colmata) y se
tiene que sustituir por otro nuevo. Todo
esto se traduce en paradas del proceso
productivo frecuentes, un consumo ele-
Foto 1. Cartuchos de filtros de membrana para la filtración final de vinos y cidras.
vado de medios filtrantes y la generación
de cantidades importantes de residuos de
filtración que tienen una eliminación muy
complicada.
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Tecnologías de separación por membranas para la revalorización de subproductos alimenticios
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Conceptos básicos de la
filtración en flujo
tangencial
la fuerza impulsora de una bomba en la
línea de alimentación con una válvula de
restricción de flujo en la línea de retenido
(P = PA - PP, donde PA es la presión del circuito de alimentación y PP es la presión de
la parte del permeado). El retenido se retorna al depósito de alimentación donde
se enriquece paulatinamente en las partículas o solutos que no atraviesan la membrana, pero nunca llega a ser un sólido,
como en la filtración perpendicular, sino
un concentrado líquido que se descarga
periódicamente.
Un modo de disminuir el efecto de la colmatación es cambiar la dirección del flujo
de perpendicular a paralelo a la superficie
del filtro (filtración tangencial). Con esto
se produce un efecto de barrido de la superficie de filtración que impide la acumulación de partículas sobre ella. El desarrollo de nuevos medios de filtración de
muy poco espesor (del orden de micrómetros) y poros más uniformes, como son
las membranas semipermeables, permite
realizar el proceso de filtración básicamente en la superficie de la membrana y
separar partículas muy finas, e incluso
moléculas disueltas. En la filtración tangencial, el fluido de alimentación se divide
en dos flujos, uno que atraviesa la membrana, llamado permeado (filtrado), y otro
enriquecido en las partículas que no
pueden atravesarla, que se llama retenido
(concentrado) (figura 3). Para vencer la resistencia de la membrana al flujo y conseguir el paso del permeado se aplica una
presión transmembrana (P), combinando
Modos de filtración
en flujo tangencial
La introducción de la filtración en flujo
tangencial extendió el concepto convencional de filtración de sólidos en suspensión, también a la separación de sólidos
en disolución (solutos), en un amplio intervalo de tamaños moleculares y aplicaciones que incluyen la ultrafiltración (UF),
nanofiltración (NF) y ósmosis inversa (hiperfiltración) (OI) (figura 4).
Tanque de alimentación
Retenido
PA
Pp
Figura 3. Esquema de filtración en flujo tangencial.
Permeado
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Partículas
en suspensión
Microfiltración
Macromoléculas
Ultrafiltración
Azúcares
Nanofiltración
Sales monovalentes
Ósmosis inversa
Agua
Figura 4. Procesos de separación por membranas en flujo tangencial, basados en la diferencia del tamaño de
partícula y en el tamaño molecular. Adaptado de Cheryan (2).
La microfiltración (MF) permite retener
partículas en suspensión, bacterias y coloides de tamaños del orden de micrómetros (0,1-10 μm), por lo que se considera,
básicamente, como una técnica de clarificación. La mayoría de los fabricantes de
membranas de MF poliméricas utilizan
como medida del tamaño de poro la capacidad de la membrana de retener totalmente ciertas bacterias. Así, se considera
que las membranas que retienen al 100%
Pseudomonas diminuta, Serratia marcescens y Pediococcus damnosus tienenun
tamaño de poro nominal de 0,22, 0,45 y
0,65 μm, que corresponde al diámetro
medio de cada una de estas bacterias, respectivamente. Además de estos tamaños,
comercialmente existen membranas de
tamaño de poro nominal de 0,8, 1,0, 1,2,
2,0, 3,0 y 5,0 μm (3). Sin embrago, los
productores de membranas minerales utilizan la medida directa (obtenida por un
microscopio electrónico) del tamaño
medio de poro de la membrana (en μm),
por lo que en la práctica es muy difícil
comparar las capacidades de retención
entre ambos tipos de membranas.
La UF se considera como un método de
separación de moléculas disueltas de
mayor masa molecular (2.000-1.000.000
Da) de moléculas de menor masa (< 500
Da), por lo que en UF se utilizan membranas con un tamaño de poro más pequeño (0,001-0,1 μm). La mayoría de los
fabricantes de membranas de UF poliméricas utilizan como medida del tamaño de
poro su umbral de corte molecular nominal (molecular mass cut-off) (MMCO),
que indica la masa de las moléculas (en
daltons, Da) que se retienen, al menos en
un 90%, al atravesar la membrana. En la
práctica se establece un factor de seguridad de al menos 100 sobre ese valor.
Así, si las moléculas que se quieren separar tienen una masa de 20.000 Da,
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Tecnologías de separación por membranas para la revalorización de subproductos alimenticios
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para estar seguros de retenerlas totalmente deberán usarse membranas de
200 Da o menos; si, por el contrario, lo
que se desea es que pasen totalmente al
permeado, deberán usarse membranas
de 2.000.000 Da o más.
Las operaciones en MF y UF se llevan a
cabo a altas velocidades (3-6 m/s) y bajas
presiones transmembrana: 0,5-4 bar. Las
membranas utilizadas son porosas (de tamaños de poros del orden de micrómetrosnanómetros y espesor del orden de micrómetros) y se fabrican de materiales muy
diversos: polímeros sintéticos (ésteres de
celulosa, celulosa regenerada, polisulfona,
polietersulfona, etc.), minerales (óxidos de
aluminio, zirconio o sílice), metales sinterizados, etc. Pueden ser también de diseños
muy diversos: mono y multitubulares (foto
2), mono y tricanales (foto 3), multicanales
2
5
(foto 4), fibras huecas (foto 5), planas enrrolladas en espiral (foto 6) o empaquetadas en casetes (foto 7), etc.
Las membranas de OI tienen un tamaño
de poro tan pequeño (0,3-0,5 nm), que
puede ser comparable con el movimiento
térmico de la cadena polimérica de la
propia matriz de la membrana, por lo que
son consideradas como compactas. En
una situación ideal, las membranas de OI
retienen todos los componentes de una
disolución y sólo permiten el paso del disolvente (en la mayoría de los casos,
agua), por lo que se utilizan principalmente en procesos de concentración,
como alternativa fría a los procesos de
concentración por calentamiento (evaporación) o para recuperación de aguas de
proceso. Las membranas de OI se caracterizan por su alto nivel de rechazo de
3
6
Foto 2. Membranas poliméricas mono y multitubulares de Koch Membrane Systems (EE.UU.).
Foto 3. Membranas minerales mono o tricanales de Orelis (Rhodia) (Francia).
Foto 4. Membranas minerales multicanales de Orelis (Rhodia) (Francia).
Foto 5. Cartucho de membranas de fibras huecas de Koch Membrane Systems (EE.UU.).
Foto 6. Membranas planas, enrolladas en espiral de GE Water & Process Technologies (EE.UU.).
Foto 7. Membranas planas, empaquetadas en casetes de Millipore (EE.UU.).
4
7
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sales minerales monovalentes, lo que se
ha introducido en la práctica como una
base de su clasificación. Valores típicos de
rechazo del NaCl de las membranas de OI
para aguas salobres son ≥ 95% y para
aguas de mar ≥ 99,3% (4, 5). En operaciones de separación por OI, normalmente se opera con velocidades del flujo
de alimentación no tan altos como en los
de MF/UF (aprox. 1-2 m/s), pero requieren
presiones mucho más altas (40-70 bar),
ya que en estos casos se tiene que vencer
la presión osmótica de las moléculas disueltas en la disolución a concentrar.
En procesos de NF se utilizan membranas
de tamaños de poros mayores que los de
la OI, pero demasiado pequeños para permitir el paso de la mayoría de los compuestos orgánicos de baja masa molecular
(azúcares, ácidos orgánicos carboxílicos,
etc.) y sales minerales (sobre todo, divalentes). Por tanto, la NF ocupa un lugar intermedio entre la UF y la OI y se utiliza básicamente en procesos de desalinización o
desalcoholización. En estos casos, las condiciones de operación son muy parecidas
a las de OI, pero las presiones no son tan
altas (5-20 bar).
dicas puede tener una vida útil de 2-3 o
más años (membranas cerámicas), operando 24 h/día.
Limitaciones de la filtración
en flujo tangencial
• Baja selectividad de separación: se requiere una diferencia de al menos 100
veces entre las masas de dos moléculas
para que estas se separen por completo.
• Requiere inversiones importantes en instalaciones.
• Instalaciones complejas: necesidad de
sistemas auxiliares de refrigeración/calentamiento, regeneración, mantenimiento de condiciones asépticas, etc.
• Aplicable básicamente a fluidos acuosos:
baja tolerancia a disolventes orgánicos.
• Requiere líquidos de bajo contenido en
sólidos en suspensión, es decir, clarificados.
• Requiere paradas periódicas del ciclo
productivo para regeneración de las
membranas.
• Rentable sólo en la recuperación de moléculas de mayor valor añadido.
• Aplicable sólo a subproductos líquidos.
Ventajas de la filtración en flujo
tangencial
• Tratamiento totalmente físico: se lleva a
cabo en condiciones que permiten la
máxima protección del alimento (acceso
limitado de oxígeno y luz).
• Permiten la transformación rápida de
grandes volúmenes de alimentos.
• Pueden operar en condiciones asépticas.
• Durabilidad del medio filtrante: mediante regeneraciones químicas perió-
Subproductos de la industria
agroalimentaria
Aquí conviene aclarar también el término
“subproducto”. En general, se tienen que
considerar como subproductos aquellos
derivados intermedios o sobrantes que
proceden de la transformación de materias primas en alimentos primarios con
potencial de ser recuperados y transformados en productos de valor añadido.
Tienen carácter remitente, ya que mien-
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tras no se recuperan, acaban como vertidos, pero si se recuperan, ya son productos. En realidad existen por un periodo
de tiempo muy corto y más bien se tienen
que considerar como una oportunidad
potencial de recuperación de un material
intermedio en la transformación de las
materias primas alimenticias.
• Tener capacidad de renovación: en algunas ocasiones, la recuperación de
un subproducto requiere la modernización de todas o una parte de las instalaciones de producción existentes.
→ Subproducto → Producto
Vertido ←
←
• Su bajo valor económico.
Cuando se llega a la recuperación de los
subproductos, en la mayoría de los casos
estos se convierten en productos secundarios. En algunas ocasiones también
pueden ser recuperados como parte del
producto primario.
• El desconocimiento de su real valor económico y su posicionamiento en el mercado.
Las razones principales por las que no se
suele llegar a la transformación de un
subproducto en producto son:
• Inversión insostenible en tecnología.
• Falta de interés y creatividad empresarial.
En todos los casos, la actividad de convertir un subproducto en producto es muy
compleja y requiere el cumplimiento de
varias condiciones:
La razón principal por la que se suele llegar
a la transformación del subproducto en
producto, en todos los casos, es el interés
económico. Sin embargo, se pueden diferenciar tres niveles de motivación:
• La existencia de control administrativo
sobre vertidos industriales: verter es lo
más fácil y cualquiera se quedaría con
esta opción, si no hay alguna norma administrativa de regulación de vertidos.
• Recuperar por no verter. El propósito de
esta estrategia es disminuir el canon de
vertido o gastos. El tipo de empresario
que persigue esta estrategia se puede
definir como “mínimamente legal”.
• Tener conocimientos suficientes (o
contar con alguien que los tenga)
sobre la composición química de las
materias primas y los productos intermedios, así como su valor potencial en
el mercado.
• Sacar algún beneficio adicional. Esta estrategia persigue aumentar beneficios y
el tipo de empresario que la lleva se
puede definir como “empresario contento”.
• Tener conocimientos suficientes de ingeniería química y tecnología de alimentos.
• Tener conocimientos suficientes del
mercado del nuevo producto y saber
cómo posicionarlo: condición decisiva.
• Tener capacidad de asumir inversiones.
• Obtener productos de mayor valor añadido. En estos casos se busca el máximo
aprovechamiento de las materias primas
y los procesos productivos. Este tipo de
estrategia normalmente se suele llevar
a cabo por empresarios muy competitivos y dinámicos que se pueden llamar
“empresarios creativos”.
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Aplicaciones de la filtración
en flujo tangencial en la
recuperación de subproductos
de la industria
agroalimentaria
A pesar del constante desarrollo tecnológico y los grandes avances conseguidos
en la utilización integral de las materias
primas en la industria agroalimentaria, todavía se puede hablar de subproductos
no aprovechados o de posibilidades de
aprovechamiento. En general, su número
y volumen son cada vez más reducidos,
pero no es así cuando se trata de llegar a
su máxima rentabilidad. En este trabajo
se revisarán sólo algunos de los avances
más destacados en la recuperación de
subproductos e innovación industrial en
las que hay una implicación directa de la
tecnología de separación por membranas
en flujo tangencial.
Se revisarán tres casos-tipo de subproductos:
• Los que lo fueron y ya son productos,
pero se les puede sacar una mayor rentabilidad.
malmente dentro o muy cerca de áreas
urbanas. Por tanto, era un vertido de alta
carga contaminante, foco de infecciones
y fuente de olores difícilmente soportables. Hoy día no existe ni huella de esto,
algo que se debe, básicamente, al gran
desarrollo de la tecnología de membranas. De hecho, las primeras aplicaciones de separación por membranas en
alimentos que empezaron a desarrollarse
en Francia durante la década de los años
80 del siglo pasado se llevaron a cabo en
lactosuero (6). Se puede decir que, en
cierto modo, es el subproducto por excelencia, ya que cumple con el mayor número de requisitos para ser tratado por
membranas: es líquido, tiene “coste 0”,
se encuentra en cantidades abundantes y
es un gran problema ambiental, al mismo
tiempo que posee una riqueza muy atractiva de nutrientes: 4,5-5% de lactosa, 0,60,9% de proteínas, 0,6-0,7% de minerales y 0,4-0,1% de grasa (7). El mayor
problema es la eliminación del 93-94%
de agua.
Recuperación de lactosuero dulce
(de quesería) por filtración
en flujo tangencial
La primera y más importante aplicación
de membranas en el tratamiento de lactosueros es su concentración global y la
obtención de un concentrado de sólidos
lácteos totales (SLT). En la figura 5 se presenta un diagrama de flujo de este proceso, la transformación de los distintos
materiales intermedios y los productos
obtenidos, así como una aproximación de
los beneficios/pérdidas que puede suponer su venta/vertido, referidos a una explotación quesera con capacidad de transformar unos 100.000 l/día.
Hace no más de dos décadas el lactosuero
era uno de los vertidos más problemáticos
de la industria quesera, ya que se tiraba
en balsas improvisadas, localizadas nor-
En primer lugar, se ve que el subproducto
de mayor interés comercial es la nata. Se
recupera con cierta facilidad, ya que requiere simplemente el montaje de una
• Los que actualmente son vertidos, pero
con posibilidades reales de recuperación
y negocio.
• Materiales que no tienen valor nutricional, pero forman parte del procesado
de los alimentos.
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LSE (0,6% MG)
LSD (0,4-0,6% MG)
Ej.:100.000 l/día
Centrifugación
Nata (40-60% MG) (1.000.000 €/año)
LSD (0,2 MG)
Envío derecolectires (-0–0,05 €/l)
LSD (0,2% MG)
OI/NF
SLT (500.000 €/año)
Agua de proceso
Figura 5. Diagrama de flujo del proceso de obtención de nata y un concentrado de sólidos lácteos totales (SLT),
a partir de lactosuero entero (LSE), las materias primas y los productos intermedios, así como una aproximación de los beneficios que puede suponer su venta referidos a una explotación de 100.000 l/día (MG: materia
grasa, LSD: lactosuero desnatado).
centrífuga desnatadora antes de la línea
de concentración. Independientemente de
que la adquisición de una centrífuga de
esta clase suponga una inversión importante, a la vista de los ingresos que se esperan obtener (en torno a 1.000.000
€/año para una producción de 100.000
l/día), ningún empresario que tuviese una
producción superior a 10-15.000 l/día dudaría en instalarla. Una vez aprovechada
la mayor parte de la nata, el productor
tiene dos alternativas: o pagar a un recolector de lactosueros para que se la lleve
o añadir una instalación de OI/NF, como
las que se muestran en la foto 8, para someter el lactosuero desnatado a un proceso de concentración y obtener un concentrado de SLT y cantidades importantes
de agua de muy buena calidad (y mínima
carga contaminante), que si no se puede
utilizar como agua de proceso, al menos
se pueda verter, sin perjuicio económico y
medioambiental. En lo que se refiere al
concentrado de SLT, conviene aclarar que
los últimos avances tecnológicos en OI/NF
permiten llegar a concentraciones del
orden del 24% (históricamente las plantas
de concentración de lactosuero podían
llegar sólo hasta el 18%). Aun así, para
llegar a un producto sólido, el concentrado se tiene que someter a un tratamiento adicional de reconcentración (en
un evaporador por calor y vacío) y secado
(atomización). Este trabajo requiere tecnología específica y normalmente se lleva a
cabo por empresas especializadas en secado industrial, por lo que éstas compran
los concentrados de 24% de SLT y los convierten en un producto sólido polvoriento,
conocido como sólidos lácteos totales, que
tiene una gran utilidad en la industria alimentaria. Así, los productores de queso
que optan por esta vía pueden ingresar en
sus cuentas otros 440.000 €/año de la
venta del concentrado de la OI/NF, que
pueden llegar hasta 700.000 €/año por el
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Foto 8. Plantas de OI/NF para concentración de lactosuero de Iberlact (Madrid) (a la izquierda) y de Koch
Membrane Systems (a la derecha).
aumento de la producción de queso, si
son capaces de reincorporar este concentrado en su propia producción de quesos,
cantidad suficiente para cubrir la inversión
de una instalación de OI en un año.
Conviene resaltar que este esquema de
procesado parece cumplir bastante bien
con el propósito principal de llegar a un
“vertido 0” y además, de generar buenos
ingresos de la venta de la nata y el concentrado de SLT, por lo que se ha convertido en la meta de la mayoría de los productores de la gran y mediana empresa.
Sin embargo, existe otra alternativa para
llevar a cabo este proceso, por la que se
inclina un número de empresarios mucho
más limitado: es la que contempla la introducción de un módulo de UF antes de
la unidad de concentración por OI/NF,
para la separación de la fracción proteica
del lactosuero, como se muestra en la figura 6.
En este caso, el productor sale al mercado
con un producto de concentrado de proteínas más refinado y mejor valorado
(440.000 €/año para una capacidad de
transformación de 100.000 l/día), además
del concentrado de sólidos lácteos totales
desnatados, que en este caso tiene un
precio más bajo (200.000 €/año). En la
foto 9 se muestra una planta de UF de
Iberlact y otra de Koch Membrane
Systems, construidas específicamente para
la recuperación de proteínas de lactosuero.
Aparentemente, estas dos alternativas
cumplen con todas las expectativas de aumentar beneficios y no verter. Pero es
justo aquí donde todavía quedan posibilidades de recuperación de subproductos
o generación de productos de mayor
valor añadido o diversificación de los productos ya logrados, cuya rentabilidad parece difícil de ver por parte de la mayoría
de los empresarios españoles y sobre lo
que me gustaría hacer hincapié, ya que es
un campo prácticamente sin explotar.
En primer lugar, centraría la atención
sobre el 0,2% de materia grasa (MG),
rica en fosfolípidos, que no se retiene en
la centrífuga desnatadora (figuras 5 y 6),
y que actualmente no hay ninguna centrífuga industrial que pueda recuperarla.
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LSE (0,6% MG)
LSD (0,4-0,6% MG)
Centrifugación
Ej.:100.000 l/día
Nata (40-60% MG) (1.000.000 €/año)
LSD (0,2% MG)
UF (10 kDa)
CP (440.000 €/año)
LSD y DP
OI/NF
SLT (200.000 €/año)
Agua de proceso
Figura 6. Diagrama de flujo del proceso de obtención de nata, un concentrado de proteínas (CP) y otro de sólidos lácteos totales (SLT), a partir de lactosuero entero (LSE), las materias primas y los productos intermedios,
así como una aproximación de los beneficios que puede suponer su venta, referidos a una explotación de
100.000 l/día (MG: materia grasa, LSD: lactosuero desnatado, LSD y DP: lactosuero desnatado y desproteinizado).
Foto 9. Plantas de UF para concentración de proteínas de lactosuero de Iberlact (Madrid) (a la izquierda) y de
Koch Membrane Systems (a la derecha).
Pero si esta exigencia se sale por encima
de las posibilidades técnicas de una centrífuga, hoy día el tratamiento se puede
llevar a cabo en una instalación de membranas de MF que deja el suero práctica-
mente ausente de grasa (< 0,01% MG)
(figura 7). Es verdad, que la presencia de
grasa en fluidos acuosos nunca ha sido
bien acogida por parte de investigadores
e ingenieros, ya que para estos casos uti-
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LSE (0,6% MG)
LSD (0,4-0,6% MG)
Centrifugación
Ej.:100.000 l/día
Nata (40-60% MG) (1.000.000 €/año)
LSD (0,2% MG)
MF (0,3 μm)
Nata (40-60% MG) (170.000 €/año)
LSLG (0,01% MG)
UF (10 kDa)
CP (440.000 €/año)
LSLG y DP
OI/NF
CL (18% SST y 85% l) (200.000 €/año)
Agua de
proceso
Figura 7. Diagrama de flujo del proceso de obtención de nata en una primera etapa por centrifugación y en
una segunda por MF, un concentrado de proteínas (CP) y otro de lactosa (CL), a partir de lactosuero entero
(LSE), las materias primas y los productos intermedios, así como una aproximación de los beneficios que puede
suponer su venta referidos a una explotación de 100.000 l/día (MG: materia grasa, LSD: lactosuero desnatado,
LSLG: lactosuero libre de grasa, DP: desproteinizado).
lizan membranas hidrófilas, pero varios
años de trabajos de optimización de las
condiciones de operación y selección de
membranas, por parte de la empresa
Iberlact, han puesto punto final a esta limitación. De este modo, nos encontramos actualmente con una posibilidad
tecnológica totalmente fiable, que permite la recuperación del 0,2% de nata
que hasta ahora se quedaba en el concentrado de SLT o en el concentrado de
proteínas, y que en términos económicos
puede representar hasta unos 170.000
€/año de ingresos adicionales (para una
capacidad de transformación de 100.000
l/día), totalmente suficientes para la
amortización de la instalación de MF en
1 año. También mejora muchísimo la pureza de los concentrados de proteínas y
lactosa, que se recuperan posteriormente
por la UF y NF, respectivamente. De
hecho, hoy día, el concentrado de proteínas obtenido de este modo se utiliza de
una forma directa en las formulaciones
de alimentos energéticos para deportistas o en la industria farmacéutica, que
antiguamente empleaban procesos de
purificación para llegar a las calidades requeridas. Pero quizás, lo más atractivo en
la introducción de este tratamiento por
MF, sobre todo para las empresas que todavía no han introducido una centrífuga
desnatadora en su producción, es que
sustituye por completo el proceso de
desnatado por centrifugación, ya que a
MF se puede someter el lactosuero entero directamente desde el depósito de
alimentación, manteniendo la misma ca-
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lidad de desnatado: 0,01% MG en el
permeado. En la foto 10 se muestra una
planta de MF de Iberlact, construida específicamente para la recuperación de
nata de lactosuero.
Foto 10. Planta de MF para recuperación de nata de
lactosuero de Iberlact.
Una vez establecida la secuencia de producción de nata y concentrados de proteínas y lactosa, de acuerdo con el esquema presentado en la figura 7, queda
una posibilidad no menos atractiva, pero
quizás algo más arriesgada, la de montar
una línea de transformación de la lactosa
en ácido láctico (figura 8). Este ácido es
uno de los acidulantes naturales más valorados en la industria alimentaria, debido
a su sabor ácido más suave. Aunque no
tiene una gran demanda en el mercado,
en términos de volumen, sí es bastante interesante para ciertos alimentos, donde
se persigue una acidez moderada y de carácter no agresivo. Varios años de estudios y un capital importante han sido necesarios para montar una línea de este
tipo en dos empresas extranjeras. En una
LSE (0,6% MG)
LSD (0,4-0,6% MG)
Centrifugación
Ej.:100.000 l/día
Nata (40-60% MG) (1.000.000 €/año)
LSD (0,2% MG)
MF (0,3 μm)
Nata (40-60% MG) (170.000 €/año)
LSLG (0,01% MG)
UF (10 kDa)
CP (440.000 €/año)
LSLG y DP
OI/NF
CP (18% SST y 85% l) (200.000 €/año)
Agua de
proceso
Fermentación
CAL
Figura 8. Diagrama de flujo del proceso de obtención de nata en una primera etapa por centrifugación y en
una segunda por MF, un concentrado de proteínas (CP) y otro de lactosa (CL), a partir de lactosuero entero
(LSE), las materias primas y los productos intermedios, así como una aproximación de los beneficios que puede
suponer su venta referidos a una explotación de 100.000 l/día (MG: materia grasa, LSD: lactosuero desnatado,
LSLG: lactosuero libre de grasa, DP: desproteinizado, CAL: concentrado de ácido láctico).
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de ellas, desgraciadamente, los inversores
no llegaron a ver sus expectativas cumplidas por motivos totalmente ajenos a la
tecnología: el desconocimiento del mercado del ácido láctico. Es más, esta empresa tuvo que abandonar su actividad
por completo, ya que no pudo recuperar
las inversiones realizadas. Este caso se expone aquí más bien como un ejemplo
que ilustra el gran riesgo que asumen los
empresarios cuando se lanzan a la recuperación de subproductos y, sobre todo,
en el desarrollo de productos cuyos mercados no se dominan.
Recuperación de leche en líneas de
producción de leche entera,
semidesnatada y desnatada por
filtración en flujo tangencial
La industria de producción de leche es una
de las más avanzadas en lo que se refiere
a tecnologías e higiene, pero una revisión
más a fondo de las líneas de producción
de este sector muestra que todavía
quedan algunos puntos críticos de los que
se puede sacar mayor provecho y además,
con beneficios bastante atractivos. Uno de
ellos está en las líneas de producción de
leche entera, semidesnatada y desnatada,
como se ve en la figura 9.
En estos casos, tanto para la producción
de leche semidesnatada, como para la
de leche desnatada, la leche entera primero se pasa por una centrífuga higienizadora para la eliminación de todas las
partículas extrañas, microorganismos y
células somáticas que se encuentran en
la leche cruda proveniente de las granjas.
A partir de ahí, la leche higienizada se
somete al proceso de desnatado en centrífugas desnatadoras. Estas centrífugas
funcionan en modo continuo, pero aproximadamente dos veces a la hora efectúan una descarga de sedimentos sólidos, que se suelen escapar de la
centrífuga higienizadora y que se acu-
LE (3,6-4,0% MG)
Ej.:100.000 l/día
800 l/día
Centrífuga higienizadora
Centrífuga desnatadora
Nata
LD (0,3% MG)
Descargas 2/h = 160 l/h
LD (95% de recuperación)
MF (1,5 μm)
Concentrado de células
somáticas + bacterias
Figura 9. Diagrama de flujo del proceso de producción de leche desnatada y semidesnatada con recuperación
de las descargas de la centrífuga desnatadora (LE: leche entera, MG: materia grasa, LD: leche desnatada).
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mulan en el fondo del tambor de la centrífuga desnatadora durante su funcionamiento. Esto se traduce en una pérdida de aproximadamente 160 l/h de
leche desnatada. En la mayoría de las lecheras estas descargas se desprecian y se
llevan a la planta de tratamiento de agua
residual. Estas pérdidas de leche que a
simple vista parecen despreciablemente
pequeñas, suponen un volumen de 800
l/día para una explotación lechera de
100.000 l/día. Si se acumularan en un
depósito en lugar de verterlas y se sometieran a un tratamiento por MF con una
membrana de tamaño de poro de 1,5
μm, se podrían recuperar el 95% de
ellas, que en realidad sería leche de la
misma calidad que la leche que sale de
la centrífuga desnatadora, y por tanto se
volvería a añadir a la misma línea de producción. En este caso, se reduciría también el vertido a unos 40 l de concentrado, compuesto básicamente por
células somáticas y bacterias.
El segundo punto crítico en estas industrias es el de las así conocidas “aguas
blancas”. Se producen en las tuberías y
los depósitos cuando se sustituye la
leche por agua y el agua por leche por
empuje para los procesos de limpieza y
saneamiento. En realidad es leche diluida
con agua (0,2% de SLT), que en la actualidad, y en la mayoría de las empresas lecheras, se desprecia y acaba en el vertedero. En este caso, la solución a este
problema pasa por una pequeña ampliación de las instalaciones existentes, que
consiste en un depósito de recepción de
las aguas blancas y una planta de OI, en
la que estas aguas se concentran del 0,2
al 18% de SLT (que es la concentración
normal de SLT en la leche). A partir de
ahí se añaden en la línea de leche correspondiente. Con este sistema se puede
tratar tanto leche entera como desnatada o semidesnatada. En la foto 11, cedida por la filial madrileña de Koch
Membrane Systems Inc., se puede ver el
efecto de este tratamiento sobre el subproducto y el producto final.
Blancas
Concentrado
Permeado
Foto 11. Muestras de aguas blancas de una lechera
y los correspondientes concentrado y permeado,
después de un tratamiento por OI.
Es importante reseñar que este proceso
puede ser válido no sólo para aguas
blancas de lecheras, sino para muchos
otros alimentos líquidos que se manejan
en la industria alimentaria, como lactosuero, mostos, vinos, sidras, zumos, extractos de té, café, gelatina, melazas,
clara de huevos, hemoglobina, etc., ya
que la limpieza de depósitos y tuberías es
una actividad habitual en todas las empresas agroalimentarias.
Recuperación de subproductos de la
producción de mostos y vinos por
filtración en flujo tangencial
Uno de los subproductos de mayor volumen que se forma en la industria de
producción de mostos y vinos son las correspondientes lías de clarificación. Se
caracterizan por su alto contenido en só-
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lidos en suspensión y difícil manejo. Hace
unos pocos años existían sólo dos posibles tratamientos para estos subproductos: filtración por filtros prensa o de
tierras de diatomeas, en la que se separaban los sólidos como una torta de filtración y el mosto o el vino filtrado se recuperaba como un producto, o se
enviaba a las alcoholeras para su destilación. Ambos tratamientos de filtración
se caracterizan por ser muy laboriosos,
además de su baja eficacia y generación
de desechos sólidos de difícil eliminación. Actualmente, las membranas de
microfiltración tubulares, como el equipo
que se muestra en la foto 12, pueden
tratar suspensiones con elevadas cargas
Foto 12. Planta de MF multitubular de Koch
Membrane Systems para recuperación de lías de
mostos y vinos.
de sólidos, y ofrecen una alternativa
mucho más eficaz y, sobre todo, sin desechos.
Otro subproducto de interés industrial
que se genera en las empresas elaboradoras de mostos y vinos es el orujo de uva
tinta, ya que es rico en antocianos, pigmentos de color rojo de gran importancia
en la industria alimentaria por su poder
colorante. Es un subproducto de gran
abundancia, que normalmente acaba en
las alcoholeras para la producción de alcohol vínico. En España, todavía hay alguna alcoholera que se dedica a la recuperación de este colorante, conocido con
el nombre comercial de enocianina, pero
hay que reseñar que es un negocio muy
difícil, que se lo pueden permitir sólo algunos. Las razones son varias y entre ellas
destacan las siguientes: se precisan orujos
de altos contenidos en antocianos (normalmente de variedades de uvas tintoreras), y esto es cada vez más difícil, ya
que los mercados piden vinos con mucho
color y, por tanto, los orujos que salen de
las bodegas son bastante pobres en antocianos (8, 9), esto hace también que los
orujos con contenido en antocianos aceptables suban de precio y encarezcan el
producto final; el proceso de producción
de extractos de antocianos es bastante
complejo y caro por sí mismo y necesita
instalaciones de extracción sólido/líquido
a gran escala, disponibilidad de almacenes (depósitos de acero inoxidable) con
elevada capacidad, necesidad de instalaciones complejas de refrigeración, purificación (decanters, equipos de MF y/o UF,
resinas de adsorción, etc.), concentración
y secado; la dificultad de competir en precios con las empresas chinas. Por supuesto, tantas adversidades pararían al
empresario más atrevido a lanzarse en
una aventura de este tipo. Pero se da este
ejemplo porque es muy instructivo a la
hora de explicar que no siempre la recuperación de subproductos es cuestión de
disponibilidad de materias primas y tecnologías, sino de un conjunto de posibilidades tecnológicas y comerciales que se
tienen que cumplir en su conjunto.
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Recuperación de subproductos de la
producción de zumos cítricos por
filtración en flujo tangencial
En las líneas de producción de zumos de
cítricos, una vez lavadas, seleccionadas,
tamizadas y enfriadas las frutas, se les extrae el zumo por un sistema de perforación y compresión en una unidad de extracción (10). La compresión, además de
hacer escurrir el zumo de la parte interior
de la cáscara (que se recoge por un sistema de tubos), produce la salida de los
aceites esenciales por la parte exterior,
que, mediante un sistema de lavado, se
conducen hacia la vía del aceite. De este
modo, se obtienen los productos de
mayor valor añadido: el zumo y el aceite
esencial. Las cáscaras que quedan se
secan y se transforman en ingrediente
para la formulación de piensos para alimentación animal. Con esto, parece que
la utilización de toda la riqueza de estas
frutas es completa, ya que prácticamente
no se tira nada. Sin embargo, un análisis
más detallado de la parte interior de la
cáscara desechada indica que todavía
queda una cantidad recuperable de
pulpa, azúcares y otros sólidos extraíbles
(11), que tienen el sabor característico de
frutas cítricas y que acaban el ciclo productivo como piensos. En la recuperación
de esta materia se puede utilizar el “proceso combinado” de Koch Membrane
Systems (12). Se denomina combinado
porque integra el efecto de dos procesos,
la UF y la adsorción selectiva por resinas
de los compuestos que imparten el sabor
amargo de los zumos cítricos. En un principio, este proceso se desarrolló para el
tratamiento de zumos de primera calidad,
pero posteriormente se vio su gran potencial en la recuperación de pulpa y sólidos
solubles de las cáscaras de cítricos (SSC),
y es cuando se lanzó su aplicación para la
recuperación de estos subproductos. En
la figura 10 se muestra sólo una parte del
proceso clásico de producción de zumos
de cítricos, en la que se pueden apreciar
los puntos de innovación y los productos
obtenidos por el “proceso combinado”.
Para la recuperación del resto de pulpa,
azúcares y SSC, las cáscaras exprimidas se
cortan y se someten a una extracción con
agua. El extracto se recoge en un depósito-pulmón, en el que además se pueden
juntar las aguas de lavado de la pulpa y
aguas amarillas de empuje para formar un
extracto cítrico, rico en pulpa (6%), sólidos solubles cítricos (SSC) (2-4%) y restos
de aceites esenciales (figura 10). Esta suspensión se conduce a través de un módulo de UF tangencial multitubular de
membranas de 180.000 Da de MMCO,
en el que se separa a un concentrado de
pulpa y aceites y a un permeado que contiene los SSC, entre los que destaca la limonina, compuesto conocido por su
sabor amargo desagradable, que se tiene
que separar. El concentrado se separa adicionalmente mediante una centrífuga en
pulpa turbia (que se utiliza como enturbiante para la producción de bebidas turbias) y aceites esenciales.
Por otro lado, el permeado se somete a
un tratamiento adicional por NF, en el que
la limonina atraviesa la membrana con el
permeado, mientras que el retenido se
enriquece en SSC. A continuación, el permeado se pasa por una resina de adsorción selectiva, donde la limonina se retiene, y el permeado, libre de limonina, se
junta de nuevo con el concentrado enriquecido en SSC para dar lugar a un concentrado de SSC equivalente a un zumo
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Cortado de cáscara
Extracción con agua
Extracto de SSC + aceites
60% pulpa + aceites
Aceites
Centrífuga
Aguas amarillas de empuje
2-4% SSC
+
6% pulpa
+
limonina
Aguas de lavado de pulpa
UF multitubular 180 kDa
SSC + limonina
Concentrado de pulpa
“muy turbia”
NF
Permeado de limonina
SSC
RA
Aditivo para bebidas
refrescantes
Concentrado de 12%
de SSC con amargor
reducido = zumo
Permeado sin
limonina
Figura 10. Diagrama de flujo del proceso combinado de recuperación de concentrado de pulpa, aceites esenciales y concentrado de SSC con amargor reducido, dentro del proceso de producción de zumos cítricos (SSC:
sólidos solubles cítricos; RA: resina de adsorción).
de cítricos (12% de SSC), con amargor reducido. En algunos países, este concentrado se conoce también como zumo de
cáscaras de cítricos. Por sus cualidades
sensoriales, es muy parecido a un zumo
de cítricos, pero es algo más amargo y no
se puede añadir a los zumos naturales, ya
que está obtenido con agua procedente
de fuentes externas. Sin embargo, sí
puede sustituir a los zumos cítricos en la
formulación de bebidas refrescantes, con
un precio bastante competitivo.
Señalar también que, después de un ciclo
completo de separación, las resinas de adsorción se saturan del material adsorbido
(básicamente limonina) y se someten a un
proceso de regeneración. Este tratamiento termina con la obtención de una
disolución rica en limonina, cuyo volumen
puede ser importante. Desgraciadamente,
a pesar de las grandes utilidades que tiene
este compuesto en la industria, en la actualidad ninguna empresa que tiene instalado el proceso combinado ha sido
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capaz de transformarlo en un producto
de valor añadido, por lo que los efluentes
de regeneración, normalmente, acaban
en los vertederos. Este caso es un ejemplo
más que demuestra la importancia decisiva del conocimiento de los mercados de
los subproductos a recuperar. Me gustaría
que fuera también un estímulo para los
investigadores y empresarios en la búsqueda de una solución adecuada para
este subproducto, cuyo desarrollo, en mi
opinión, es sólo cuestión de tiempo y
quizás de suerte, que caiga en las manos
de un equipo tecnomercantil de profesionales de tipo “creativo”.
En la foto 13 se muestra una planta de UF
de Koch Membrane Systems para la recuperación de pulpa y zumo de cáscaras de
naranjas.
Foto 13. Planta de UF de Koch Membrane Systems
para la recuperación de pulpa y zumo de cáscaras
de naranjas.
Recuperación de CIP ácidos y básicos
por filtración en flujo tangencial
Por último, se incluye en esta revisión un
grupo de materiales que no son alimentos, pero son de gran importancia
para la industria alimentaria, tanto por su
efecto medioambiental como por sus
costes: las disoluciones de limpieza CIP.
Bajo esta abreviatura se conocen los sistemas de limpieza in situ (cleaning in
place) de las superficies internas de aparatos, depósitos, tuberías, intercambiadores de calor, etc., que se llevan a cabo
mediante el bombeo de disoluciones de
limpieza por sistemas auxiliares, conectados a los sistemas de procesado, que se
activan cuando se tiene que entrar en un
ciclo de limpieza o saneamiento, sin necesidad de desmontar las instalaciones de
procesado. Son muy adecuados para sistemas de procesado complejos, cuyo desmontaje supondría grandes paradas en la
producción y, sobre todo, para instalaciones en las que se requieren altos niveles de limpieza, como son los de la industria agroalimentaria. Para llevar a cabo
las operaciones CIP se utilizan agentes de
limpieza agresivos, que por su naturaleza
química son fundamentalmente bases (disoluciones de sosa o potasa al 0,2-2,0%)
o ácidos (disoluciones de ácido nítrico,
fosfórico o cítrico al 0,5-2,0%). Con el
uso, estos agentes de limpieza se ensucian y pierden su capacidad de disolver
materiales indeseados y, por tanto, se
tienen que sustituir por nuevos.
Aquí, la solución más eficaz encontrada
hasta la actualidad de nuevo pasa por los
equipos de membranas. Según se puede
apreciar de la figura 11, las disoluciones de
limpieza usadas y exhaustas se acumulan
en un depósito y de ahí se pasan a un módulo de NF (de 200 Da) en el que se concentran las partículas sólidas, los microorganismos y las moléculas disueltas,
mientras que la mayor parte de la disolución de limpieza (básica o ácida), pasa con
el permeado y se devuelve al depósito de
disoluciones CIP, correspondiente a bases
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Disolución de
limpieza CIP
ácida
Disolución de
limpieza CIP
básica
Disolución de
limpieza CIP
ácida exhausta
Disolución de
limpieza CIP
básica exhausta
NF (200 Da)
Concentrado:
desecho
Agente CIP recuperado
Figura 11. Diagrama de flujo del proceso de recuperación de disoluciones de limpieza CIP exhaustos.
o ácidos. De esta forma se recupera más
del 85-90% del volumen inicial de las disoluciones de limpieza utilizado.
La mayor ventaja de este tratamiento es
que utiliza membranas poliméricas, pero
de una gran resistencia química, lo que
permite trabajar tanto con ácidos como
con bases (pH 0-14), a temperaturas de
hasta 70 ºC y a concentraciones bastante elevadas: por ejemplo, 15% de
ácido sulfúrico. Además, toleran los disolventes orgánicos como ninguna otra
membrana polimérica conocida: por
ejemplo, pueden operar en 100% de
acetona. En lo que se refiere a costes de
inversión, son sistemas relativamente
caros: una planta con capacidad de
transformar 20.000 l/día de una disolución de limpieza exhausta con 5.000
mg/l de demanda química de oxígeno,
considerando un reemplazamiento de
membranas cada 2 años y los correspondientes costes energéticos y de materiales fungibles, puede recuperar su inversión, por los ahorros de sosa y ácidos
recuperados, en un plazo de 5 años.
En la foto 14 se puede ver la planta
AlkaSave® de recuperación de disoluciones
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de limpieza CIP de Koch Membrane Systems, así como muestras de una disolución
de limpieza CIP exhausta, antes y después
del tratamiento por esta planta.
ration techniques for chemical engineers.
New York, EE.UU.: McGraw-Hill Companies
Inc., 1996; 2-3-86.
6. Daufin G, René F, Aimar P. Les separations
par membrane dans les procédés de l'industrie alimentaire, Multon JL, editores.
Collection Sciences & Techniques Agroalimentaires. Paris, Francia: Lavoisier Tec &
Doc., 1998.
7. Linden G, Lorient D. Lactosueros. En:
Bioquímica agroindustrial; revalorización alimentaria de la producción agrícola.
Zaragoza: Editorial Acribia, 1996; 215-30.
Foto 14. La planta AlkaSave® de recuperación de disoluciones de limpieza CIP de Koch Membrane
Systems, así como muestras de una disolución de
limpieza alcalina exhausta, antes (de color marrón
oscuro) y después (incolora) del tratamiento por esta
planta.
Bibliografía
1. Pródanov M, Alonso GL, Salinas MR, López
F, Güell C. La técnica de separación por
membranas semipermeables y su empleo en
la industria vinícola. Tecnología del Vino
2004; 16:35-46.
2. Cheryan M. Ultrafiltration and microfiltration handbook. Lancaster, Pennsylvania,
EE.UU.: Technomic Publishing Co., 1998.
3. Holdich RG. Membrane technology. En:
Solid-liquid filtration and separation technology. Weinheim, Alemania: VCH Verlagsgesellschaft mbH, 1996; 359-96.
4. Baker RW. Membrane technology and applications. New York, EEUU: McGraw-Hill
Companies Inc., 2000.
5. Porter MC. Membrane filtration. En:
Schweitzer PA, editores. Handbook of sepa-
8. Prodanov M, Salinas MR. Estimation of anthocyanin pigment potential of wine grape
pomace. En: Mosquera MIM, Galán MJ,
Méndez DH, editores. Proceedings of the 1st
International Congress PFT; 1999: 24-26 de
marzo, Sevilla, 1999; 399-403.
9. Blázquez I, Domínguez JA, Prodanov M,
Alonso GL. Estudio de un método de extracción para la valoración del contenido
fenólico en hollejos de uva. En:
Procedimientos de las XXII Jornadas de
Viticultura y Enología de Tierra de Barros;
2000: 8-12 de mayo; Almendralejo,
Badajoz; Centro Universitario Cultural
Santa Ana, 2000; 583-92.
10. Braddock RJ. Handbook of citrus by-products and processing technology. New York,
EEUU: John Wiley & Suns Inc., 1999.
11. Grohmann K, Manthey JA, Cameron RG,
Buslig BS. Purification of citrus peel juice and
molasses. J Agric Food Chem 2004;
47:4.859-67.
12. Milnes BA, Agmon G. Debittering and upgrading citrus juice and by-products using
combined technology, folleto técnico de
Koch Membrane Systems Inc.
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Opciones de aprovechamiento
de los residuos de la industria alimentaria
de origen vegetal
Maite Zazpe Cenoz
Introducción
España posee una importante industria de
procesado de alimentos en la que la industria conservera debe ser tenida en
consideración por su crecimiento. El porcentaje de subproductos generados por
este sector oscila entre un 5 y un 85%, lo
cual constituye una importante fuente de
materia prima de carácter orgánico para
el desarrollo de un proceso de valorización. La industria española de alimentación y bebidas cerró 2009 con unas
ventas netas por valor de 84.600 millones
de euros. Esta cifra supone el 14% de las
ventas netas del total de la industria y el
8% del PIB español, lo que la convierte en
el primer sector industrial de la economía
española y el quinto de Europa (1).
El futuro de la industria agroalimentaria
pasa por una valorización de sus residuos.
Sin embargo, para ciertos casos los volúmenes a tratar y los procesos de tratamiento pueden hacer costosa su valorización. Para conseguir una mayor eficacia
económica global, puede ser interesante
combinar dos formas de valorización: la
valorización económica y la valorización
energética.
Una alternativa para la valorización de residuos agroalimentarios puede ser su empleo para la obtención de compuestos de
alto valor añadido como carotenos o to-
coferoles (para la industria farmacéutica,
cosmética o agroalimentaria), en una primera etapa, y un posterior aprovechamiento del subproducto obtenido en esta
etapa para su empleo para la producción
de biocarburantes: bioetanol o biogás. Las
técnicas empleadas para la extracción de
sustancias de alto valor añadido fueron la
extracción por fluidos supercríticos y la filtración por membranas de acuerdo a la
naturaleza de los metabolitos de interés.
Estas técnicas son consideradas medioambientalmente limpias, frente a los métodos tradicionalmente empleados para
extracción, que normalmente implican el
uso de solventes orgánicos (2).
El bioetanol es considerado un biocarburante prometedor para la sustitución de
la gasolina en el sector del transporte (3).
La producción de bioetanol durante el
año 2009 ascendió a 437 millones de litros en España (tercer país productor de
bioetanol en Europa) (4). Los procesos actuales para producción de bioetanol emplean caña de azúcar (hemisferio sur) o
grano de cereal (hemisferio norte) como
materias primas, pero compiten directamente con el mercado alimentario (5). Es
necesario reducir las costes de producción
buscando nuevas materias primas alternativas para hacerlo competitivo frente a
los combustibles fósiles (6).
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Esta doble valorización ha sido desarrollada en los proyectos DOVAREC I y DOVAREC II (2005-2009) (7, 8). Estos proyectos tratan de ofrecer una posible
solución para los residuos provenientes del
sector de procesado de hortalizas y frutas.
Actualmente, el proyecto VALUE (20102012) continúa la investigación realizada
en los proyectos anteriores con la realización de pruebas a escala piloto y la transferencia de los resultados tecnológicos obtenidos a las empresas del sector (9).
El concepto de biorrefinería es análogo al
actual concepto de refinería de petróleo,
que produce múltiples combustibles y
productos a partir del petróleo. Una biorrefinería se beneficia de diferentes tipos
de biomasas para producir múltiples productos, maximizando el valor de la biomasa. Dentro de este marco, los residuos
agroalimentarios pueden ser considerados
una materia prima prometedora debido a
su composición, abundancia y disponibilidad (10).
Elección de las matrices
vegetales
El sector de preparación y conservación
de frutas y hortalizas en España abarca
multitud de productos, y cuenta con una
producción en torno a 1.300.000 toneladas anuales destinadas al mercado doméstico, la exportación y las marcas de
distribución. En este volumen se incluyen
tanto las conservas de hortalizas como las
de fruta, siendo las conservas de tomate
las que representan un mayor volumen,
en torno a 500.000 toneladas anuales.
Actualmente, estos residuos son recogidos
por los ganaderos de la zona y reutilizados
para alimentación animal, excepto en
épocas de elevada producción, donde
parte de estos residuos son eliminados en
vertedero.
Dentro del plan de “Estrategia de Ahorro
y Eficiencia Energética en España 20042012”, publicado por el Ministerio de
Economía en noviembre de 2003, se valora que la actividad de una conservera
produce un promedio de 10-13 t/día de
residuos orgánicos. Debido al elevado volumen producido, es necesario buscar
nuevas alternativas de gestión que permitan revalorizar y/o reducir el volumen
del residuo generado.
En la actualidad, las alternativas de valorización de residuos que las industrias productoras están teniendo en cuenta son la
biometanización y/o el compostaje. Por
otro lado, cabe destacar que, en ocasiones, el contenido en humedad de los
residuos generados es especialmente elevado, lo cual obliga a incluir etapas de
deshidratación o secado a la hora de gestionarlos eficientemente, lo cual incrementa notablemente los costes del proceso. Dentro de estas técnicas de
valorización, la producción de bioetanol
a partir de los residuos hortofrutícolas se
perfila como opción eficaz, ya que evitaría
estos costes adicionales, permitiendo, a
su vez, incrementar los beneficios de la
planta industrial al obtener un biocarburante de elevado valor añadido.
Para la elección de las matrices vegetales
fueron analizados datos procedentes de
un informe de inventariado de residuos de
la industria agroalimentaria realizado por
el Gobierno de Navarra para el año 2003,
en colaboración con 76 empresas conserveras del Catálogo de Industria de Navarra
o asociadas a AGRUCON o CONSEBRO
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(“Inventario de Materia Orgánica Residual
de Navarra. Análisis de la Gestión”).
En dicho informe se identifican, cuantifican y caracterizan los residuos producidos por la industria conservera y de
transformación fresca de producto.
Analiza la cantidad, el ratio de residuo en
relación con la materia prima, el tipo de
residuo y la estacionalidad con la que se
produce a lo largo del año.
La elección de los residuos se hizo en base
a distintos factores:
• Por volumen y/o cantidad, de modo que
resulten ser más costosos de eliminar.
Se trata de residuos problemáticos y
que se generan en gran cantidad en
origen.
• Por sus cualidades como materia prima
para la producción de compuestos de
alto valor añadido y biocarburantes.
Preferentemente interesa trabajar con
los residuos potencialmente adecuados
para ambas aplicaciones, para un mayor
aprovechamiento de los mismos.
– Por su estacionalidad, ya que esta determinará la producción del biocarburante.
– Lugar de generación, preferentemente conviene seleccionar residuos
que se produzcan conjuntamente en
la zona de Navarra o Aquitania, ya
que no sería necesario transportarlos
largas distancias.
• Por su heterogeneidad.
Las industrias conserveras y congeladoras
de Navarra produjeron durante el año
2003 un total de 52.081 t/año de residuos sólidos orgánicos, que ha ido aumentando aproximadamente un 6,8% en
los años sucesivos, debido fundamental-
mente a la creación de nuevos regadíos y
a la mejora y modernización de los ya
existentes. La naturaleza de estos residuos
es diversa y varía en función del origen vegetal de la materia prima transformada y
del proceso industrial al que es sometida.
El 67,8% de los residuos provienen de la
transformación de seis hortalizas: tomate,
cardo, pimiento, crucíferas, espárrago y
alcachofa. Estos residuos tienen un carácter estacional muy marcado, puesto
que la mayoría de las materias primas únicamente están disponibles en épocas del
año muy concretas. El segundo grupo
más mayoritario corresponde a las leguminosas (15,9%). Las leguminosas generan residuos durante los meses de
junio, julio, agosto y septiembre, pudiendo suplir de esta manera el déficit
que se produce durante estos meses de
residuos mayoritarios, indicados en el párrafo anterior. Además, resultan interesantes los residuos derivados de la patata
y la zanahoria, que si bien no son tan elevados como los anteriores, ambos suponen un 1% del total y presentan como
ventaja que se generan durante todo el
año. A pesar de que el volumen producido en la Comunidad Foral de Navarra no
es elevado, su valorización para la producción de bioetanol o biometano puede resultar muy interesante para otras comunidades autónomas como Castilla y León,
Andalucía y Galicia, donde la producción
es elevada.
Finalmente, los residuos resultantes de las
etapas de procesado de las frutas (melocotones, fresas, cítricos, albaricoques,
manzanas, ciruelas, peras), aunque generan un porcentaje de residuos del 6,3%
y sus periodos estacionales son relativamente cortos, pueden tener un elevado
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giones de Navarra y Aquitania, de acuerdo
a la problemática de ambas regiones.
contenido en azúcares, lo que les confiere
un gran valor potencial como materias
primas para la producción de bioetanol.
Asimismo, puede resultar muy importante
su valorización para otras comunidades
autónomas eminentemente productoras
de frutas y cítricos, como pueden ser la
Comunidad Valenciana, Cataluña, Andalucía y Murcia.
Para la elaboración de este estudio se han
empleado muestras tanto de residuo inicial como después de ser sometido a un
proceso de extracción, para su valorización
como fuente de sustancias de interés.
En la siguiente gráfica se representa la estacionalidad y el lugar de procedencia de
los residuos seleccionados.
También fueron analizados de igual forma
los residuos producidos en Aquitania
(Francia) para determinar qué residuos son
los más interesantes para una doble valorización en la región Navarra-Aquitania.
Estos dos factores son claves a la hora de
considerar estos residuos para la producción de etanol, ya que una futura planta
debería ser suministrada a lo largo de
todo el año. Además es necesario tener
en cuenta el perecimiento de estos subproductos. Es necesario que la planta esté
ubicada en el foco de generación de los
mismos, ya que de otra forma se encarecería tremendamente el proceso.
En la fase preliminar de este estudio se
han caracterizado ocho residuos vegetales
procedentes del procesado de la industria
agroalimentaria: pimiento, alcachofa,
cardo, guisante, maíz, brócoli, judía verde
y zanahoria. Estos residuos fueron preseleccionados en base a la problemática
existente en Navarra y en la región de
Aquitania.
A continuación se muestras las imágenes
de los subproductos seleccionados.
Posteriormente, se seleccionaron, de
acuerdo a los resultados preliminares obtenidos, los residuos de pimiento y zanahoria, en el caso de los residuos vegetales.
Debido a que los ensayos de extracción
de compuestos de elevado valor añadido
llevados a cabo con melocotón no generaron concentraciones de compuestos suficientemente elevadas, los recortes de
melocotón empleados son los originales
recogidos en la industria agroalimentaria.
Además, estos estudios incluyeron también el análisis de residuos de frutas. Los
residuos seleccionados fueron residuos de
fresa, kiwi y melocotón por parte de las re-
Gráfica 1. Estacionalidad y procedencia de los residuos seleccionados.
Subproductos
E
F
M
A
M
J
Melocotón
Fresa
•
J
A
S
O
•
•
•
•
Pimiento
•
•
•
•
•
•
D
•
Lugar
Navarra
•
Aquitania/Navarra
Kiwi
Zanahoria
N
•
•
•
•
Aquitania
•
•
• Navarra/Aquitania
•
•
Navarra
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129
a
b
c
d
f
g
h
i
e
Imagen 1. (a) Recortes de melocotón de la industria agroalimentaria navarra. (b) Residuo de fresa procedente
de la industria agroalimentaria aquitana, piezas pequeñas excluidas del proceso por cuestiones de calidad.
(c) Residuo de kiwi fresco de la industria agroalimentaria aquitana, piezas excluidas del proceso debido a su
tamaño, forma, etc. (d) Residuo fresco de zanahoria de la industria agroalimentaria navarra, piezas excluidas
del proceso debido a su tamaño, forma, etc. (e) Residuo fresco de pimiento de la industria agroalimentaria
navarra, rabillos y pepitas desechados en el proceso de asado de los pimientos. (f) Residuo de fresa tras un
proceso de centrifugación para extracción de sustancias de alto valor añadido. (g) Residuo liofilizado de kiwi
extraído por fluidos supercríticos. (h) Residuo liofilizado de pimiento extraído por fluidos supercríticos.
(i) Residuo liofilizado de zanahoria extraída por fluidos supercríticos.
Metodología empleada para
determinar el potencial de
producción de bioetanol de
los subproductos
seleccionados
Las pruebas se han llevado a cabo en matraces, en volúmenes de 100 y 250 ml, y
han sido escaladas hasta un volumen de
1 litro. Las pruebas llevadas a cabo en biorreactores permiten corroborar que los resultados obtenidos en matraces son perfectamente escalables, por lo menos
hasta un volumen final de hasta 1 litro.
Caracterización de las matrices
vegetales
De acuerdo al interés de estos subproductos para la producción de bioetanol, se
analizó su contenido en humedad, proteínas, extractivos, azúcares solubles, celulosa,
hemicelulosa, lignina, pectinas y cenizas.
Los ensayos de caracterización fueron llevados a cabo siguiendo los métodos LAP
(Laboratory Analytical Procedures) desarrollados por el NREL (National Renewable
Energy Laborator, USA), basados a su vez
en normas ASTM y los métodos desarrollados por la AOAC (Association of Official
Analytical Chemistry) para el análisis de biomasa.
Las matrices vegetales seleccionadas
fueron caracterizadas tanto en su estado
original (tal y como son recogidas de las
industrias agroalimentarias) como después de haber sido extraídas de las
mismas los productos de alto valor añadido (imagen 1).
Para determinar el contenido en humedad, se introduce una muestra (por triplicado) en una estufa a 105 ± 3 ºC durante 24 horas, consiguiendo así eliminar
el contenido total de agua presente en el
material. Asimismo, sobre la muestra se-
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cada a 45 ºC se determina la humedad residual siguiendo el procedimiento anteriormente explicado. La determinación del contenido en cenizas de las muestras se lleva a
cabo, por triplicado, mediante una calcinación en un horno mufla a 575 ± 25 ºC durante 3 horas (11). La determinación de
contenido en celulosa, hemicelulosa y lignina se realizó de acuerdo al método Van
Soest, en el que se determina el NDF
(fibra neutro detergente) y el ADF (fibra
ácido detergente), a través de un equipo
de extracción de fibra. Las diferentes fracciones de la fibra se extraen con determinados disolventes y temperaturas y se
cuantifican gravimétricamente (12). La determinación de azúcares solubles se hace
por duplicado mediante una solubilización
en agua a 80 ºC durante 60 min, en una
relación sólido-líquido de 0,5%. La identificación y cuantificación de los azúcares
se realiza mediante cromatografía líquida
(HPLC) y se hace por duplicado. La determinación del contenido en proteínas se
realiza por duplicado y basándose en el
ensayo para la determinación de nitrógeno total Kjeldahl (TNK). La digestión se
realiza a 370-400 ºC empleando 15 ml de
H2SO4 durante 60-110 min, empleando
como catalizadores 5 g de K2SO4 y 250
mg de CuSO4. 5H2O. Las muestras resultantes se neutralizan en exceso con NaOH
(45%) y se destilan. Se emplean 60 ml de
H3BO3 como solución colectora del NH4+
destilado. La valoración de la solución se
lleva a cabo con H2SO4 0,1 N. El factor de
conversión (nitrógeno amoniacal-proteínas) utilizado es 6,25 (13). El contenido
de pectinas fue determinado mediante
cuantificación de ácido galacturónico hidrolizado mediante pectinasas y determinado mediante HPLC.
La determinación de los azúcares presentes en las muestras se realizan por
HPLC empleando una columna ION 300
(Transgenomics) a 72 ºC, empleando una
disolución de H2SO4 en agua 0,0085 N
como fase móvil, con un flujo isocrático
de 0,4 ml/min y un detector de índice de
refracción. Todas las muestras son filtradas previo a su análisis, empleando filtros de membrana de 0,2 μm.
El contenido de etanol de la fracción líquida de fermentación hidrolizada fue determinado mediante cromatografía de
gases (CG)-FID, equipada con una columna DBWAX-15 m, y un detector de ionización de llama. Las condiciones de
análisis fueron 110 ºC de temperatura del
horno y 200 ºC de temperatura en el detector. 1-Propanol fue utilizado como estándar interno.
Pretratamiento de las matrices
vegetales
Estas matrices vegetales fueron sometidas
a una etapa previa de pretratamiento para
solubilizar los azúcares de la hemicelulosa
y romper las estructuras celulares, haciendo que la celulosa sea más accesible
al ataque enzimático. Posteriormente,
estas materias primas fueron sometidas a
un proceso de hidrólisis enzimática mediante enzimas comerciales (celulasas, hemicelulasas, etc.). Una vez liberados los
azúcares simples se procedió a llevar a
cabo la fermentación mediante el empleo
de una levadura convencional.
La celulosa y la hemicelulosa son polisacáridos que pueden ser hidrolizados a
azúcares simples y fermentados a etanol.
Debido a la compleja estructura química
de estos materiales, la tecnología nece-
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saria para este proceso difiere de la tecnología industrial convencional. Es necesario primero un pretratamiento, que
puede ser físico, químico o biológico (hidrólisis ácida, explosión a vapor, oxidación
húmeda, etc.), para romper las estructuras celulares, haciendo esta materia
prima más accesible al ataque enzimático
antes de la fermentación (14).
Durante el proceso de pretratamiento, se
forman los productos de degradación de
las pentosas y hexosas, que primordialmente son furfural y 5-hidroximetilfurfural
(15).
Estos compuestos son tóxicos y en determinada concentración son capaces de inhibir los procesos enzimáticos y fermentativos. Además deben ser separados
(detoxificación) o neutralizados antes de la
fermentación; deberán aplicarse grandes
cantidades de microorganismo fermentador en la fermentación (16).
El desarrollo de la fermentación y el tipo
y cantidad de inhibidores varía dependiendo del tipo de hidrolizado lignocelulósico y de la naturaleza química del proceso de pretratamiento (17).
Estos residuos fueron sometidos a pretratamientos “suaves” (hidrólisis ácido diluida
y autohidrólisis o pretratamiento hidrotermal) o incluso, en algunos casos, no fue
necesario llevar a cabo esta etapa, dada la
composición de estos residuos (contenido
en lignina bajo) y a experiencias previas ensayadas con residuos similares en el laboratorio de biomasa de CENER, que indican
un elevado contenido en azúcares solubles
(sacarosa) ya disponibles. El que no sea necesario realizar una etapa de pretratamiento supone una gran ventaja sobre este
tipo de residuos, ya que es la etapa que
más encarece el proceso en el bioetanol a
partir de lignocelulosas debido a su gran
coste energético.
En los casos de los residuos de zanahoria
y pimiento tanto extraídos como sin extraer, se aplicaron pretratamientos entre
100 y 120 ºC durante un rango de 5 a 20
minutos con y sin adición de un 0,5%
(p/p) de H2SO4.
En el caso de los residuos de frutas tanto
extraídos como sin extraer (melocotón,
kiwi y fresa), no fue necesaria la realización de una etapa de pretratamiento para
la extracción de azúcares.
Hidrólisis enzimática de las
matrices vegetales
La hidrolisis enzimática de las muestras ha
sido llevada a cabo con diferentes mix enzimáticos. Las enzimas empleadas son
una mezcla de celulasas, hemicelulasas,
arabinasas, ß-glucanasas, xilanasas y celobiosas. Todas ellas han sido amablemente suministradas por Novozymes.
La dosis enzimática empleada fue 1%
(p/p) de celulasa, hemicelulasa, arabinasa,
ß-glucanasa y 0,5% (p/p) de xilanasa y celobiasa. La hidrólisis enzimática fue llevada a cabo a 50 ºC, 180 rpm y hasta 72120 horas en un agitador orbital y en
biorreactor. Se tomaron muestras cada 24
horas.
De manera previa, se realizaron numerosas pruebas de hidrólisis enzimática y
fermentación a los residuos originales.
Una vez realizados estos ensayos, se procedió a realizar una comparativa en paralelo con los residuos frescos iniciales y los
residuos extraídos para comprobar las posibles diferencias entre ambos.
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Fermentación de las matrices
vegetales
Los ensayos de fermentación fueron llevados a cabo en matraces de 100 ml en
agitador orbital y en biorreactores a 37 ºC
y 180 rpm. El microorganismo empleado
fue Sacharomyces cerevisiae, gentilmente
cedido por Fermentis. El medio de cultivo
empleado para hacer crecer el inóculo fue
YPD (Yeast-Peptone-Dextrose) al 2% de
glucosa. La concentración de levadura
inoculada fue de 107 UFC/ml.
Se han realizado pruebas preliminares de
fermentación tanto a los residuos previamente sin extraer como a los residuos extraídos por fluidos supercríticos. De esta
forma, se han observado las posibles diferencias que puedan existir entre los residuos iniciales y los residuos proporcionados después de la extracción.
Esta levadura se caracteriza porque es
capaz de fermentar eficientemente azúcares de seis carbonos (glucosa, fruc-
tosa, galactosa, maltosa…); sin embargo, no puede transformar a etanol
azúcares de cinco carbonos (xilosa, arabinosa, ribosa…). La duración del proceso de fermentación varía entre 6 y 27
horas.
Los rendimientos teóricos de etanol han
sido calculados en base a la cantidad de
azúcares solubles (totales y fermentables)
presentes en el medio al comienzo del
proceso de fermentación, divididos por el
factor 1,96.
Resultados
Resultados de caracterización de los
subproductos vegetales
seleccionados
A continuación, en la tabla 1 se recogen
los datos de caracterización de los residuos de la industria conservera vegetal seleccionados.
Tabla 1. Resultados de caracterización de los residuos vegetales seleccionados, tanto
originales como tras ser sometidos a un proceso de extracción para la obtención de
productos de alto valor añadido.
Componentes % (p/p) b.s.
Pimiento
Pimiento FSC
Zanahoria
Zanahoria FSC
8,5 ± 0,2
6,1 ± 0,5
11,9 ± 0,1
8,3 ± 0,1
Proteínas
14,8 ± 0,2
15,7 ± 1,1
9,1 ± 0,4
8,4 ± 0,4
Azúcares solubles
17,1 ± 2,2
24,2 ± 0,2
24,8 ± 1,5
26,8 ± 3,9
Fibra
• Hemicelulosa
• Celulosa
• Lignina
14,0 ± 0,4
10,7 ± 0,2
13,2 ± 0,2
12,9 ± 0,2
19,9 ± 0,3
10,4 ± 0,1
10,3 ± 2,3
12,0 ± 1,2
3,3 ± 0,9
9,1 ±1,5
11,0 ± 0,5
1,9 ± 0,4
Pectinas
1,3 ± 0,1
1,5 ± 0,2
13,7 ± 0,7
11,5 ± 0,2
Peso seco
22,3 ± 0,6
89,6 ± 0,4
19,5 ± 0,7
88,4 ± 0,2
Cenizas
Los azúcares solubles representan el sumatorio de glucosa, fructosa y sacarosa. Las pectinas han sido cuantificadas como ácido galacturónico. p/p: peso/peso; b.s.: en base seca; FSC: extraído por fluidos supercríticos;
Cent: residuo líquido de fresa tras un proceso de centrifugado en planta.
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En el caso de los subproductos vegetales
de pimiento y zanahoria, tanto industriales como los que han sido sometidos
a una extracción de fluidos supercríticos,
el porcentaje de azúcares totales (solubles, celulosa, hemicelulosa y pectinas) supera el 43% de su composición en peso
seco. Si bien, hay que tener en cuenta la
variabilidad de estos residuos debido a su
elevada heterogeneidad.
un lado, compuestos de elevado valor
añadido, y por otro, la producción de un
biocarburante como es el bioetanol.
Respecto a la caracterización llevada a
cabo sobre las matrices sometidas a una
extracción por fluidos supercríticos, se ha
podido observar que el contenido en azúcares totales se concentra en el caso del
residuo de pimiento (de 43 a 58%), y en
el caso del residuo de zanahoria, parece
que la extracción no afecta al contenido
de azúcares totales (de 61 a 58%). Por
ello, y con los datos obtenidos, resulta
muy interesante trabajar con los residuos
sometidos a una extracción por fluidos supercríticos, ya que permitiría obtener, por
Modelización del proceso
de producción de bioetanol para
los subproductos de la industria
vegetal seleccionados
En el caso de los residuos de frutas, son
muy interesantes para su valorización
energética, dada la gran cantidad de azúcares solubles presentes en estas materias
primas, aproximadamente un 26-48%,
exceptuando el residuo de fresa procedente de un proceso de centrifugación.
Las condiciones más óptimas de pretratamiento para el residuo de pimiento y pimiento tras la extracción por fluidos supercríticos de los compuestos de interés
han sido a temperatura de 110 ºC durante 5 minutos y sin adición de ácido. En
ambos casos se observó que la adición de
ácido sulfúrico en pequeñas concentra-
Fresa
Fresa cent.
Kiwi
Kiwi FSC
Melocotón
9,3 ± 0,3
3,4 ± 0,1
11,2 ± 2,1
4,4 ± 0,1
3,3 ± 0,1
6,8 ± 0,1
13,2 ± 1,3
9,8 ± 0,2
7,4 ± 0,3
6,4 ± 0,1
47,9 ± 6,8
15,6 ± 1,7
25,6 ± 0,6
27,6 ± 0,8
46,6 ± 7,8
7,8 ± 0,4
8,8 ± 1,9
14,8 ± 1,6
0,1 ± 0,0
17,1 ± 0,7
12,8 ± 1,1
10,3 ± 0,3
6,8 ± 0,5
3,5 ± 0,2
0,1 ± 0,0
9,4 ± 0,1
15,8 ± 1,9
5,8 ± 0,5
8,2 ± 0,7
4,1 ± 0,0
5,9 ± 0,1
11,1± 0,5
3,9 ± 0,1
1,8 ± 0,4
7,5 ± 0,1
9,1 ± 1,1
7,1 ± 0,3
16,8 ± 0,5
90,9 ± 1,4
9,0 ± 0,5
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ciones (0,5% en peso) no favorece el incremento de los rendimientos, por lo que
supone una ventaja adicional.
En el caso de los residuos de zanahoria y
de zanahoria extraída por fluidos supercríticos, las mejores condiciones de pretratamiento fueron las correspondientes
a temperatura de 115 ºC durante 20 minutos sin adición de ácido.
Se demostró en este trabajo experimental
que no es necesaria la presencia de ácido,
como en otros pretratamientos más severos, para obtener mejores rendimientos,
lo cual es realmente muy beneficioso.
Se observó que en el caso de residuos de
frutas (melocotón, fresa y kiwi), no es necesaria la realización de una etapa de pretratamiento, a diferencia de los residuos
de hortalizas, ya que, por la composición
y estructura de la materia, los azúcares se
encuentran fácilmente accesibles a las enzimas (elevado contenido de azúcares solubles).
La celulosa y hemicelulosa fueron hidrolizadas en el proceso de hidrólisis enzimática casi en su totalidad en todos los residuos analizados.
Los azúcares (hexosas) hidrolizados fueron
transformados eficientemente a etanol en
todos los casos, a excepción de los residuos de pimiento (original y tratado por
fluidos supercríticos) por la levadura
Saccharomyces cerevisiae.
En el caso del pimiento, no se ha conseguido llevar a cabo un proceso de fermentación, a pesar de que se ha intentado favorecer las condiciones para el
adecuado crecimiento y desarrollo del microorganismo. Es posible, por tanto, que
exista algún tóxico en el pimiento que inhiba la fermentación.
A continuación se muestra en la gráfica 2
una estimación de las cantidades necesarias de los residuos frescos, tanto extraídos como sin extraer, para la obtención
de 1 litro de etanol. Para ello se han tenido en cuenta los resultados obtenidos
en las pruebas de laboratorio, comparando el efecto del proceso de hidrólisis
enzimática y empleando un rendimiento
medio de fermentación del 95% para obtener datos comparables (es decir, a partir
de 1,67 kg de azúcares hidrolizados).
De forma general para todos los residuos,
se observa cómo la hidrólisis enzimática
reduce la cantidad de residuo de partida
necesaria para producir 1 litro de bioetanol. A excepción del residuo de fresa
procedente de una centrifugación (son
necesarios 51 kg para producir 1 litro de
bioetanol), en los residuos sometidos previamente a una valorización (extracción
por fluidos supercríticos) se mejoran los
rendimientos de producción de etanol respecto a los residuos originales. En el caso
del residuo de kiwi extraído son necesarios 16 kg para producir 1 litro de bioetanol, a diferencia del residuo de kiwi,
para el que serían necesarios 17 kg.
Ambos residuos serían los más eficientes
desde el punto de vista de producción de
bioetanol. En el caso de los residuos de
zanahorias, se observa que son necesarios
6 kg menos de residuos de zanahorias extraídos para producir 1 litro de bioetanol.
Si tenemos en cuenta las cantidades necesarias en peso seco, en el caso del residuo de kiwi extraído por fluidos supercríticos, son necesarios 2,8 kg para
proporcionar 1 litro de bioetanol cuando
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kg
Cantidad de residuo para producir 1 litro de bioetanol
140
Sin hidrólisis enzimática
Con hidrólisis enzimática
120
100
80
60
40
20
0
Zanahoria
Fresa
Kiwi
Melocotón Fresa cent.
Kiwi FSC
Zanahoria FSC
Gráfica 2. Cantidad (kg) de residuo en peso fresco para obtener 1 litro de bioetanol, considerando un rendimiento medio de etanol del 95%. Se ha valorado tanto la posibilidad de realizar un proceso de hidrólisis enzimática como de fermentar directamente el residuo. La columna azul representa la cantidad necesaria si el
residuo ha sido sometido a una etapa de hidrólisis enzimática. La columna granate representa la cantidad necesaria si el residuo no ha sido sometido a una etapa de hidrólisis enzimática. Cent: centrifugación; FSC: extracción por fluidos supercríticos.
se emplean enzimas en el proceso. Esta
cantidad es muy similar a la necesaria en
el caso del residuo de kiwi original (3 kg).
Por lo que en principio, el residuo de kiwi
se perfila como potencial materia prima
para una doble valorización, con unos
rendimientos de producción de bioetanol
muy elevados. El residuo de melocotón
es el que mejores rendimientos daría en
peso seco, ya que para 2,2 kg de melocotón en peso seco se obtendría 1 litro
de bioetanol.
En la gráfica 3 se comparan las cantidades
estimadas necesarias para producir 1 litro
de bioetanol a partir de una materia
prima convencional.
En esta gráfica se ha estimado la cantidad de residuo como la media de los diferentes residuos analizados en este pro-
yecto. Como conclusión, si bien en peso
seco las cantidades necesarias son comparables a las que se emplean con grano
de maíz (3 kg de maíz frente a 2,9 kg de
residuo), al tener un contenido de agua
elevado, la cantidad se eleva a 20 kg, que
dista bastante de la necesaria en el caso
de lignocelulosas (5 kg). En cualquier
caso, el uso de estos subproductos supone una adición de agua mucho menor
al proceso y un mayor beneficio medioambiental, que deben ser tenidos en
cuenta.
Conclusiones
Como conclusión, los residuos seleccionados y empleados para llevar a cabo los
ensayos se caracterizan por:
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kg
Cantidad de residuo para producir 1 litro de bioetanol
20
15
10
5
0
Grano de maíz
Lignocelulosa
Residuo (bs)
Residuo fresco
Gráfica 3. Comparación de la cantidad (kg) necesaria para obtener 1 litro entre una materia prima convencional (maíz), una materia prima alternativa (lignocelulosa) y los residuos de vegetales estudiados (tanto en
peso seco como frescos). Se ha considerado un rendimiento medio de etanol del 95%.
• Contener una concentración elevada de
azúcares solubles.
entre los residuos originales y los residuos extraídos, por lo que pueden resultar muy adecuados para llevar a cabo
este proceso secuencial de doble valorización mediante la obtención de compuestos de elevado valor añadido y producción de bioetanol.
• Su estructura (bajo contenido en fibra y
lignina) hacen que requieran un pretratamiento “suave” o ningún tipo de pretratamiento.
• A pesar de no aplicar un pretratamiento
o aplicar un pretratamiento “suave”, la
hidrólisis enzimática es eficiente y se ha
observado un incremento significativo en
la cantidad de azúcares solubilizados.
• Los resultados obtenidos en las pruebas
de fermentación indican que estos residuos no contienen inhibidores del proceso, a excepción del residuo de pimiento.
• En el caso de los residuos de fresas, hay
una gran diferencia de rendimientos
entre el extraído y el original, habiéndose
perdido gran parte de los azúcares solubles durante el proceso de extracción.
• Para los residuos de zanahoria y de kiwi,
no se observan grandes diferencias
• Para el residuo de melocotón, a pesar
de que los resultados en cuanto a producción de bioetanol son muy positivos,
no muestra ningún interés para la producción de compuestos de elevado
valor añadido. Debido a ello, el proceso
de doble valorización no es recomendable para este residuo, pero sí para la
producción de bioetanol.
Bibliografía
1. Federación Española de Industrias de
Alimentación y Bebidas (FIAB).
http://www.fiab.es/es/industria/industria.asp.
2.
Rozzi NL, Singh RK. Supercritical Fluids
and the Food Industry. Comprehensive
Reviews in food science and food safety
2000; 1:33-44.
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27/3/12
19:58
Página 137
Opciones de aprovechamiento de los residuos de la industria alimentaria de origen vegetal
137
3. Portrait E. The potential of liquid biofuels in
France. Renew Energ 1999; 16:1.084-9.
4. Eurostat. Barometer. http://epp.eurostat.ec.
europa.eu/portal/pag/ portal/eurostat/home/.
5. Wheals AE, Basso LC, Alves DMG, Amorim,
HV. Fuel ethanol after 25 years. Trends
Biotechnol 1999; 17:482-7.
6. Palmarola-Adrados B, Choteborská P, Galbe
M, Zacchi G. Ethanol production from nonstarch carbohydrates of wheat bran. Biores
Technol 2005; 96:843-50.
7. DOVAREC I. Hacia una doble valorización de
los residuos de vegetales de la industria
conservera (2005-2007). Proyecto Interreg
POCTEFA/Convenio Navarra Aquitania.
8. DOVAREC II. Hacia una doble valorización
de los residuos de frutas de la industria agroalimentaria (2007-2009). Proyecto Interreg
POCTEFA/Convenio Navarra Aquitania.
9. VALUE. Interreg Sudou. Intercambio y transferencia tecnológica sobre Valorización de
residuos de la industria de transformados vegetales del SUDOE (2010-2012). Proyecto
Interreg SUDOE.
10. Ragauskas AJ, Williams CK, Davison BH,
Britovsek G, Cairney J, Eckert CA, Frederick
WJ, Hallett JP, Leak DJ, Liotta CL, Mielenz JR,
Murphy R, Templer R, Tschaplinski T. The
path forward for biofuels and biomaterials.
Science 2006; 311(5.760):484-9.
11. Sluiter A, Hames B, Ruiz R, Scarlata Ch,
Sluiter J, Templeton D. NREL. Laboratory
analytical procedures, 2004.
12. Van Soest PJ. Use of Detergents in the
Analysis of Fibrous Feeds. II. A Rapid Method
for the determination of Fiber and Lignin. J
AOAC 1963; 46:829-35.
13. AOAC. Official Method 984.13 Protein
(Crude) in Animal Feed and Pet Food.
Copper Catalyst Kjedahl Method, 1994.
14. L. Olsson B, Hahn-Hagerdal. Fermentation
of lignocellulosic hydrolysates for ethanol
production Enzyme and Microbial
Technology, april 1996; 18(5):312-31.
15. Larrson S, et al. The generation of fermentation inhibitors during dilute acid hydrolysis
of softwood. Enzyme and microbial
Technology 1999; 24(3-4):151-9.
16. Oliva JM, et al. Effect of lignocellulosic degradation compounds from steam explosion
pretreatment on ethanol fermentation by
thermotolerant yeast Kluyveromyces marxianus. Applied Biochemistry and Biotechnology 2003; 105-8, 141-53.
17. Hamelinck CN, Van Hoojidonk G, Faaij PC.
Ethanol from lignocellulosic biomass:
techno-economic performance in short,
middle and long-term. Biomass and
Bioenergy 2005; 28:384-410.
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Aprovechamiento energético
de residuos: biogás
María Fernández-Polanco y Sara I. Pérez Elvira
Introducción
Los residuos generados en la industria alimentaria suelen presentar una importante
concentración en materia orgánica biodegradable. Debido a esta característica, los
procesos biológicos anaerobios son tratamientos adecuados que permiten transformar la materia orgánica presente en los
residuos en biogás.
De forma general, el esquema de una
planta de generación de biogás consta de
cuatro etapas:
1. Pretratamiento del residuo para adecuar sus características a las necesidades de operación del proceso anaerobio.
2. Proceso biológico anaerobio en el
que parte de la fracción orgánica biodegradable contenida en el residuo es
transformada por microorganismos
anaerobios en biogás y nuevos
microorganismos (biosólido).
3. Postratamiento del biosólido para
adecuar sus características a las exigidas por la legislación en función de
su utilización posterior.
4. Tratamiento y utilización del biogás
para eliminar los compuestos que sea
necesario (CO2, H2O, H2S, siloxanos…)
dependiendo del uso final al que se va
a destinar el biogás obtenido.
Abordar el estudio de una planta de generación de biogás exige el conocimiento de
las condiciones de operación de la parte
más importante de la planta: el proceso
anaerobio. Dependiendo de las condiciones en las que opere el proceso anaerobio, será necesario un tipo de pretratamiento del residuo. Por ejemplo, el
pretratamiento es diferente si el reactor
opera con un solo tipo de residuo o si se
realiza una codigestión.
De igual forma es sencillo imaginar que el
postratamiento de un biosólido obtenido
en un proceso vía húmeda (< 10% sólidos)
será diferente que el de un biosólido que
proviene de un proceso vía seca (> 10%
sólidos). Por tanto, el estudio de una planta
de producción de biogás requiere el estudio previo del digestor anaerobio para así
poder entender los requerimientos del pretratamiento y del postratamiento.
Teniendo en cuenta que el núcleo de la
planta es la digestión y que todos los
demás procesos dependen de cómo se
opere el digestor, a continuación se describen brevemente las bases de los procesos anaerobio y los principales pretratamientos y postratamientos que se pueden
encontrar en una planta de tratamiento de
residuos para producción de biogás.
En los procesos biológicos anaerobios la
fracción orgánica biodegradable contenida en el residuo es transformada por
microorganismos anaerobios en biogás y
nuevos microorganismos (biosólido).
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Retos medioambientales de la industria alimentaria
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Este esquema sencillo de degradación de
materia orgánica, en la práctica, se realiza
a través de una serie compleja de reacciones bioquímicas que transcurren tanto
en paralelo como en serie. A la vista de
los resultados obtenidos por diferentes
equipos de investigación, en la figura 1 se
ofrece un esquema completo del proceso
anaerobio con los principales productos
intermedios de la degradación metanogénica de compuestos orgánicos. Es muy
numerosa la bibliografía en la que se encuentran propuestas de diferentes esquemas cuyas cuatro etapas fundamentales son comunes pero que difieren en
las etapas de transformación de los intermedios de reacción. Este es uno de los
más completos.
Residuo particulado complejo y biomasa inactiva
(1a)
Proteínas
(1b)
Azúcares
Inertes particulados
Inertes solubles
Lípidos
(1c)
Aminoácidos
AGCL
Acidogénicas
(2b)
(2a)
(3a)
VaH BuH
Propionato
(3b)
Acetogénicas
(3c)
Acetato
(5) muerte de microorganismos
Hidratos de C
CO2 H2
Metanogénicas
(4a)
CH4
(4b)
Figura 1. Esquema de un proceso anaerobio.
Las distintas reacciones que tienen lugar
en un proceso anaerobio pueden encuadrarse en cuatro fases:
(1) Hidrólisis: en la etapa de hidrólisis la
materia orgánica compleja (hidratos de
carbono, proteínas y lípidos) que forma
parte del residuo se transforma en materia orgánica sencilla, como azúcares,
aminoácidos y ácidos grasos de cadena
larga (AGCL). Es una etapa indispensable
del proceso anaerobio, ya que la materia
compleja tiene un tamaño demasiado
grande como para poder permear a
través de la membrana citoplasmática de
los microorganismos, que es la encargada
de regular el transporte de los alimentos
solubles. Los microorganismos encargados de realizar el proceso de degradación sólo son capaces de actuar sobre materia orgánica disuelta.
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Esta etapa es limitante en el tratamiento de
residuos con gran cantidad de sólidos, cuya
hidrólisis previa es necesaria, y donde puede
considerarse que la velocidad de producción de biogás es proporcional a la velocidad de solubilización de materia orgánica.
(2) Acidogénesis: las bacterias acidificantes transforman la materia orgánica
disuelta generada en la etapa de hidrólisis
(azúcares y aminoácidos) en ácidos grasos
volátiles (AGV) y mezclas de CO2 + H2. La
cinética del proceso es relativamente rápida y el pH óptimo bajo.
(3) Acetogénesis: las moléculas orgánicas de pequeño tamaño generadas en
la etapa de acidogénesis, sobre todo los
ácidos grasos volátiles (AGCL, propionato,
valerato y butirato), son transformadas en
acetato y mezclas de CO2 + H2. Las bacterias que llevan a cabo esta etapa reciben
el nombre de bacterias facultativas acetogénicas y viven en estrecha colaboración
con las bacterias metanogénicas.
(4) Metanogénesis: es la única etapa estrictamente anaerobia y en ella microorganismos metanogénicos producen CH4
a partir de acetato o de mezclas CO2 + H2
generadas en la etapa anterior.
Características fundamentales de la metanogénesis que influirán de forma definitiva en el éxito del proceso anaerobio de
tratamiento de aguas residuales son:
• La cinética del proceso y la velocidad de
formación de nuevas bacterias son bajas.
• Las bacterias metanógenicas son muy
sensibles a las condiciones ambientales
en las que se desarrolla el proceso (temperatura, tóxicos, nutrientes…).
• Las bacterias metanogénicas son estrictamente anaerobias.
• El pH de trabajo es próximo a 7.
Los principales problemas de operación de
los procesos anaerobios están asociados a
estas características. La elevada sensibilidad
de las bacterias metanogénicas se traduce
en una inhibición de la última etapa del
proceso anaerobio (metanogénesis) cuando
los parámetros de operación se alejan de
los valores óptimos. La inhibición de la metanogénesis da lugar a una acumulación de
intermedios de reacción (AGV) que provocan la acidificación del proceso con la
consecuente caída del pH si el medio de reacción no está bien tamponado (alcalinidad). La recuperación es lenta y complicada debido al bajo crecimiento de las
bacterias metanogénicas. Es pues imprescindible conocer los principales parámetros
de operación de los procesos anaerobios,
su influencia en el proceso y sus valores óptimos.
Pretratamiento y postratamiento
Antes de continuar conviene aclarar que,
debido a las características tan diversas de
los residuos en cuanto a su origen, composición, estado físico, biodegradabilidad…, la descripción de la planta será
muy general, y en cada caso particular será
necesario diseñar la combinación de etapas
más adecuada para alcanzar los objetivos
propuestos de cara a conseguir una buena
alimentación al digestor anaerobio.
En cuanto al postratamiento, se puede
decir algo similar a lo mencionado anteriormente, las características del residuo,
la forma de operar el digestor (seco/húmedo, mesófilo/termófilo…) y la posterior
utilización del biosólido obtenido de la digestión, hacen que la descripción de los
procesos típicos de postratamiento tenga
que ser muy general, siendo necesario un
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estudio adecuado para cada caso concreto.
Pretratamiento
Las operaciones de pretratamiento que se
utilizan para la separación y procesamiento de los residuos se diseñan para:
• Modificar sus características físicas para
que los diferentes componentes puedan
ser separados más fácilmente.
• Separar componentes y contaminantes
específicos del flujo de residuos.
• Mezcla con recirculación del digestor.
• Dilución para diluir cargas elevadas o
compuestos tóxicos.
En el caso de residuos sólidos, la adecuación de las características del residuo a las
necesidades de los digestores anaerobios
se basa en una serie de operaciones físicas, como:
• Reducción de tamaño.
• Separación por tamaño.
• Separación por densidad.
• Preparar el residuo, una vez separados
los componentes, para la digestión anaerobia.
• Separación magnética y por campo
eléctrico.
• Homogeneizar el residuo, sobre todo en
casos de codigestión.
• Acidificación.
• Proteger equipos.
• Mezcla para codigestión.
Las operaciones de pretratamiento empleadas para la adecuación del residuo a
las características del proceso anaerobio
dependen de su origen y del estado físico en que este se encuentre (líquido o
sólido).
El pretratamiento de residuos líquidos supone la combinación adecuada de alguna
de las siguientes operaciones físicas y/o
procesos químicos:
• Desbaste y tamizado.
• Sedimentación.
• Flotación.
• Eliminación de grasas y aceites.
• Homogenización.
• Neutralización.
• Calentamiento o enfriamiento.
• Eliminaciones de compuestos específicos (metales).
• Mezcla con otro efluente.
• Calentamiento.
• Mezcla con recirculación.
Postratamiento
El biosólido digerido que se obtiene tras
el proceso de digestión anaerobia no se
considera un residuo debido a sus posibles aplicaciones, pero presenta una serie
de propiedades que le confieren características que hacen que este biosólido
tenga que ser sometido a un postratamiento:
• Elevado contenido en agua, que hace
que el volumen de biosólido a gestionar
sea elevado.
• Está compuesto principalmente por materia orgánica sujeta a procesos de descomposición.
• Presencia de sustancias (metales) u organismos (patógenos).
Las propiedades del biosólido dependen
del origen del residuo utilizado como sustrato, pero también del tipo de proceso de
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digestión, ya que, por ejemplo, un proceso
vía húmeda produce un biosólido con una
gran cantidad de agua en comparación
con una vía seca; del mismo modo, un proceso termófilo genera un biosólido higienizado, mientras en el mesófilo puede
haber problemas de patógenos.
El principal objetivo de las operaciones y
procesos de postratamiento es reducir el
contenido en agua y materia orgánica del
biosólido y acondicionarlo para su reutilización o evacuación final. En la tabla 1 se
recogen los principales postratamientos
aplicables al biosólido y el objetivo que se
alcanza con su aplicación. La selección
adecuada depende de cada caso particular y ha de ser estudiada para cada caso
teniendo en cuenta las características del
biosólido, su aplicación final y la legislación vigente.
Tabla 1. Métodos de postratamiento del biosólido digerido.
Operación o proceso
Espesamiento
Por gravedad
Por flotación
Por centrifugación
Filtros banda
Tambor rotativo
Estabilización
Estabilización con cal
Tratamiento térmico
Compostaje
Acondicionamiento Acondicionamiento químico
Tratamiento térmico
Desinfección
Pasteurización
Almacenamiento a largo plazo
Deshidratación
Filtro a vacío
Centrífuga
Filtro banda
Filtro prensa
Eras de secado
Lagunaje
Secado
Instantáneo
Por pulverización
Horno rotativo
Horno de pisos múltiples
Evaporación de efecto múltiple
Reducción térmica
Horno de pisos múltiples
Objetivo
Reducción de volumen
Reducción de volumen
Reducción de volumen
Reducción de volumen
Reducción de volumen
Estabilización
Estabilización
Estabilización
Acondicionamiento
Acondicionamiento
Desinfección
Desinfección
Reducción de volumen
Reducción de volumen
Reducción de volumen
Reducción de volumen
Reducción de volumen
Reducción de volumen
Reducción de peso y volumen
Reducción de peso y volumen
Reducción de peso y volumen
Reducción de peso y volumen
Reducción de peso y volumen
Reducción de volumen con
recuperación de energía
Horno de lecho fluidizado
Reducción de volumen
Incineración con otros residuos
Reducción de volumen
Oxidación vía húmeda
Estabilización, reducción de volumen
Reactor vertical de pozo profundo Estabilización, reducción de volumen
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Tabla 1. Métodos de postratamiento del biosólido digerido (continuación).
Operación o proceso
Objetivo
Evacuación final
Evacuación final
Usos beneficiosos
Usos beneficiosos, evacuación final
Evacuación final
Reducción de volumen
Aplicación al terreno
Distribución y comercialización
Fijación química
Vertedero
Lagunaje
Adaptado Metcalf & Eddy, 2003.
Tratamiento del biogás
El biogás generado durante la digestión
anaerobia no es totalmente puro, sino
que contiene vapor de agua y gases traza
entre otras impurezas. Todos estos contaminantes deben ser tratados adecuadamente en consonancia con la futura utilización del biogás.
Las partículas sólidas y, frecuentemente,
las sustancias oleosas se filtran mediante
la utilización de colectores de polvo.
El fango y las espumas se separan en ciclones. La separación se puede mejorar
inyectando agua (agua de proceso normalmente) al biogás antes de introducirlo
en el ciclón.
Tras estos equipos se emplean trampas de
vapor (utilizadas como prefiltros y para
deshidratar) y filtros de cartucho que eliminan parte del agua y las partículas de
mayor tamaño presentes en el biogás. Las
trampas de vapor tienen una doble función, ya que retienen los contaminantes
sobre su superficie y actúan también
como trampas ante la eventual expansión
de una llama.
A la hora de eliminar los gases traza se
emplean preferentemente operaciones
como lavado, adsorción, absorción y se-
cado (entre otras técnicas). Debido a que
los gases traza reducen severamente el
ciclo de vida de los catalizadores, las técnicas que requieren la utilización de estos
son poco apropiadas.
La tabla 2 muestra algunos de los requerimientos acerca de la calidad del gas tratado en función de sus diferentes aplicaciones. Estos valores de estándares y
regulaciones son el resultado de un gran
número de investigaciones. En el caso de
que el biogás se utilice en una simple
combustión, por ejemplo en un quemador de gas, no hay restricciones acerca
de su uso directo, aunque los gases resultantes de la combustión deben cumplir
con los estándares de emisión.
El tratamiento de gases traza se lleva a
cabo en los siguientes pasos:
1. Separación grosera de sulfuro de hidrógeno.
2. Eliminación de trazas de sulfuro de hidrógeno.
3. Tratamiento del dióxido de carbono y
otros componentes gaseosos.
4. Deshumidificación (si el proceso de eliminación del dióxido de carbono es un
proceso seco, el secado se puede realizar antes del tercer paso).
* Relacionado con el contenido en metano. Todos los porcentajes en volumen.
n.a.
n.a.
n.a.
n.a.
n.a.
n.a.
n.a.
Libre técnicamente
Libre técnicamente
n.a.
1 μm
< 400 mg/Nm3
n.a.
0,1 mg/Nm3
0,01 mg/Nm3
0,1 mg/Nm3
n.a.
30-35 mg/Nm3
n.a.
< 15 mg/Nm3
< 3%
< 3%
< 1%
0,03 g/Nm3
< 70-200 mg/Nm3
< 0,14 mg/Nm3
n.a.
n.a.
< 1%
n.a.
Punto de rocío < 15 ºC
n.a.
≤ 5 mg/Nm3
< 120 mg/Nm3
“Gas limpio”
para vehículos
ISO/DIN 15403
Sin valor mínimo
> 96%
n.a.
n.a.
n.a.
n.a.
n.a.
n.a.
n.a.
n.a.
Libre técnicamente
n.a.
≤ 6 mg/Nm3
Sin límite superior
≤ 3% neto seco ≤ 5% neto húmedo
< punto de rocío (a la P y T correspondientes)
< punto de rocío (a la P y T correspondientes)
n.a.
< 5 mg/Nm3
≤ 30 mg/Nm3
8,4-13,1 kWh/m3
Sin valor mínimo
Adición al gas natural de acuerdo
con DVGW G 260
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n.a.
n.a.
Capacidad 60 mg/Nm3
n.a.
n.a.
< 80% humedad relativa
3.000 mg/Nm3
250 mg/Nm3
n.a.
< 10 mg/Nm3
3-10 μm
< 30 mg/Nm3
0,2 mg/Nm3
100 mg/Nm3
n.a.
n.a.
n.a.
n.a.
n.a.
n.a.
n.a.
Capacidad mín.
430 mg/Nm3 (60%)
< 200 mg/Nm3 (0,013%)
< 2.200 mg /Nm3*
< 0,1 mg/Nm3
0,1 mg/Nm3
Celdas de combustible
Motores de gas
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H2S
Azufre total sin
potenciadores del olor
COS
Azufre en mercaptanos
CO2
O2
Hidrocarburos
Agua
AGV (< C10)
AGV (> C10)
Glicol/metanol
Polvo
Tamaño de partículas
NH3
Polisiloxanos
Cloro
Flúor
Metales pesados
CO
Hg
Capacidad calorífica
bruta y componentes
del gas
Capacidad calorífica
CH4
Tabla 2. Calidades del biogás requeridas para diferentes aplicaciones en Europa (Deublein y Steinhauser, 2008).
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La primera desulfuración y la deshumidificación son etapas que se realizan en la
práctica totalidad de las plantas de producción de biogás. El enriquecimiento en
metano mediante eliminación del dióxido
de carbono y otros componentes sólo se
lleva a cabo si se emplea el biogás como
combustible para vehículos o para su introducción en la red de gas natural.
A continuación se describen los principales sistemas de tratamiento para eliminar sulfuro de hidrógeno, dióxido de
carbono, agua, amoniaco y siloxanos.
Tratamiento de sulfuro de hidrógeno
El tratamiento del sulfuro de hidrógeno
debe ser abordado desde dos frentes,
evitar su efecto inhibidor del proceso anaerobio mediante actuaciones en el propio
digestor y/o la eliminación mediante tratamiento del biogás en una etapa posterior
(figura 2). Un tratamiento adecuado del residuo a procesar en la digestión anaerobia
reduciendo su contenido de azufre y las
técnicas preventivas de formación o,
cuanto menos, liberación de H2S en la corriente gaseosa durante la propia digestión,
ahorrarán futuros problemas de tratamiento en unidades adicionales con el consiguiente ahorro en los costes.
Se utilizan varios agentes químicos y físicos
para controlar los problemas de olores de
sulfuro de hidrógeno y la corrosión asociada, pero lo cierto es que la generación
de sulfuro de hidrógeno no puede ser eliminada completamente a menos que
existan condiciones totalmente aerobias en
la totalidad del proceso.
Existen varias técnicas de prevención de la
liberación de sulfuro de hidrógeno en el
biogás. La reducción del contenido de
azufre de la biomasa a tratar es un factor
fundamental, por ejemplo, la completa eliminación de los sulfatos en el proceso de
fangos activos reducirá los problemas de
tratamiento del exceso de fangos en la
posterior digestión anaerobia. Durante la
propia digestión, tradicionalmente se emplean técnicas para precipitar el sulfuro de
hidrógeno con sales de hierro (FeCl2), alterar el equilibrio de modo que los sulfuros
permanezcan en el líquido del proceso en
la medida de lo posible (por ejemplo, incrementando el pH) o la adición de biocidas específicos que reduzcan la actividad
de los microorganismos relacionados con
la reducción de los compuestos de azufre.
El principal problema de los métodos de
control de emisión reside en los costes. Es
necesario utilizar un método económicamente viable y efectivo en el control de
las emisiones.
El sulfuro de hidrógeno reduce el tiempo
de vida de las conducciones y todas las
instalaciones en contacto con el biogás.
Es tóxico y altamente corrosivo a varios
tipos de acero.
Cuando se quema el sulfuro de hidrógeno
contenido en el biogás se convierte en
óxidos de azufre que, por un lado, corroen los componentes metálicos y, por
otro, acidifican los lubricantes del motor,
como es el caso de los motores de ciclo
combinado (CHP). Además, estos óxidos
de azufre producen problemas de contaminación atmosférica, como lluvia ácida.
Para prevenir los daños de los equipos de
CHP y otros dispositivos (intercambiadores
de calor, catalizadores…), el sulfuro de hidrógeno debe ser eliminado del biogás o
reducido considerablemente hasta límites
aceptables.
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Métodos para el
control de H2S
Inhibición de la
producción de H2S
Inhibición
general de
la actividad
biológica
Prevención
específica de
la actividad
biológica
Adición a
biocidas
Eliminación
de fuentes
de azufre
del residuo
Eliminación de H2S
en una etapa posterior
Oxidación
biológica del
H2S formado
Adiciones de
aceptores de
electrones
alternativos
(O2, NO3-, NO2-…)
Alimentación
y tratamiento
simultáneos
del biogás
Oxidación
química del
H2S formado
Almacenamiento
y lavado químico
(carbón activo,
Thibacillus…)
Adición de
oxidantes
químicos (O2,
sales de
hierro…)
Figura 2. Métodos de control de sulfuro de hidrógeno (García de Lomas et al., 2006).
Para operar sin problemas en equipos de
CHP no se deben exceder los límites de
100-500 mg/Nm3 (0,05% v.), dependiendo
de las recomendaciones del constructor del
CHP. Se pueden permitir pequeños picos
en estas concentraciones ocasionalmente.
En general, bajos o nulos contenidos de
sulfuro de hidrógeno afecta al tiempo de
vida de toda la planta positivamente.
proceso biológico para disminuir el contenido de H2S del gas seguido de adsorción para alcanzar los valores permisibles.
Para la eliminación del sulfuro de hidrógeno existe un amplio abanico de posibilidades, incluida la valorización del subproducto. El objetivo es un contenido de
20 mg/Nm3 en el biogás tratado. Este
valor es difícil de alcanzar con procesos
biológicos y fisicoquímicos por separado,
por lo tanto, las combinaciones de procesos son frecuentes, por ejemplo, un
Eliminación de dióxido de carbono
Por lo general, el proceso de tratamiento
debe ser elegido en consonancia con la
concentración de sulfuro de hidrógeno, el
flujo másico de azufre, y las posteriores
posibilidades de disposición del residuo.
Se considera como biogás enriquecido en
metano un biogás con un contenido en
metano superior al 95%. Para alcanzar
esta concentración se hace necesario eliminar el dióxido de carbono, con lo que
se reduce el volumen de gas cerca del
40% según los casos.
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Se debe elegir el proceso de eliminación
de dióxido de carbono de acuerdo con los
siguientes criterios:
• Concentración mínima requerida.
• Reducir los consumos de absorbentes o
adsorbentes, lo que conlleva altas
cargas de tratamiento, fácil regeneración y estabilidad térmica.
• Baja resistencia al flujo (viscosidad baja,
poros grandes).
• Bajo impacto ambiental.
• Fácil acceso a los recursos necesarios y
bajo coste.
Eliminación de agua
El biogás debe tener una humedad relativa por debajo del 60% para prevenir la
formación de condensado en las tuberías
de conducción. Este condensado, en particular cuando se combina con otras sustancias, puede corroer las paredes de las
tuberías.
Rebajando el punto de rocío del biogás
por debajo de 5 ºC, con una humedad relativa inferior al 60% a temperatura estándar, se previene la corrosión.
En la mayoría de las plantas agrícolas el
biogás es deshumidificado por enfriamiento con tuberías largas (de longitud
superior a 50 m) enterradas bajo tierra.
La tubería tiene una ligera inclinación
con respecto a la horizontal (1 grado es
suficiente) y se equipa con una trampa
de condensados para recoger el agua líquida.
Los gases de vertedero se enfrían frecuentemente a temperaturas en el rango 2-18 ºC con máquinas refrigeradoras para
rebajar el punto de rocío hasta 0,5-1 ºC y
posteriormente se devuelve a temperatura ambiente.
Frecuentemente el biogás es secado antes
de proceder a posteriores limpiezas de
otros compuestos, por ejemplo, antes de
una absorción posterior.
En los procesos de adsorción se utiliza
SiO2 para secar el gas, aunque también
son empleados el carbón activo y los tamices moleculares. Para operar de forma
continua se hacen necesarios un mínimo
de dos adsorbedores: mientras uno trabaja a presión de 6-10 bar, el otro es desorbido con aire caliente a 120-150 ºC.
Para introducir biogás en la red de gas natural, se deben cumplir unos requisitos estrictos respecto a la humedad, y se utilizan procesos de alto secado.
En los procesos de absorción se utiliza
glicol o trietilenglicol. De este modo se elimina no sólo agua sino también hidrocarburos de cadena larga.
El biogás puede ser secado por compresión y/o enfriamiento, por adsorción en
carbón activo o en silica gel, o por absorción en glicoles generalmente.
Para un secado exhaustivo, únicamente la
adsorción sobre carbón activo es un proceso apropiado.
La compresión necesaria para muchos de
los procesos de tratamiento que trabajan
a presiones de 10-12 bar produce un
biogás presecado cuando se elimina el
condensado del compresor.
La adsorción es apropiada para flujos pequeños o medios de biogás (< 100.000
m3/h) mientras que la absorción es más
apropiada para elevados flujos de biogás.
Ambos procesos son costosos y se emplean solamente cuando son esenciales.
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Eliminación de amoniaco
Cuando se utilizan excrementos de animales y, en particular, aguas de industrias
conserveras de pescado o industria alimentaria como sustratos, el amoniaco puede
estar presente en cantidades importantes
en el biogás. En realidad, el amoniaco se
forma a elevados valores de pH del amonio
que se genera en los procesos de digestión. La liberación de amoniaco puede ser
prevenida operando la digestión de forma
estable en los pH adecuados.
La eliminación de amoniaco se combina
con otros procesos de eliminación, habitualmente absorción en disoluciones
ácidas, en las que permanece en la forma
de amonio.
Eliminación de siloxanos
Los siloxanos, que crean abrasión en los
motores de combustión por la formación
de cristales de sílice, se pueden eliminar
del biogás por adsorción en carbón activo,
alúmina activada o silica gel. Dado que
otros componentes, como vapor de agua,
CO2, etc., son también adsorbidos, estos
compuestos deben ser retirados en una
etapa previa por procesos más económicos con el objetivo de aumentar el potencial de los adsorbentes para la separación de siloxanos.
Un simple enfriamiento puede ser también eficaz para eliminar siloxanos pero,
como cabe esperar, no con el grado de
pureza alcanzado mediante la adsorción.
Usos del biogás
Las aplicaciones energéticas del biogás
pueden ser térmicas o eléctricas, en función de su grado de pureza. Otros usos
del biogás contemplan su conversión a
gas natural para poder ser utilizado como
combustible en viviendas o en vehículos.
El biogás más impuro se emplea como
combustible en equipos comerciales diseñados para gas natural o propano, como
cocinas de gas, calentadores, lámparas,
estufas, refrigeradores, etc., y este ha sido
el uso que tradicionalmente se le ha
dado. No obstante, el uso más interesante
que tiene el biogás actualmente es la generación de electricidad y la cogeneración, producción conjunta de calor y electricidad. El biogás con un grado medio de
pureza se puede utilizar en motores de
combustión interna (motores de ciclo
Otto –gasolina– y motores diésel) y turbinas de gas.
Los equipos de cogeneración están frecuentemente equipados con un motor de
cuatro tiempos o un motor diésel. Otras
alternativas son los motores Stirling o turbinas de gas, microturbinas de gas, celdas
de combustible a alta y baja temperatura,
o una combinación de celdas de combustible a alta temperatura y microturbinas
de gas.
El biogás también puede ser quemado
para generar vapor que mueve motores,
como en el ciclo de Rankine, el ciclo de
Cheng, las turbinas de vapor, los motores
de pistón a vapor y los motores de tornillo
a vapor. Otra aplicación interesante del
biogás son las plantas eléctricas de vapor
y gas.
La electricidad y el calor generados se
pueden utilizar para el propio digestor,
edificios de la planta y la industria colindante o viviendas. También se puede suministrar electricidad a la red eléctrica y el
calor a la red para aportar calor a larga
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distancia. En ocasiones se pueden impulsar vehículos a partir de la energía obtenida del biogás.
En lo que se refiere a la producción de
biogás, según datos publicados en 2008
por el Observatorio de Energías Renovables, EuroObservER, durante el 2007 se
generaron en la UE un total de 5.346,7
ktep, lo que supondría un crecimiento del
13,6% respecto al año anterior. Alemania
y Reino Unido, con 2.383,1 y 1.592,1
ktep, respectivamente, son, con diferencia, los países líderes, contribuyendo al
67,7 % de la producción. A continuación,
les siguen Italia (406,2 ktep), Francia
(380,0) y España (336,0 ktep). Del total
de la producción europea de metano por
digestión anaerobia controlada, únicamente se está valorizando un 50%.
Una comparación detallada de la capacidad energética del biogás frente a otros
combustibles se muestra en la tabla 3. De
forma resumida, la capacidad calorífica
del biogás es inferior a la del gas natural
y esta a su vez inferior a la del gas natural,
a 20 ºC y 1 atm:
Biogás (22,400 kJ/m3) < Metano (35.800
kJ/m3) < Gas natural (37.300 kJ/m3).
Tabla 3. Valores medios de poder calorífico de varios combustibles y su equivalencia
con respecto al biogás (Martínez et al., 2008).
Combustible
kcal/m3
kcal/kg
Cantidad equivalente
a 1.000 m3 de biogás
Biogás
5.335
1.000 m3
Gas natural
9.185
851
Metano
8.847
603
Propano
22.052
242
Butano
28.588
187
Electricidad
860 kcal/kW·h
6.203 kW·h
Carbón
6.870
776 kg
Petróleo
11.357
470 kg
Viabilidad económica
A la hora de evaluar los apartados anteriores es necesario contemplar tanto la
planta de generación de biogás como la
planta de aprovechamiento de biogás.
Dependiendo de cuál es el uso del biogás
(como se menciona en el apartado 4), el
coste de esta planta puede variar mucho.
El estudio de la viabilidad económica de
una planta de generación de biogás ha de
tener en cuenta una serie de gastos debidos al capital fijo invertido en la construcción de la planta, costes de producción debidos fundamentalmente a los
consumos energéticos, costes de mantenimiento, costes debidos a la mano de
obra y otra serie de costes, como por
ejemplo, seguros.
En la evaluación económica juega un
papel muy importante el coste de la materia prima, su transporte y su adecuación, en caso de que sea necesario un
pretratamiento.
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Los costes generados por la planta han de
ser recuperados en forma de ingresos. Los
ingresos principales se deben a la venta
de energía, bien eléctrica o calor, y al biosólido digerido.
La energía eléctrica producida a partir de
residuos está subvencionada en muchos
países, por lo que supone una fuente de
ingresos importante. La cuantía de la subvención y su variabilidad van a influir de
manera muy importante en la viabilidad
final de la planta.
El biosólido digerido, utilizado en agricultura, puede ser una fuente de ingresos,
pero la realidad actual es que pocas
plantas pueden vender este producto. El
aumento de los precios de los fertilizantes
supone que en muchas plantas puedan
desprenderse del biosólido con mayor facilidad que hace unos años, ya que los
agricultores lo demandan y se trasladan a
las plantas a recogerlo, pero la venta es
aún complicada.
Bibliografía recomendada
Allen RC. Tracking the Agricultural Revolution,
Economic History Review 1999; 52:209-35.
Campos JR. Tratamento de esgotos sanitários
por processo anaeróbio e disposiçao controlada
no solo, 1ª Ed. Rima Artes e Textos. Sao Carlos.
1999.
Deublein D, Steinhauser A. Biogas from waste
and renewable resources. An Introduction, 1st
Ed. Editado por Deublein D, Steinhauser A.
Mörlenbach. 2008.
EurObserv’ER. État des energies renouvelables
en Europe, 8e bilan. 2008.
García de Lomas J, Corzo A, González JM,
Andrades JA, Iglesias E, Montero MJ. Nitrate
promotes biological oxidation of sulfide in
wastewaters: Experiment at plant scale,
Biotechnology and Bioengineering 2006;
93(4):801-11.
Metcalf & Eddy. Wastewater Treatment.
Treatment and Reuse, 4th Ed. Nueva York:
McGraw-Hill, 2003.
Pérez M, Cuesta MJ, Núñez S, Cabrera JA.
Utilización de biogás en pilas de combustible,
Prospectiva y vigilancia tecnológica CIEMAT.
Madrid. 2008.
Polprasert P. Organic waste recycling. Technology
and management, 3rd Ed. Londres: IWA
Publishing 2007.
Speece RE. Anaerobic biotechnology and
odor/corrosion Control For Municipalities and
Industries, 1st Ed. Tennesee: Archae Press, 2008.
Páginas web (mayo de 2011):
http://www.aat-biogas.at/.
http://www.g-jwastewater.com/.
http://www.miliarium.com/monografias/.
http://www.sattler-europe.com/.
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NUEVAS TENDENCIAS
EN EL ENVASADO
DE ALIMENTOS
Y EN LA GESTIÓN
DE LOS ENVASES
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Situación actual del envasado de
los alimentos
Isabel Jaime Moreno y Ana M.ª Diez Maté
Introducción
La evolución del envasado de los alimentos
es paralela al desarrollo de la sociedad (1).
En los últimos 60 años ha experimentado
un enorme desarrollo. En este momento es
casi imposible pensar en un alimento que
no esté envasado de una forma u otra, y
en muchos casos en envases sofisticados.
La rápida evolución del envasado, que no
se limita a las industrias agroalimentarias,
aunque hay que tener en cuenta la gran
importancia que tiene en este sector, representando aproximadamente el 50% del
consumo total de envases y embalajes, se
ha guiado por las tendencias que actualmente dirigen el desarrollo de la industria
alimentaria (figura 1).
Así, en el envasado de los alimentos se
tiende hacia la automatización, la sostenibilidad, una mayor comodidad para el
consumidor, el incremento de la seguridad de los productos y los aspectos relacionados con la salud y el bienestar.
A continuación se realiza una revisión de
la situación actual del envasado de los alimentos desde dos perspectivas: los materiales de envasado y las funciones del envase.
Los materiales de envasado
Los primeros envases fueron creados hace
más de 10.000 años y sirvieron simplemente para contener bienes necesarios
para la supervivencia, especialmente alimentos y agua. Los primeros contenedores fueron tomados directamente de la
naturaleza, como conchas de mar o
frutos, como el coco y la calabaza.
Posteriormente, otros materiales, como
la madera, fibras de plantas y pieles de
Figura 1. Situación del envasado de los alimentos en distintas zonas del mundo.
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animales, se incorporaron en la elaboración de recipientes para contener alimentos. La arcilla y el vidrio se comenzaron
a usar para fabricar envases para alimentos, aproximadamente en el 7.000
a.C. en Siria, Mesopotamia y sobre todo
en Egipto, donde se industrializaron a
partir del 1.500 a.C. (1).
Actualmente se utilizan principalmente
cuatro materiales en el envasado de los
alimentos: papel y cartón, metal, vidrio y
plástico, junto con, en menor medida, la
madera y los textiles. Además, es bastante
frecuente que estos materiales se utilicen
combinados, generalmente para aumentar la barrera a la humedad, a las
grasas o a los gases, o también para proporcionar mayor resistencia (2).
El papel se deriva de la pulpa de madera y
puede contener aditivos como láminas de
aluminio, recubrimientos plásticos, resinas
o ceras. Estos aditivos proporcionan resistencia a la perforación (fuerza frente al estallido), resistencia a la humedad (protección frente al goteo) y resistencia a las
grasas y la rotura, así como propiedades barrera que aseguran la frescura, protegen al
alimento envasado frente a las pérdidas de
vapor y los contaminantes ambientales, y
aumentan la vida útil (3).
Los metales como acero y aluminio se usan
en latas y bandejas. El acero tiene un recubrimiento interno de estaño resistente a la
corrosión, de ahí el nombre de “lata de estaño”, mientras el acero libre de estaño (Tin
Free Steal, TFS) se basa en la inclusión de
cromo en lugar de estaño (4, 5).
El vidrio se deriva de óxidos metálicos
como el dióxido de silicio (arena). Se usa
para fabricar botellas o tarros (que se cierran herméticamente) y así protegen
frente a las pérdidas de vapor de agua o
de oxígeno. El grosor del vidrio debe ser
suficiente para evitar la rotura por presiones internas, impacto externo o
choque térmico (3).
A mediados del siglo XIX aparece un
nuevo material: el plástico. Comienza a
industrializarse a partir de la Segunda
Guerra Mundial y a utilizarse progresivamente en el envasado de los alimentos. El
plástico tiene aplicaciones como material
rígido, semirrígido, flexible, retráctil y no
retráctil, y varía su grado de grosor. Las
propiedades importantes de muchos tipos
de plásticos que hacen de ellos buenas
opciones como material de envasado incluyen las siguientes: puede ser flexible y
extensible, ligero, se le puede dar forma
a baja temperatura, es resistente a la rotura, con elevada resistencia al estallido;
otras de sus propiedades son el termosellado y la versatilidad en sus propiedades
barrera al oxígeno, la humedad y la luz.
La propiedad barrera o permeabilidad de
los materiales plásticos a los gases, y en
particular al oxígeno, se utiliza con frecuencia para clasificarlos (figura 2). Entre
los miles de tipos de plásticos que se han
creado, menos de dos docenas de polímeros se utilizan en el envasado de los alimentos; algunos de ellos son polietileno
(PE), polipropileno (PP), poliestireno (PS),
poliéster (PET), cloruro de polivinilo (PVC),
cloruro de polivinilideno (PVDC), alcohol
de etilo vinilo (EVOH) y poliamida (PA) (6).
Hay diversas tendencias en lo que a los
materiales de envasado se refiere. Varias
de ellas están muy relacionadas con la
sostenibilidad, y surgen en cierto modo
de la aplicación de la Ley de Envases y
Residuos de Envases (Directiva 94/62/CE)
y las distintas directivas relacionadas con
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Barrera baja
Polietileno
• Baja densidad
• Alta densidad
Polipropileno
• Orientado
• Biorientado
Barrera media
Poliestireno
Poliéster-Tereftalato de polietileno
Cloruro de polivinilo
Barrera alta
Cloruro de polivinilideno
Alcohol de etilo-vinilo
Poliamida
PE
PP
PS
PET
PVC
PVDC
EVOH
PA
Figura 2. Clasificación de los materiales plásticos más
utilizados en el envasado de los alimentos según su
permeabilidad.
ella (7, 8). En estas normativas se plantean
tres aspectos referentes a los envases: prevención, reutilización y valorización. En el
primer caso se incluye la reducción de la
cantidad y de la nocividad para el medio
ambiente de los materiales y sustancias
utilizados en los envases. Algunos de los
aspectos concretos de la reducción del
material de envasado son la utilización de
contenedores y cierres más ligeros, eliminación de los envases secundarios y la
sustitución de los envases rígidos por envases flexibles. La reducción del material
es un objetivo habitual, ya que no sólo se
consume menos material sino que ayuda
a reducir el coste de energía en la cadena
de distribución, puesto que se reduce el
peso en el transporte. También es interesante el uso de material reciclado, ya que
se requiere menos energía para procesarlo. Van aumentando lentamente los
contenidos de material reciclado en los
distintos tipos de materiales: vidrio, aluminio, papel, cartón, etc., y especialmente
en plásticos como el PET.
En lo que se refiere a la reutilización no
hay muchos avances, ya que la tendencia
por los hábitos actuales de los consumidores es la contraria, resulta más cómodo
no tener que preocuparse del envase una
vez consumido el producto.
La valorización de los envases engloba diversas operaciones, entre ellas reciclado
químico, reciclado mecánico, reciclado orgánico, tanto mediante tratamiento aerobio (compostaje) como anaerobio (biometanización), mediante microorganismos
y en condiciones controladas de las partes
biodegradables de los residuos de envases,
con producción de residuos orgánicos estabilizados o de metano y recuperación de
energía. En este sentido se están haciendo
numerosas investigaciones (9, 10).
La situación actual del envasado de los alimentos con respecto a los materiales se
puede concretar en la reducción de la cantidad de material de los envases, la utilización de materiales de envasado obtenidos
a partir de fuentes renovables (11-14) y la
utilización de materiales de envasado más
fáciles de reciclar (15), como se detallará
en capítulos posteriores de este libro.
Las funciones del envase
En primer lugar se incluye una definición
de envase antes de pasar a describir sus
funciones. Según la Directiva 94/62/CE
(7), envase es todo producto fabricado
con cualquier material de cualquier naturaleza que se utilice para contener, proteger, manipular, distribuir y presentar
mercancías, desde materias primas hasta
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artículos acabados, y desde el fabricante
hasta el usuario o el consumidor. Se consideran también envases todos los artículos “desechables” utilizados con este
mismo fin.
Así, el envasado tiene múltiples funciones,
aunque es frecuente que, dependiendo del
tipo de alimento y de la situación de este,
predomine una u otra. Las funciones tradicionales de los envases para alimentos
son contener, proteger, informar y atraer.
Actualmente, también tienen gran importancia, como ya se ha comentado, los factores medioambientales, así como los requisitos establecidos por la legislación (16).
En cada una de estas funciones progresivamente se han ido incluyendo más requisitos que han de satisfacer los envases.
Funciones del envase: contener
En lo que se refiere a la función de contener, el envase debe mantener seguro al
alimento desde el final de la línea de procesado hasta que todo ha sido consumido. Esta función evoluciona hacia unidades de consumo más pequeñas e
incluso porciones individuales (fraccionamiento). Así mismo, tiene importancia el
concepto “de servicio” del producto, bien
porque se facilite la utilización del producto (pulverizador, espolvoreador, con
cuentagotas, que se pueda calentar, utilizable en microondas, etc.) o porque sea
más fácil el acceso al producto (fácil apertura).
tores ambientales durante su distribución
y almacenamiento en el hogar. Se pueden
distinguir dos tipos de protección: pasiva
y activa. En la protección pasiva el envasado es independiente de la técnica de
preparación y conservación del alimento,
sólo actúa de barrera entre el producto y
el exterior. En el caso de la protección activa el envasado está estrechamente asociado a las tecnologías de preparación y
conservación del alimento o es un agente
esencial de conservación, como en el envasado aséptico y el envasado con atmósfera modificada.
Los tipos de protección que puede
aportar el envase son la protección mecánica del alimento, protección frente a
transferencia de materia, frente a transferencia de energía y frente a microorganismos.
En la función de protección del envase se
incluyen además otros aspectos, como
son la protección frente a una posible manipulación y la compatibilidad envase/producto, ya que el envase no puede poner
en peligro la salud del consumidor, ni alterar sensorialmente al producto. El
primer aspecto cobra gran importancia
ante los sistemas de comercialización actuales, en los que el consumidor puede
acceder libremente al alimento, y algunas
de las novedades en los envases se centran precisamente en conseguir esta protección de forma efectiva.
Funciones del envase: proteger
Funciones del envase: atraer e
informar
Por otra parte, el envase debe proporcionar protección al alimento tanto de
daños mecánicos durante su manipulación como del deterioro debido a los fac-
En las funciones del envase de atraer e informar hay también cambios progresivos.
El envase debe identificar los contenidos
y cumplir los requerimientos legales de
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etiquetado, y además frecuentemente es
un factor importante en la promoción de
ventas. En este aspecto tienen importancia tanto el diseño del envase como el
material, así como otros factores diversos.
En el marketing o comercialización de los
alimentos tiene una gran importancia el
envase. Actualmente en la mayoría de los
“nuevos productos” de la industria alimentaria la novedad se centra en el envasado. El envase lleva implícita la imagen
del producto y en ocasiones la de la empresa productora (hay envases que son
como una firma para algunos productos).
Especialmente en los actuales sistemas de
distribución alimentaria, supermercados y
grandes superficies, el envase tiene que
seducir al consumidor, es el “vendedor silencioso” (17).
Esta función del envase con respecto al
consumidor se podría dividir en cuatro aspectos: localización, identificación, información y seducción. El envase es utilizado a menudo con fines publicitarios,
para romper con la tendencia o dar al
producto una forma o idea original que
intente no dejar a nadie indiferente. En
el diseño de los envases se tienen en consideración numerosos factores, entre ellos
estética (figura 3), innovación, funcionalidad (figura 4), ergonomía, y seguridad,
etc. Con referencia a la ergonomía se ha
publicado recientemente la Norma ISO
11156:2011 (18) que proporciona un
nuevo marco para el diseño y evaluación
de envases, que responde, sobre todo, a
las necesidades de personas con discapacidades y de la tercera edad. Una de las
estrategias en el diseño es que el envase
resulte atractivo al consumidor, que le induzca a comprarlo sin haber probado lo
que hay en el interior. Otra estrategia es
que el envase diferencie de la competencia (figura 5) o que aporte algún valor
añadido frente a la competencia: más información sobre el producto, más cómodo, más “natural”, más sostenible,
etc. En este sentido se aborda el diseño
de los envases de una forma global para
conseguir una mayor sostenibilidad en diversos aspectos (19).
Después de la descripción resumida de las
funciones del envase nos vamos a detener
en algunos de los aspectos novedosos en
los que se está trabajando para mejorar
Figura 3. Ejemplos de envases en cuyo diseño se ha
potenciado la función estética.
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Figura 4. Ejemplo de envases innovadores por su funcionalidad.
Figura 5. Ejemplo de envases en los que se aprovecha el diseño para diferenciarse de la competencia.
la protección que el envase aporta al alimento.
Nuevos envases para
tecnologías de conservación
“tradicionales”
Dentro de las tecnologías de conservación
“tradicionales” la más utilizada en la industria alimentaria es la aplicación de calor
para inactivar microorganismos. Cuando
el tratamiento térmico destruye los microorganismos de los alimentos tanto en
forma vegetativa como esporulada, reduciendo a límites estadísticamente despreciables la posibilidad de supervivencia de
cualquier forma esporulada, se denomina
esterilización. Para que el tratamiento sea
eficaz es necesario evitar la recontaminación una vez esterilizado el alimento, y
esto se puede hacer mediante dos técnicas: bien calentando el alimento en un
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recipiente hermético (esterilización dentro
del envase para obtener las denominadas
conservas) o tratando el alimento térmicamente antes del envasado y envasándolo
después asépticamente (productos UHT).
El envasado aséptico se puede definir
como el llenado de un producto estéril en
contenedores estériles bajo condiciones
asépticas y sellado hermético de los contenedores. En las dos técnicas de aplicación del tratamiento térmico hay novedades en la etapa del envasado (20, 21).
En el caso del tratamiento dentro del envase tradicionalmente se han utilizado envases metálicos y de vidrio. Hace algunos
años se introdujeron los envases rígidos
de plástico (como las botellas de leche esterilizada) y la última incorporación han
sido otros tipos de envases rígidos y flexibles de materiales plásticos. Los envases
metálicos tradicionales para los productos
esterilizados, las típicas latas, han ido evolucionando, siendo progresivamente más
ligeras, incorporando cierres de fácil apertura (figura 6), etc.; pero sin duda la
mayor evolución la han experimentado
los envases que se basan en materiales
plásticos.
Dentro de las características de las bolsas
flexibles esterilizables destaca la sección
transversal plana, que determina un
Abrefácil
convencional
Nuevo
abrefácil
Figura 6. Tipos de cierres en latas utilizadas para la
esterilización de alimentos.
menor espesor de producto envasado con
relación a los envases convencionales.
Esto permite una rápida transferencia de
calor, reducción del tiempo de esterilización, mejor calidad del alimento por
menor daño térmico, posibilidad de trabajar con tecnología integrada de formación y llenado de envases (ahorro de espacio en el almacenamiento de envases
vacíos), reducción de peso y espacio en
transporte y almacenamiento y facilidad
de apertura. También presentan algunos
inconvenientes que pueden limitar su uso,
ya que la velocidad de operación de las líneas de envasado es baja, requieren estricto control de la etapa de esterilización
(a contrapresión con mezclas vapor-aire),
manejo individualizado de los envases
llenos en la esterilización, los formatos
son limitados y se necesita sobreprotección de los envases en la manipulación
comercial. Además, estos productos
tienen menor vida útil con respecto a los
productos envasados en metal o vidrio.
Los materiales más utilizados son PVDC,
EVOH y poliamidas.
El desarrollo de los envases rígidos esterilizables comenzó en los años 70 como alternativa a las bolsas esterilizables. La última novedad son las bandejas o tarrinas
termoformadas de material multicapa de
alta barrera (PP/EVOH/PP) con tapa flexible
termosellada (PET/Alu o EVOH/poliolefina), que sí pueden introducirse en el microondas.
Otro tipo de envase, esterilizable en autoclave y alternativa al envase metálico,
es el envase Tetra Recart® de Tetra Pak
(22). Es un envase preformado compuesto de seis capas capaces de soportar
128 ºC de temperatura, humedad y presión durante 2 horas. El laminado de Tetra
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Recart® incluye una capa interna de polipropileno, una capa de aluminio, otra
capa de polipropileno, cartón fibroso y
una capa externa de polipropileno que se
imprime con una tinta patentada con un
recubrimiento de laca para aumentar la
resistencia al desgarro. Este envase, y algunos de los envases plásticos esterizables descritos previamente, se muestran
en la figura 7.
En el envasado aséptico los envases que
más se han utilizado son los cartones multilaminares, y algunos años después surgieron los envases plásticos de materiales
como el PET. Los cartones multilaminares
surgieron en Suecia (Tetra Pak) en 1951.
El primero era un envase tetraédrico (Tetra
Classic) y en 1963 se lanzó el envase Tetra
Brik, paralelepipédico, inicialmente no
aséptico. El material está constituido por
diversas capas: PE externo, tintas de impresión, cartón, PE, aluminio, y dos capas
de PE. La capa externa de PE confiere protección frente al medioambiente (agua,
abrasión, etc.). El cartón aporta la estructura y resistencia, constituyendo el 80%
de la lámina, la capa intermedia de PE
Figura 7. Nuevos envases para esterilización.
confiere adhesividad para sellar la lámina
de aluminio al cartón, la lámina de aluminio impermeabilidad al oxígeno y a la
luz y el PE en contacto con el alimento es
una barrera a la humedad, elegido por su
estabilidad química. Actualmente existe
una gran diversidad de envases, uno de
los más modernos ha sido diseñado por
Tetra Pak. El Tetra Gemina Aseptic® se introdujo en España en 2007 y uno de sus
objetivos es reducir las emisiones de CO2
en un 10% en términos absolutos para el
año 2010 (22).
Otra de las técnicas de envasado que se
puede considerar tradicional es el envasado a vacío, y también en este ámbito se
han producido numerosas innovaciones.
Por buenas que sean las condiciones en
las que se lleve a cabo el vacío, siempre
queda una pequeña proporción de aire y,
cuando el vacío se realiza de forma adecuada, la concentración de O2 puede reducirse hasta menos del 1%. Esta desaparición casi total del O2 va a determinar
la inhibición del crecimiento de microorganismos aerobios y una disminución de
las alteraciones debidas al O2. Para que el
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envasado a vacío sea eficaz se necesita un
material con buenas propiedades de impermeabilidad a los gases y al vapor de
agua. El mayor inconveniente del envasado a vacío es quizás la modificación del
color de la carne fresca, ya que, al no
tener aire en el envase, la mioglobina se
encuentra sin oxígeno y adquiere un color
rojo púrpura (mioglobina), no muy apreciado por el consumidor frente al rojo brillante característico de la oximioglobina.
Otro inconveniente es que no se puede
utilizar en alimentos blandos o con estructura frágil, ya que al realizar el vacío se
produce una fuerte compresión del alimento, deformándose y adquiriendo un
aspecto poco atractivo. Para evitar la deformación del alimento y mejorar la apariencia surgió el envasado a vacío skin o
“segunda piel”, en el que se cubre el producto con una lámina plástica, que al calentarla se ajusta perfectamente a la
forma del mismo, formando una especie
de piel (figura 8). Dentro de este tipo de
envasado a vacío se encuadra la técnica
Darfresh® desarrollada por Cryovac. En
esta técnica se realiza un sellado de contorno, que además de mejorar la presentación, alarga la vida útil y aumenta la se-
Figura 8. Distintos tipos de alimentos con envasado
“skin” o segunda piel.
guridad, ya que es más difícil que se
rompa el vacío por defectos del sellado
(23).
Otra innovación relacionada con el envasado a vacío es la cocción a vacío o envasado sous vide. En este caso el alimento
se envasa a vacío crudo y se le aplica un
tratamiento térmico en el interior del envase que tiene como función conseguir el
cocinado e inactivar microorganismos
para alargar la vida útil. Adicionalmente,
con respecto a la alternativa de cocinar el
alimento y envasarlo después, tiene la
ventaja de que mejora las propiedades
sensoriales porque no hay pérdida de nutrientes ni compuestos volátiles, y mejora
la conservación porque no hay recontaminación (24).
El envasado en atmósfera modificada
(MAP) consiste en envasar un alimento
para venta al por menor en materiales impermeables a los gases en una atmósfera
que sea diferente de la composición
normal del aire (78% N2, 21% O2, 0,03%
CO2). Las mezclas, que contienen normalmente distintas concentraciones de dióxido de carbono, oxígeno y nitrógeno, se
seleccionan según el tipo de producto,
para mejorar la vida útil por inhibición del
crecimiento microbiano o evitando la oxidación. Así podemos tener alimentos que
precisen una cierta proporción de oxígeno
(70-80%), caso de la carne roja, para
mantener un color atractivo (figura 9). Por
el contrario, la presencia de oxígeno
puede resultar perjudicial, como por
ejemplo en los productos cárnicos curados o los pescados con elevado contenido graso (alimentos que se conservarían
mucho menos tiempo por la aparición de
problemas de oxidación y enranciamiento). Estos ejemplos muestran clara-
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mente la importancia del tipo de alimento
para la correcta elección de los gases y su
proporción (25, 26).
En la mezcla de gases habitual para las
carnes rojas, el oxígeno mantiene el característico color rojo brillante de la carne
y el dióxido de carbono es necesario para
inhibir el crecimiento de bacterias alterantes aerobias, ya que está presente una
elevada concentración de oxígeno. El nitrógeno, que es inerte, ayuda a mantener
la forma del envase, evitando el colapso
cuando el dióxido de carbono es absorbido por la carne. Cuando la concentración de oxígeno es baja se potencia la formación de metamioglobina a partir de la
mioglobina, apareciendo colores pardos
(figura 10). Se han utilizado muchas mezclas de gases, pero la más común para el
envasado de carne roja es 20-40% CO2
con 60-80% O2 y a menudo nitrógeno
(27). El éxito de MAP depende de varios
requerimientos. Primero, el volumen de
atmósfera debe ser alto en comparación
con el volumen de producto, porque el
contenido de CO2 de la atmósfera tiene
que permanecer tan constante como sea
posible a lo largo del almacenamiento.
Segundo, el envase debe tener una suficiente impermeabilidad (propiedad barrera) para evitar la pérdida de la atmósfera modificada, especialmente del CO2.
En los envases de venta al por menor
puede ser un problema la pérdida de exu-
100
Oximioglobina
-O2
+O2
Rojo
Pardo
Violeta
Mioglobina
Oximioglobina
Rojo brillante
Metamioglobina
Pardo-grisáceo
Mioglobina
reducida
Metamioglobina
20 40 60 80
Presión parcial del O2 (mmHg)
Figura 9. Color de la carne según la situación de la
mioglobina.
Figura 10. Influencia de la concentración de oxígeno
en la atmósfera de envasado sobre el color de la
carne roja (contenido elevado de mioglobina).
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vases preparados de forma centralizada,
listos para ser exhibidos en el supermercado
o autoservicio (denominados Case-Ready).
El doble film especial permite que el oxígeno (MAP) llegue al producto. Entre las
dos láminas queda un espacio que se llena
con la atmósfera modificada (80% O2/20%
CO2), la película termorretráctil antiempañante que entra en contacto directo con la
carne es permeable, por lo que permite el
paso del oxígeno y por tanto la carne no se
decolora, prolongando su buena apariencia
y mayor frescura. La lámina superior es impermeable, lo que hace que se mantenga
la atmósfera sin modificaciones. La altura
de la bandeja se reduce hasta un 40% respecto a las bandejas convencionales, lo que
reduce un espacio considerable en el mostrador y también hace que el impacto medioambiental sea menor. Darfresh Bloom®
(figura 12) combina el envasado a vacío
“segunda piel” y la atmósfera modificada.
Como en el caso anterior, la lámina que
entra en contacto con la carne es permeable por lo que permite el paso del oxígeno
dado y es habitual incluir una almohadilla
absorbente.
Se han hecho numerosos estudios para
optimizar el envasado en atmósfera modificada de la carne roja y los distintos
productos cárnicos, tanto en lo que respecta a seleccionar la mezcla de gases
más efectiva, como a otros aspectos relacionados con los materiales de envasado
y el tipo de envases que faciliten la comercialización de estos productos (28-33).
Como ejemplo de las numerosas innovaciones en este tipo de envasado a continuación se describen dos sistemas de envasado
desarrollados por Cryovac para el envasado
de carne roja que permiten superar algunos
de los problemas que pueden surgir en el
envasado en atmósfera modificada convencional: Cryovac Mirabella® y Darfresh
Bloom®. Cryovac Mirabella® (figura 11) es
un concepto patentado que reduce el espacio de cabeza, indicado para el envasado
de carnes frescas, ya que evita la decoloración de la carne. Está diseñado para en-
Capa barrera
80% O2
20% CO2
Capa permeable
Sellado
Mezcla de gases
Capa barrera
Bandeja rígida
Espacio
Figura 11. Técnica de envasado Cryovac Mirabella® desarrollada por Sealed Air Cryovac para el envasado de
carne roja con atmósfera modificada.
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Atmósfera modificada
Film 3–Barrera (anónimo/impreso)
Cámara de gas
Film 1–Barrera rígida (Bottom Darfresh)
Producto–envasado al vacío
Film 2–Darfresh permeable flexible
Figura 12. Técnica de envasado Darfresh Bloom® desarrollada por Sealed Air Cryovac para el envasado de
carne roja.
y mantiene las características de la carne.
Presenta algunas ventajas frente al envasado con atmósfera o envasado a vacío
convencionales: reducción de exudados,
permite la exposición vertical, mantiene el
color de la carne rojo brillante, tiene un sistema de fácil apertura, film superior termosellado imprimible (23).
Adaptación de los envases a
las nuevas tecnologías de
conservación
Actualmente, se están desarrollando tratamientos de conservación alternativos a
los convencionales, que persiguen un producto con características cercanas a las
del producto inicial, aumentando su vida
útil en términos microbiológicos, sensoriales y nutricionales (34). Esta reciente
aparición de sistemas de procesado no
térmico requiere una profunda investigación sobre los materiales de envasado y
las interacciones de los materiales de envasado y los alimentos sometidos a estas
tecnologías. El envasado de los alimentos
sometidos a tecnologías no térmicas
puede necesitar funciones adicionales
para su correcta comercialización. Los ma-
teriales de envasado deben tener gran resistencia física y mecánica frente a los mecanismos del procesado no térmico (35).
Los métodos de conservación no térmicos, también denominados tecnologías
emergentes, se utilizan para mejorar la
conservación de los alimentos al tiempo
que se mantienen sus características.
Entre estas tecnologías destacan las radiaciones ionizantes, las altas presiones hidrostáticas, los pulsos eléctricos de alto
voltaje, los ultrasonidos, las radiaciones
ultravioleta y los pulsos luminosos.
Algunas de estas técnicas pueden requerir
el procesado de los alimentos dentro del
envase, por lo que es necesario conocer
la interacción entre el envase y el propio
proceso (36). Las dos técnicas más utilizadas que se aplican a los alimentos ya
envasados son las radiaciones ionizantes
y las altas presiones hidrostáticas.
Radiaciones ionizantes
En 1980, la Organización Mundial de la
Salud (OMS) aprobó, para el tratamiento
de alimentos, la aplicación de dosis de irradiación de hasta 10 kGy, indicando que
esta tecnología es “segura para el con-
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sumo humano”. Desde entonces, la irradiación se está aplicando en alimentos,
principalmente para la eliminación de bacterias patógenas y parásitos, así como para
destruir los microorganismos responsables
del deterioro de los mismos. La aplicación
de dosis de irradiación inferiores a 1 kGy
en carnes es suficiente para la eliminación
de parásitos, mientras que para eliminar
patógenos y reducir el número de microorganismos son necesarias dosis comprendidas entre 1 y 10 kGy (34).
La mayoría de los productos alimenticios
se irradian ya envasados. La irradiación de
envases plásticos origina radicales libres e
iones que afectan tanto al polímero como
a los compuestos de bajo peso molecular
presentes en el material. La magnitud de
las alteraciones que se producen, tanto
químicas como físicas, dependen de la naturaleza del material, dosis de radiación absorbida, atmósfera circundante, temperatura, tiempo después de la irradiación, etc.
La irradiación puede producir cambios físicos y estructurales que influyen en las
propiedades barrera, permeabilidad a
gases, propiedades mecánicas, sellabilidad,
color, etc., y cambios químicos conducentes a la formación de nuevas sustancias
o al incremento de las ya existentes.
Cuando el envase es apropiado, la irradiación no debe comprometer las propiedades funcionales del envase ni facilitar la
migración de componentes indeseables
desde el material al alimento.
Los materiales de envasado para irradiación deben ser químicamente estables
bajo la dosis de radiación utilizada para
evitar la degradación del polímero y la formación de compuestos hidrocarbonados
y polímeros halogenados de bajo peso
molecular que podrían migrar al alimento
y afectar al olor, sabor y seguridad de los
alimentos irradiados (37). Se han realizado
numerosos estudios sobre este tema, algunos se describen en la revisión de Galic
et al., 2011 (35), pero se han obtenido resultados bastante contradictorios. En general, con dosis bajas de hasta 30-40 kGy
no se han observado modificaciones importantes en las propiedades de los materiales de envasado estudiados.
En Estados Unidos y en algunos otros
países está autorizado un número limitado de materiales para el envasado de
los alimentos que son sometidos a radiaciones y deben cumplir determinadas especificaciones recogidas en su marco
legal. En la UE no se han desarrollado todavía medidas específicas sobre las condiciones que deben cumplir estos materiales. En espera de la elaboración de una
reglamentación específica, el Comité
Científico de la Agencia Española de
Seguridad Alimentaria y Nutrición
(AESAN), sobre las directrices generales
respecto a las condiciones que deben
cumplir los materiales poliméricos de envasado de alimentos para ser sometidos
a radiaciones ionizantes, recomienda que
los materiales que vayan a ser irradiados
deben haber sido sometidos a pruebas experimentales exhaustivas, que demuestren que tras el proceso de irradiación y
con posterioridad al mismo no se han formado productos que puedan migrar a los
alimentos y representar un peligro para la
salud humana (38).
Altas presiones (HPP)
La tecnología de las altas presiones hidrostáticas consiste en la aplicación de presiones
del orden de 400-900 MPa (4.000 a 9.000
atm), que permiten preservar el alimento
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sin necesidad de usar ni calor ni aditivos, ya
que inactiva las enzimas y las bacterias responsables del deterioro de dicho alimento,
al mismo tiempo que es efectiva contra los
patógenos. La penetración de la alta presión es completamente uniforme a través
del alimento y la transmisión es instantánea, independientemente del tamaño y
forma del alimento (34).
En la aplicación de la tecnología de altas
presiones se han de tener diferentes consideraciones relacionadas con el envasado.
Se aplican generalmente a alimentos envasados en envases flexibles y deformables
(ha de tolerar reducciones de volumen de
hasta un 15%). Lo más habitual en los alimentos sólidos es que se envasen previamente a vacío. El material de envasado
debe ser capaz de resistir las presiones aplicadas, tener buenas propiedades de sellado y conservar la calidad del producto
durante la aplicación de la presión. La combinación entre la base y la tapa tiene que
tener la flexibilidad suficiente para compensar la compresión del alimento (limitada) y la compresión del aire sin que se
dañe y al mismo tiempo transmitir la presión, por lo que los envases rígidos de
metal, vidrio y plástico no se pueden usar.
En los estudios sobre el efecto de las altas
presiones sobre los envases, revisados por
Galic et al., 2011 (35), no se ha observado
que en general se afecten las propiedades
mecánicas y de permeabilidad de los plásticos y las láminas de aluminio. Tampoco
han encontrado influencia de las mismas
sobre la migración ni sobre las propiedades
de termosellado. En estudios realizados
con distintos materiales de envasado en
condiciones simuladas, utilizando modelos
que contenían D-limoneno, no se han encontrado cambios en el comportamiento
de materiales como PP, PE/nylon/EVOH/PE,
tras ser sometidos a un tratamiento de 800
MPa durante 10 minutos, no obstante sí
se modificaban las propiedades de las láminas multicapa con materiales metalizados (PET metalizado/EVA/LLDPE) (39-41).
Puesto que el aire o los gases son muy
compresibles bajo presión, la presencia de
espacio de cabeza debe ser lo más pequeña posible para evitar la deformación
de los envases (42).
Consideraciones finales
Del papel fundamental del envase en la
conservación y distribución de los alimentos da idea la diferencia en la magnitud de las pérdidas de alimentos por deterioro entre los países en vías de
desarrollo y los países occidentales desarrollados; de acuerdo con la OMS, el deterioro en los países en desarrollo alcanza
el 30-50%, mientras que en los desarrollados esta cifra se reduce al 2-3%,
merced al envasado y a los sistemas de
distribución.
Los envases utilizados para la conservación
y comercialización de alimentos han ido
cambiando a lo largo de los años como
respuesta a factores sociales, tales como el
crecimiento de la población, la urbanización, la necesidad de evitar pérdidas y desperdicios de alimentos, la incorporación de
la mujer al trabajo, el comercio internacional, la creciente preocupación por la higiene y por el consumo de alimentos naturales, el deterioro del medio ambiente,
etc.
En la actualidad se dispone de una gama
de envases y embalajes de muy diversos
materiales y características adecuadas
para cubrir la diversidad de demandas es-
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pecíficas que se plantean tanto por el tipo
de productos que se comercializan como
por las demandas de los distintos sectores
de consumidores. En este sentido podríamos considerar que la situación actual del
envasado de los alimentos es idónea en
cuanto a lo que puede aportar para el desarrollo de la industria alimentaria; no
obstante, se presenta la paradoja de la
falta de sostenibilidad y los problemas relacionados con el medio ambiente, que
van siendo más acuciantes a medida que
se desarrolla el envasado de los alimentos
(figura 13). Poco a poco, se van buscando
soluciones que ayuden a compatibilizar la
sostenibilidad con algunas de las funcionalidades que en este momento la industria alimentaria y los propios consumidores demandan al envasado de los
alimentos y que se irán detallando en los
próximos capítulos del libro.
Paradoja
Figura 13. ¿Cuál debe ser la evolución del envasado de los alimentos?
Bibliografía
1. Risch SJ. Food Packaging History and
Innovations J Agric Food Chem 2009;
57:8.089-92.
2. Coles R, McDowell D, Kirvan MJ, editores.
Food Packaging Technology. Boca Ratón,
Florida: CRC Press, 2003.
3. Vaclavik AV. Fundamentos de ciencia de los
alimentos. Zaragoza: Acribia, 2002.
4. Lee DS, Yam KL, Piergiovanni L. Food
Packaging Science and Technology. Boca
Ratón, Florida: CRC Press, 2008.
5. Rees JAG, Bettison J, editores. Procesado térmico y envasado de los alimentos. Zaragoza:
Acribia, imp. 2004.
6. Jenkins WA, Harrington JP, editores.
Packaging foods with plastics. Lancaster,
Pennsylvania: Technomic, 1991.
7. Directiva 94/62/CE del Parlamento Europeo
y del Consejo, de 20 de diciembre de 1994,
relativa a los envases y residuos de envases.
Diario Oficial n.° L 365 de 31/12/1994;
0010-23.
8. Directiva 2004/12/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 11 de febrero de
2004, por la que se modifica la Directiva
94/62/CE relativa a los envases y residuos
de envases. Declaración del Consejo, de la
Comisión y del Parlamento Europeo. Diario
Oficial n.° L 047 de 18/02/2004; 0026-32.
9. Welle F. Twenty years of PET bottle to bottle
recycling-an overview. Resour Conserv
Recycling 2011; 55(11):865-75.
10. Sinha V, Patel MR, Patel JV. Pet waste management by chemical recycling: A review.
Journal of Polymers and the Environment
2010; 18(1):8-25.
P390_TERCERAS (Mary)
27/3/12
19:58
Página 170
Retos medioambientales de la industria alimentaria
170
11. Farris S, Schaich KM, Liu L, Piergiovanni L,
Yam KL. Development of polyion-complex
hydrogels as an alternative approach for the
production of bio-based polymers for food
packaging applications: A review. Trends in
Food Science and Technology 2009;
20(8):316-32.
12. Passos ML, Ribeiro CP, editores. Innovation
in food engineering: New techniques and
products. Boca Ratón, Florida: CRC Press,
2010.
13. Gennadios A, editor. Protein-Based Films and
Coatings. Boca Ratón, Florida: CRC Press,
2002.
14. Mensitieri G, Di Maio E, Buonocore GG,
Nedi I, Oliviero M, Sansone L, Iannace S. Processing and shelf life issues of selected food
packaging materials and structures from renewable resources. Trends in Food Science
and Technology 2011; 22(2-3):72-80.
15. Kale G, Kijchavengkul T, Auras R, Rubino
M, Selke SE, Singh SP. Compostability of
bioplastic packaging materials: An overview. Macromolecular Bioscience 2007;
7(3):255-77.
16. Paine FA, Paine HY. Manual de envasado de
los alimentos. Madrid: A. Madrid Vicente,
1994.
17. Cervera AL. Envase y embalaje. La venta silenciosa. Pozuelo de Alarcón (Madrid): ESIC
Editorial, 2.ª edición, 2003.
18. Organización Internacional de Estandarización (ISO). Norma ISO 11156:2011
Packaging-Accessible design-General requirements.
19. Svanes E, Void M, Møller H, Pettersen MK,
Larsen H, Hanssen OJ. Sustainable packaging design: A holistic methodology for packaging design. Packaging Technology and
Science 2010; 23(3):161-75.
20. Richardson P, editor. Tecnologías térmicas
para el procesado de los alimentos.
Zaragoza: Acribia, 2004.
21. Simpson R, editor. Engineering Aspects of
Thermal Food Processing. Boca Ratón,
Florida: CRC Press, 2010.
22. Tetra Pak. www.tetrapak.com.
23. Sealed Air Corporation. www.sealedair
emea.com.
24. Barbosa-Cánovas G, Tapia MS, Cano MP,
editores. Novel food processing Technologies. Boca Ratón: CRC Press, 2005.
25. Brody A. Envasado de alimentos en atmósferas controladas, modificadas y al vacío.
Zaragoza: Acribia, 1996.
26. Yahia EM. Modified and Controlled Atmospheres for the Storage, Transportation, and
Packaging of Horticultural Commodities.
CRC Press, 2009.
27. Han JH, editor. Innovations in food packaging. Amsterdam: Elsevier, 2005.
28. Nassu RT, Juárez M, Uttaro B, Aalhus JL.
Fresh meat packaging: Trends for retail and
food service. CAB Reviews: Perspectives in
Agriculture, Veterinary Science, Nutrition
and Natural Resources 2010; 5(10).
29. McMillin KW. Where is MAP going? A review and future potential of modified atmosphere packaging for meat. Meat Sci
2008; 80(1):43-65.
30. Mohamed A, Jamilah B, Abbas KA, Abdul
Rahman R. A review on lipid oxidation of
meat in active and modified atmosphere
packaging and usage of some stabilizers.
Journal of Food, Agriculture and Environment
2008; 6(3-4):76-81.
31. Rubio B, Martínez B, Sánchez MJ, GarcíaCachán MD, Rovira J, Jaime I. Study of the
shelf life of a dry fermented sausage salchichón made from raw material enriched in
monounsaturated and polyunsaturated fatty
acids and stored under modified atmospheres. Meat Sci 2007; 76(1):128-37.
32. Rubio B, Martínez B, González-Fernández C,
García-Cachán MD, Rovira J, Jaime I. Effect
of modified atmosphere packaging on the
microbiological and sensory quality on a dry
cured beef product: cecina de León. Meat
Sci 2007; 75(3):515-22.
33. Santos EM, Díez AM, González-Fernández
C, Jaime I, Rovira J. Microbiological and sensory changes in morcilla de Burgos preserved
in air, vacuum and modified atmosphere
packaging. Meat Sci 2005; 71(2):249-55.
P390_TERCERAS (Mary)
27/3/12
19:58
Página 171
Situación actual del envasado de los alimentos
171
34. Rubio B, Martínez B, García-Cachán MD,
Rovira J, Jaime I. Aplicación de las nuevas
tecnologías de conservación no térmicas a
las salazones cárnicas. Innovación y tecnología agroalimentaria 2007; 1:141-54.
35. Galic K, Scetar M, Kurek M. The benefits of
processing and packaging. Trends Food Sci
& Tech 2011; 22:127-37.
36. Devlieghere F, Vermeiren L, Debevere J. New
preservation technologies: Possibilities and
limitations. Int Dairy J 2004; 14(4):273-85.
37. Oral E, Rowell SL, Muratoglu OK. The effect
of α-tocopherol on the oxidation and free
radical decay in irradiated UHMWPE.
Biomaterials 2006; 27(32):5.580-7.
38. AESAN. Documento 2010-006 (19 de mayo
de 2010). Revista del Comité Científico de
la Agencia Española de Seguridad
Alimentaria y Nutrición 2010; 12:115-31.
39. Caner C, Hernández RJ, Harte BR. Highpressure processing effects on the mechanical, barrier and mass transfer properties of
food packaging flexible structures: A critical
review. Packaging Technology and Science
2004; 17(1):23-9.
40. Caner C, Hernández RJ, Pascall M,
Balasubramaniam VM, Horte BR. The effect
of high-pressure food processing on the
sorption behaviour of selected packaging
materials. Packaging Technology and
Science 2004; 17(3):139-53.
41. Richardson P, editor. In-pack processed
foods. Boca Ratón, Florida: CRC Press, 2008.
42. Rastogi NK, Raghavarao KSMS, Balasubramaniam VM, Niranjan K, Knorr D. Opportunities and challenges in high pressure processing of foods. Crit Rev Food Sci Nutr
2007; 47(1):69-112.
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Perspectiva actual y tendencias futuras
de los envases activos e inteligentes
para alimentos
Jaime González Buesa, Víctor Peinado Canudo y Ángel Fernández Cuello
Introducción
La función principal del envase o embalaje
es proteger y preservar el alimento o el
producto de la contaminación externa (1).
Desde luego, existen muchos factores externos (temperatura, luz, microorganismos, suciedad, etc.) que pueden favorecer el deterioro de los alimentos, y el
envase puede ayudar a preservar directamente al alimento de alguno de estos factores o bien evitar la recontaminación en
el caso de aplicarse alguna tecnología
sobre los propios alimentos.
Otras funciones importantes de los envases incluyen la contención, la comodidad, el marketing y la comunicación. En
el caso de la contención, hablamos únicamente de garantizar que el producto
está confinado físicamente y no se pueda
derramar o dispersar. En muchos casos, el
hecho de estar confinado favorece la comodidad en su transporte y manipulación. El envase es fundamental como
nexo de unión entre el consumidor y el
productor, y debe de contener la información obligatoria, como el peso, origen, ingredientes o valor nutritivo, entre otras.
En muchas ocasiones, la información del
producto y el marketing están asociados
al propio envase o a la etiqueta.
Durante estos últimos años, las funciones
secundarias del envase han ido en au-
mento. Esto se debe principalmente a que
existe una demanda creciente de productos más seguros y saludables, con tratamientos menos severos, con una vida
útil más prolongada y con una mayor capacidad de interactuar con el consumidor
o con la cadena de distribución, y en
todos estos casos el envase constituye
una herramienta muy versátil para incorporar tecnologías y conseguirlo. De
hecho, el mercado mundial de tecnologías avanzadas para el envasado de
alimentos y bebidas, entre las que se encuentran los envases activos o inteligentes, se espera que crezca a una tasa
anual del 8,2% hasta alcanzar los 23.474
millones de dólares en 2015 (2).
Los envases activos e inteligentes, además
de proteger frente a los agentes ambientales que pueden afectar a la conservación
de los productos alimenticios, se basan en
tecnologías más dinámicas para contener
y preservar los alimentos (3, 4), respondiendo perfectamente a las demandas de
los consumidores actuales. Como puede
desprenderse de la figura 1, el envase activo representa un paso más en la evolución de las funcionalidades del envase, ya
que tiene la capacidad de interactuar con
los productos y el ambiente y de este
modo participar activamente en la conservación de los alimentos. Por su parte, el envase inteligente está diseñado para moni-
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Env
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Funciones
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envase
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o
Figura 1. Esquema de las funciones del envase (5).
torizar y comunicar al consumidor o a los
integrantes de la cadena de distribución información del estado del producto, algo
que no se consigue con la información
contenida en el envase o en la etiqueta.
El potencial de este tipo de envases es
enorme, y el rango de funcionalidades es
muy amplio para cada uno de los dos
tipos de envases. Dentro de los envases
activos, nos encontramos los envases con
capacidad antimicrobiana, los absorbedores de gases o los emisores de gases,
que pueden tener efectos beneficiosos
sobre la conservación del producto, entre
otros. En cuanto a los envases inteligentes, podemos encontrarnos desde los
sencillos indicadores de temperatura,
hasta los integradores de tiempo y temperatura o los dispositivos de identificación por radiofrecuencia o RFID. En la figura 2 podemos ver una clasificación
habitual de estos envases sobre la que
vamos a estructurar los dispositivos a lo
largo del artículo.
Conviene reseñar que gran parte de los
materiales o dispositivos desarrollados
estos últimos años, y que podemos encontrar reflejados en amplias revisiones
como la de Suppakul et al. (6) o la de
Brody et al. (7), no han conseguido mantenerse en el mercado, o bien han desaparecido. Esto es reflejo de unas expectativas de crecimiento demasiado elevadas,
que hicieron posicionarse a muchas empresas y a desarrollar nuevas tecnologías,
Envases activos
Envases inteligentes
Plásticos
“inteligentes”
Absorbedores
y/o emisores
Antimicrobianos
Líquidos
Humedad
Oxígeno
CO2
Etileno
Envases
autoenfriables y
autocalentables
Susceptores de
microondas
Figura 2. Clasificación de envases activos e inteligentes.
Otros
Indicadores
RFID
TI (indicadores de temperatura)
TTI (integradores de temperatura)
FQI (indicadores de frescura)
Gases
Humedad
Oxígeno
Momento óptimo de consumo
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pero que a la hora de comercializar el producto se encontraron un mercado que todavía no estaba maduro. De hecho, hasta
hace poco tiempo no existía normativa
legal específica para estos envases.
Actualmente, los Reglamentos europeos
1935/2004/EC y 450/2009/EC sientan las
bases para definir los requerimientos generales, así como aspectos relacionados
con la seguridad y el marketing tanto de
envases activos como inteligentes.
En este artículo se tratará de exponer
aquellos dispositivos o envases activos y/o
inteligentes que en la actualidad se encuentran ya desarrollados y comercializados, ofreciendo además unas pinceladas de las tendencias futuras de este
tipo de envases.
Envases activos
Se trata de un concepto innovador en el
que el envase, el producto y el entorno interactúan de forma dinámica para prolongar la vida útil, mantener la calidad,
mejorar la seguridad o las propiedades
sensoriales de los alimentos, manteniendo
de este modo la calidad de los productos
envasados (6). En ocasiones, la frontera
de este tipo de envases con los envases
convencionales no está clara, ya que es
difícil de determinar si una determinada
tecnología participa activamente de la
conservación del producto o no. Por
ejemplo, un envase avanzado que incorpore unos aditivos concretos que ofrezcan
una alta permeabilidad y una selectividad
determinada al transporte de los gases
podría o no considerarse activo. Sin embargo, la incorporación de un aditivo que
tenga capacidad de absorber alguno de
los gases sí que lo convertiría en activo.
Los envases activos pueden clasificarse de
diversas maneras. Habitualmente se clasifican en dos categorías: en la primera,
las sustancias activas están contenidas en
una bolsa que se introduce en el envase
o se adhiere a la superficie interior del envase; en la segunda, los principios activos
se incorporan en el propio material de envasado. En este artículo, clasificaremos los
envases activos según sus funcionalidades, indicando además los formatos y
los mecanismos de acción de los diferentes dispositivos.
Absorbedores de líquidos/humedad
La presencia de humedad en ciertos alimentos puede afectar a su conservación,
sobre todo en productos, deshidratados,
liofilizados o con características sensoriales
particulares (crujientes) que deben ser preservadas. Adicionalmente, los exudados en
ciertos productos, como las carnes (sangre,
condensaciones, etc.), pescados o frutas y
hortalizas (especialmente las mínimamente
procesadas), pueden generar problemas de
conservación o incluso rechazo entre los
consumidores.
Existen una gran cantidad de materiales
con capacidad de absorción de líquidos o
humedad. Sin embargo, sus propiedades
son diferentes y su capacidad de absorción o las dinámicas de absorción bajo
distintas condiciones pueden variar notablemente. En la tabla 1 se pueden ver las
propiedades de los principales materiales
utilizados en el desarrollo de este tipo de
dispositivos activos.
Por todo ello, las soluciones comerciales
actuales para este tipo de dispositivos
(tablas 2 y 3) se basan precisamente en
la combinación de varios tipos de compuestos, persiguiendo una respuesta del
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Tabla 1. Propiedades de los principales compuestos utilizados para el desarrollo de
dispositivos de absorción de líquidos/humedad activos.
Propiedad
Tamiz molecular
Capacidad de absorción
Excelente
a pequeñas concentraciones
de H2O
Velocidad de absorción
Excelente
Capacidad
Alta
(25 °C, 40% RH)
Capacidad de absorción
Excelente
a temperaturas altas
Silica gel
Baja
Montmorillonita
Media
CaO
Excelente
CaSO4
Buena
Buena
Alta
Buena
Media
Baja
Alta
Buena
Baja
Baja
Baja
Buena
Buena
absorbedor eficiente, continua y prolongada a lo largo del tiempo.
Absorbedores de oxígeno
La reducción de los niveles de oxígeno facilita la conservación de un gran número
de productos, reduciendo en gran medida
reacciones de oxidación en el producto.
Pero además, pueden limitar el desarrollo
microbiológico (microorganismos aerobios
y mohos), evitar el desarrollo de aromas y
sabores no deseados, ayudar en el mantenimiento del color y reducir las pérdidas
nutricionales. Es por ello que se trata de
una de las funcionalidades más conocidas
y estudiadas dentro de los envases activos.
Sin embargo, una reducción excesiva de
la concentración de oxígeno puede tener
consecuencias negativas, como el desarrollo de clostridios o fermentaciones en
productos vegetales. Es por tanto importante seleccionar el absorbedor adecuado
en alimentos conservados en atmósferas
modificadas (6).
La tecnología existente asociada a los absorbedores de oxígeno está basada en: la
oxidación del hierro, la oxidación del
ácido ascórbico, la oxidación de tintes fotosensibles, oxidaciones enzimáticas,
ácidos grasos insaturados o levaduras inmovilizadas en un sustrato sólido. Como
podemos ver en la tabla 4, la tecnología
más común está basada en la utilización
de óxido de hierro.
Tabla 2. Productos o elementos activos actualmente comercializados para la absorción de líquidos.
Compañía
Maxwell Chase
Technologies Inc.
Cryovac
Producto
Fresh-R-Pax
País
EE.UU.
Mecanismo
Sandwich
absorbente
con láminas
microperforadas
Dri-Loc
EE.UU.
Sándwich
absorbente
con láminas
microperforadas
Formato
Referencia
Bolsitas
www.maxwellchase.com
independientes
o integrados
en envases
o bolsas
Almohadillas
www.cryovac.com
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Perspectiva actual y tendencias futuras de los envases activos e inteligentes para alimentos
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Tabla 3. Productos o elementos activos actualmente comercializados para la absorción de humedad.
Compañía
Multisorb
Technologies
Producto
Natrasorb
País
EE.UU.
Süd-Chemie AG
Süd-Chemie AG
Süd-Chemie AG
DesiPak
Sorb-It
Tri-Sorb
Alemania
Alemania
Alemania
Dessicare, Inc.
Unit Paks
EE.UU.
Mecanismo
Montmorillonita,
silica gel,
tamiz molecular,
CaO
Bentonita
Silica gel
Tamiz molecular
(zeolita sintética)
con silica gel o
bentonita.
Silica gel, arcillas,
carbono activo
Absorbedores o emisores de CO2
El dióxido de carbono tiene efecto antimicrobiano, por lo que puede ser útil a la
hora de preservar la calidad de ciertos alimentos. Por ejemplo, en carnes y pescados se utiliza el CO2 a concentraciones
muy elevadas para conseguir prolongar la
vida útil (8). Sin embargo, en el caso de
frutas y hortalizas, frescas o mínimamente
procesadas, la presencia de CO2 a las concentraciones a las que es aplicado en
otros productos no está recomendado,
aunque concentraciones más bajas, en
torno al 10-20%, pueden tener un efecto
antimicrobiano (9).
La tecnología existente asociada a los generadores de CO2 está basada en la utilización de carbonato ferroso o una mezcla
de ácido ascórbico y bicarbonato sódico.
En el caso de los absorbedores, está asociada al hidróxido cálcico o hidróxido potásico (tabla 5).
Formato
Bolsitas
Referencia
www.multisorb.com
Aditivos
Aditivos
Aditivos
www.sued-chemie.de
www.sued-chemie.de
www.sued-chemie.de
Bolsitas
www.desiccare.com
muchas frutas y hortalizas, y es producida
en mayor o menor medida por los mismos,
aunque no todas las frutas y hortalizas responden de la misma manera a la presencia
de esta hormona.
La utilización de permanganato potásico
(KMnO4), que actúa como absorbedor del
etileno, ha sido frecuente en la conservación de frutas y hortalizas en cámaras de
atmósfera controlada, manteniendo los
niveles muy bajos, retrasando por tanto la
maduración y prolongando el periodo de
conservación de los frutos. Precisamente,
la mayoría de envases activos existentes
en la actualidad están basados en la utilización de KMnO4, aunque existen otras
alternativas basadas en las zeolitas o carbono activo (7).
Absorbedores o emisores de etileno
El permanganato potásico (KMnO4) es la
sustancia en la que se basan la mayoría
de los absorbedores de etileno comerciales (tabla 6) y generalmente es embebida en un sustrato inerte como silica gel,
alúmina, perlita, vermiculita, etc.
El etileno es la hormona vegetal responsable de la maduración y senescencia de
Por otra parte, las arcillas y zeolitas
pueden tener cierto efecto absorbedor
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Tabla 4. Absorbedores de oxígeno comercializados en la actualidad.
Compañía
Multisorb Tecnologies
Mitsubishi Gas Chem. Co.
Standa Industrie
Desiccare, Inc.
Bioka Ltd.
Toyo Seikan Kaisha Ltd.
Constar International Inc.
Constar International Inc.
Albis Plastic GmbH
Producto
Freshmax
Ageless
ATCO
O-Busters
Bioka
Oxyguard
Oxbar
MonOxbar
Shelfplus O2
Mecanismo
Oxidación de hierro
Oxidación de hierro
Oxidación de hierro
Oxidación de hierro
Enzimas
Oxidación de hierro
Catálisis de sales de cobalto
Catálisis de sales de cobalto
Oxidación de hierro
OS2000
País
EE.UU.
Japón
Francia
EE.UU.
Finlandia
Japón
EE.UU.
EE.UU.
Suiza
Alemania
EE.UU.
Sealed Air Corp.
Standa Industrie
Multisorb Technologies Global
Oxycap
FreshPax® CR
Francia
EE.UU.
Oxidación de hierro
Oxidación de hierro
País
Japón
Francia
Mecanismo
Ca(OH)2
Ca(OH)2
Activación por UV
Tabla 5. Generadores de CO2 comerciales.
Compañía
Mitsubishi Gas Chemical Co.
Standa Industrie
Producto
Ageless
ATCO CO2
Tabla 6. Productos y materiales activos con capacidad para la absorción de etileno.
Compañía
Bioconservación, S.A.
Everfresh Technologies Ltd.
Grofit plastics
ProFresh Systems Pty Ltd.
Evert-Fresh Co.
Peakfresh products
It's fresh
Producto
Retarder
Ethysachet
Biofresh
Extra FRESH
Evert-Fresh
Green-Bags
Peakfresh
E+™ Ethylene
Remover
sobre el etileno. Sin embargo, existen
dudas en cuanto a su capacidad real de
absorción y, por tanto, sobre su efectividad. De hecho, la Universidad de Davis
publicó varios trabajos en los que se indica que dudan de la efectividad de diversos productos, entre los que se encuentra PeakFresh (10, 11). Lo cierto es
País
España
Nueva Zelanda
Israel
Australia
EE.UU.
Mecanismo
KMnO4
KMnO4
KMnO4
KMnO4
KMnO4
Australia
EE.UU.
Arcillas activadas, zeolitas
Zeolita impregnada de paladio
que en estos casos los envases funcionan
indirectamente, ya que aumentan la permeabilidad del film evitando la acumulación de etileno en el envase. Sin embargo,
en estos films será difícil conseguir concentraciones de oxígeno bajas o de CO2
altas, por lo que pueden tener ciertos problemas de aplicabilidad.
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Formato
Etiquetas o bolsitas con material absorbente
Etiquetas o bolsitas con material absorbente
Etiquetas o bolsitas con material absorbente
Etiquetas o bolsitas con material absorbente
Bolsitas
Barquillas de plástico
Botes plásticos (multicapa)
Botes plásticos (monocapa)
Films
Referencia
www.multisorb.com
www.agelessoxygenabsorbers.com
www.standa-fr.com
www.desiccare.com
www.bioka.fi
www.toyo-seikan.co.jp
www.constar.net
www.constar.net
www.albis.com
Films
Juntas en tapes o chapas
Bolsitas
www.cryovac.com
www.sealedair.com
www.standa-fr.com
www.multisorb.com
Formato
Bolsas con material generador
Bolsas con material generador
Referencia
www.agelessoxygenabsorbers.com
www.standa-fr.com
Formato
Sobres, bolsitas
Sobres, bolsitas
Zips, bolsas, láminas, films
Bolsitas
Bolsas
Referencia
www.bioconservacion.com
www.everfresh.co.nz
www.grofitpl.com
www.extrafresh.com.au
www.evertfresh.com
Film
Etiqueta
www.peakfresh.com
www.itsfresh.com
Antimicrobianos
Existen una gran cantidad de compuestos
antimicrobianos: alcohol, bacteriocinas,
quelantes, enzimas, ácidos, polisacáridos,
metales, fenoles, entre otros. En una revisión de Suppakul et al. (6), en la que se
hace especial énfasis sobre los envases antimicrobianos, se detallan una gran can-
tidad de compuestos de posible aplicación
en envases. La aparición del Reglamento
(CE) 450/2009 ha permitido establecer un
marco legal para desarrollar una lista positiva de principios activos que anteriormente no existía.
Los envases antimicrobianos pueden clasificarse básicamente en dos tipos: aquellos
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que contienen el agente antimicrobiano
que migra a la superficie del producto, y
otros que emiten sustancias volátiles que
son efectivas en la superficie del producto.
Además, los compuestos antimicrobianos
pueden aplicarse de diversas maneras: recubrimientos, barnices, sprays, etc. en la
superficie del envase; incorporación o
mezcla directa en los materiales; inmovilización en el material de envasado o incluso
modificación de la superficie del polímero.
En cualquier caso, la mayoría de soluciones
actuales están basadas en la utilización de
iones de plata (tabla 7).
Sin embargo, existen varias razones por
las cuales este tipo de materiales no se
han extendido más: el primero es la eficacia en condiciones reales, ya que es
mucho más difícil de demostrar el mismo
efecto en un producto real a lo largo de
una cadena de distribución comercial que
en unos ensayos en condiciones controladas en laboratorio; el segundo, se trata
de cuestiones legales relacionadas con los
aditivos, así como el potencial de la tec-
nología para enmascarar el deterioro (que
está expresamente prohibido en la normativa de la UE de envase y embalaje).
Susceptores de microondas
Los susceptores son capas metálicas (normalmente aluminio) pegadas a un sustrato de papel o cartón. En ocasiones, se
puede introducir una capa plástica (poliéster). Su funcionamiento está basado
en la alteración de la ruta habitual de las
microondas en el alimento, redistribuyendo esa energía (figura 3). Esta redistribución no sólo permite calentar mejor,
sino que posibilita dorar o la obtención de
texturas crujientes en ciertos platos preparados.
Envases autocalentables-enfriables
Los envases autocalentables tienen la capacidad de calentar el producto que contienen sin necesitar de fuentes externas
de calor o de energía. Generalmente utilizan óxido de calcio o de magnesio y
agua para generar una reacción exotérmica. Aunque pueden resultar atractivos
Tabla 7. Aditivos y productos con capacidad antimicrobiana.
Compañía
Freund Industrial Co.
Producto
Negamold®,
Antimold-Mild®
País
Japón
AgION Technologies
LLC
Sinanen Zeomic Co.,
Ltd.
Nanogap
AgION
EE.UU.
Mecanismo
Etanol
adsorbido
en SiO2.
Plata
Zeomic
Japón
Plata
NGAP
España
Plata
Avanzare
antiBACTERIAL
España
Plata, Zinc
IMAL Ltda
Uvas Quality
Grape Guard
Grapage
Chile
India
J.K. Enterprises
Formato
Bolsitas
Referencia
www.freund.co.jp
www.agion-tech.com
Emisor SO2
Aditivo
envases
Aditivo
envases
Aditivo
envases
Aditivo
envases
Bolsitas
Emisor SO2
Láminas
www.grapage.com
www.zeomic.co.jp
www.nanogap.es
www.avanzare.es
www.uvasquality.cl
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reversible. Sin embargo, no conviene denominarlos como inteligentes, ya que responden a un estímulo y modifican sus
propiedades, pero no informan al consumidor sobre el estado del producto.
Generalmente, los materiales de envasado cambian su permeabilidad con la
temperatura (figura 4). Sin embargo, este
tipo de alternativas sí que supone un
avance, porque se puede controlar el
punto a partir del cual interesa que aumente la permeabilidad a un ritmo diferente.
Figura 3. Redistribución de las ondas por los susceptores.
y el concepto es innovador, lo cierto es
que los altos costes de la tecnología, el
bajo rendimiento calorífico de los agentes,
así como el aumento de peso y volumen
del envase hacen poco viable todavía su
aplicación.
En el caso de los dispositivos o envases
autoenfriables, la bajada de temperatura
se debe a la evaporación de un elemento
que extrae calor del producto. Durante los
últimos años se ha intentado mejorar la
tecnología, pero sin mucho éxito. Incluso
la tecnología de bomba de calor, que técnicamente es viable, no ha logrado imponerse por sus elevados costos, aunque en
recipientes más grandes sí que ha llegado
al éxito.
Materiales “inteligentes”
Otra novedad muy interesante son los polímeros que pueden modificar la permeabilidad bajo diferentes condiciones de
temperatura (Landec Intelimer®). Están
basados en un polímero capaz de pasar
de estado cristalino a amorfo de manera
Por ejemplo, su aplicación en un envase
con una verdura u hortaliza conservada
en refrigeración, sometido a una subida
de temperatura (paso de cristalino a
amorfo, aumentando permeabilidad), se
podría liberar más CO2 del envase que en
condiciones normales, contrarrestando la
excesiva producción de CO2 de estos productos bajo dichas condiciones.
Envases inteligentes
Los envases inteligentes están orientados
hacia la comprobación y comunicación de
cierta información sobre la calidad de los
alimentos contenidos en el propio envase
(3, 8). La comunicación y el flujo de información puede establecerse a distintos niveles: directamente con el consumidor o
agentes de la cadena de suministro, o
bien través de dispositivos (smart-phones,
tablet PC, etc.).
Las funcionalidades de estos envases o
dispositivos son también muy variadas: indicación de la calidad del producto o del
momento óptimo del consumo, protección de marca y autenticidad, transporte
de datos e información relevante, mejora
de la trazabilidad, etc. Además pueden
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160
140
TR CO2 (ml/día)
120
100
80
60
40
20
0
0
5
10
15
20
25
30
Temperatura (ºC)
Figura 4. Gráfico de la influencia de la temperatura sobre el transporte de CO2 a través de un envase (TR CO2),
para una poliolefina convencional (L), un film microperforado (I) y la curva teórica de un plástico intelimer
(—). Basado en valores experimentales de González-Buesa et al. (12).
ser útiles para posicionar una marca o diferenciar un producto.
Del mismo modo que en el caso de los
envases activos, clasificaremos estos dispositivos por funcionalidades:
Dispositivos TTI
Los indicadores de temperatura (TI o TTI)
suelen presentarse como unas etiquetas adheridas al envase que cambian de color dependiendo del régimen de temperaturas al
que haya sido sometido durante el almacenamiento y transporte del producto.
Básicamente, podemos clasificar estos dispositivos en tres tipos (figura 5):
1. Dispositivos que reflejan el efecto
acumulativo de tiempo y temperatura
por la exposición del producto a temperaturas superiores a un nivel crítico
(TTI).
2. Aquellos que informan si el producto
ha sido sometido a temperaturas superiores o inferiores a un valor umbral (IT
irreversible).
3. Dispositivos que indican la temperatura
a la que se encuentra el producto (IT
reversible).
Según la tipología del dispositivo, las funcionalidades pueden variar o bien los
hacen idóneos para ciertos requerimientos (tabla 8).
Estos indicadores presentan mecanismos
de funcionamiento que se basan en diferentes principios: biológicos, químicos y
físicos. Para el primer tipo, un cambio en
la actividad biológica, como microorganismos o enzimas, son el principio de funcionamiento. Los otros tipos están basados fundamentalmente en respuestas
físicas o químicas a los cambios de tem-
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IT reversible
IT irreversible
Tª
TTI
25
20
15
10
5
0
0
24
48
72
96
120
144 Horas
Figura 5. Tipos de dispositivos y su respuesta a los cambios de temperatura durante la distribución.
Tabla 8. Funcionalidades de los dispositivos TTI (•: no adecuado; *: funcional; **: bueno;
***: óptimo).
Función / Dispositivo
Aseguramiento de la calidad
Monitorización de la cadena de frío
Indicación de picos de temperatura
Educación a los consumidores
Indicación de la temperatura recomendada
Publicidad y marketing
peratura, como reacciones ácido-base, fusiones, polimerización, etc.
Se han desarrollado y patentado un gran
número de diferentes dispositivos que
pueden ser utilizados en envases alimentarios. Sin embargo, pocos están en uso debido a la principal barrera, el coste. Algunos
de los dispositivos TI y TTI que podemos encontrar comercialmente se recogen en las
tablas 9 y 10, respectivamente.
IT reversible
•
•
•
***
***
***
IT irreversible
*
*
***
•
•
*
TTI
***
***
**
•
•
*
En ocasiones, la elevada correlación entre
la temperatura de conservación y la calidad o vida útil del producto hace que se
clasifiquen o utilicen como bioindicadores
o medidores de frescura, aunque en realidad no lo son.
Dispositivos FQI
La actividad microbiológica en los productos alimentarios puede derivar en unas
Producto
ColdSNAP
ColdMark
Freeze Check
ThermoLabels
Cold Chain
Indicator
CoolWatch
Chameleon
Thermocromic Ink
Compañía
Telatemp
Corporation
Cold Ice, Inc.
American Thermal
Instruments
DeltaTRAK
It's Fresh
Sensible Solutions
Sweden AB
B+H Colour
change
Ball Packaging
Europe
Alemania
Reino
Unido
Suecia
EE.UU.
Tintes leuco termocrómicos, compuestos por ciertos
colorantes, ácidos orgánicos y solventes. Encapsulados
para protegerlos del exterior. Cambios reversibles
en el color, permiten incluso más de dos colores.
Tintes leuco termocrómicos, compuestos por ciertos
colorantes, ácidos orgánicos y solventes. Encapsulados
para protegerlos del exterior. Cambios reversibles
en el color, permiten incluso más de dos colores.
Basado en la selección de un líquido que por debajo
de una cierta temperatura se congela, deja el sensor
seco y lo inactiva. Conectados a RFID.
Cambios irreversibles del color cuando la temperatura
se sitúa por encima de congelación/refrigeración.
Basado en materiales termocrómicos.
Cambios irreversibles del color cuando la temperatura
se sitúa por encima de congelación/refrigeración.
Basado en materiales termocrómicos.
Tintas
Tintas,
Master
batches
Etiqueta
RFID
Etiqueta
Etiqueta
Etiqueta
Etiqueta
Etiqueta
Formato
www.ball-europe.com
www.colourchange.com
www.sensiblesolutions.se
www.itsfresh.com
www.deltatrak.com
www.americanthermal.com
www.coldice.com
www.telatemp.com
Referencia
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EE.UU.
Cambios irreversibles del color cuando la temperatura
se sitúa por encima de congelación/refrigeración.
Basado en materiales termocrómicos.
Cambios irreversibles del color cuando la temperatura
se sitúa por encima de congelación/refrigeración.
Basado en materiales termocrómicos.
Basado en un sensor bimetálico. Cambios irreversibles
del color cuando la temperatura se sitúa por encima
de congelación/refrigeración.
Mecanismo
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EE.UU.
EE.UU.
EE.UU.
País
Tabla 9. Dispositivos TI reversibles o irreversibles disponibles comercialmente.
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Tabla 10. Dispositivos TTI disponibles comercialmente.
Compañía
Producto
3M
MonitorMark EE.UU.
Punto de fusión.
Etiqueta
Utiliza una mezcla
de ésteres de ftalato
con un punto de
fusión determinado
que se colorea con
una tinta azul. Por
encima del punto
de fusión, el dispositivo
se colorea
paulatinamente.
www.3m.com
DayMark
Safety
Systems
Timestrip
EE.UU.
Punto de fusión
Etiqueta
www.daymarksafety.com
TimeStrip
TimeStrip
UK
Punto de fusión
Etiqueta
www.timestrip.com
IntroTech BV WarmMark
Holanda Punto de fusión
Etiqueta
www.warmmark.eu
TEMPTIME FreshCheck
Corporation
EE.UU.
Etiqueta
www.freshcheck.com
BASF
OnVu
Alemania Polimerización
Etiqueta
www.onvu.com
Avery
Dennison
TT Sensor
Cambios enzimáticos
y difusivos debido
a cambios en el pH
Etiqueta
www.iapd.averydennison.com
Cambios enzimáticos
y difusivos debido a
cambios en el pH
Etiqueta
www.vitsab.com
Vitsab
Checkpoint
International
País
Suecia
Mecanismo
Formato
Polimerización.
Basado en
monómeros de
diacetileno
incoloros que
polimerizan con
la temperatura
obteniendo
compuestos
coloreados.
mermas de la calidad del producto, pudiendo representar además un riesgo para
la seguridad alimentaria. Los dispositivos
medidores de frescura o freshness quality
indicators (FQI) responden a esta necesidad,
ya que pueden interactuar directamente con
Referencia
los metabolitos provocados por el crecimiento microbiano, a diferencia de los dispositivos TTI (figura 6).
Generalmente, los dispositivos FQI son
sensibles a las modificaciones de la composición gaseosa en el espacio de cabeza
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Dispositivos FQI
Dispositivos TTI
Rotura de la
cadena de frío
Contaminación externa
Crecimiento microbiano
Deterioro
microbiológico
Figura 6. Mecanismos para la determinación del desarrollo de microorganismos en dispositivos TTI y FQI.
de los envases, basándose habitualmente
en la detección de etanol, compuestos volátiles nitrogenados, aminas biógenas,
CO2, sulfuros, etc.
La alta sensibilidad y especificidad que
deben integrar este tipo de dispositivos,
junto con unos altos costes asociados a
su desarrollo, los hacen menos frecuentes
comercialmente (tabla 11). Sin embargo,
gran parte de las investigaciones actuales
están orientadas a la mejora de las características de estos dispositivos.
Indicadores de gases/humedad
Estos dispositivos permiten detectar roturas,
perforaciones y cierres no herméticos en
aquellos productos envasados en los que el
mantenimiento de unos niveles de oxígeno
y/o humedad muy bajos puede ser importante de cara a su conservación, avisando
al consumidor de este problema. Las
nuevas generaciones de estos detectores
han permitido que las reacciones sean reversibles, adaptándose por tanto al proceso
productivo, en el que pueden ser expuestos
a condiciones de oxígeno elevadas. Sin embargo, no se trata de soluciones muy de-
mandadas y en consecuencia el número de
dispositivos desarrollados es todavía pequeño (tabla 12).
Indicadores del momento óptimo de
consumo
Estos dispositivos indican al consumidor
que el producto ha llegado al momento
adecuado para el consumo. La dificultad
para determinar la madurez de la pera
Williams a través del color y la confusión
que este hecho puede generar a los consumidores, motivó a una empresa neozelandesa a desarrollar este dispositivo que
posteriormente comercializaría con el
nombre de ripeSense®. Este sensor
cambia de color cuando reacciona con los
aromas emitidos por las frutas cuando
maduran, indicando varios niveles de maduración.
Sin embargo, este tipo de dispositivos presentan serios problemas para su desarrollo:
una alta especificidad con el tipo de fruta,
la cantidad o peso de fruta introducida en
el envase, la permeabilidad del plástico y la
necesidad de calibrar el dispositivo para
cada situación y producto.
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Tabla 11. Dispositivos FQI disponibles comercialmente.
Compañía
It'sfresh Inc.
Producto
It'sfresh Inc.
País
EE.UU.
SIRA
Technologies
Toxin Alert
Food Sentinel
EE.UU.
Toxin Guard
Canadá
Mecanismo
Referencia
Sensor que cambia de color
www.itsfresh.com
con la presencia de trimetilaminas,
monio y dimetilamina (indicadores
de producto en mal estado).
Técnicas inmunoquímicas
www.siratechnologies.com
Test de anticuerpos introducidos
en los polímeros de los envases
www.toxinalert.com
Tabla 12. Dispositivos para la detección de oxígeno y humedad.
Compañía
Mitsubishi
Chemicals
Sensible
Solutions
Producto
Ageless Eye
País
Japón
Mecanismo
Reacción REDOX, detección O2
Referencia
www.mgc.co.jp
SenseSoft
Suecia
Sensor de humedad
www.sensiblesolutions.se
Etiquetas de identificación por
radiofrecuencia (RFID)
Una etiqueta RFID (Radio Frequency Identification) es un pequeño dispositivo que se
puede adherir o integrar en un envase de
tal modo que este podría ser identificado y
rastreado. El dispositivo se compone de un
microchip, una antena y un material de sustrato o de encapsulado (13). El tamaño de
la etiqueta está determinado por el tamaño
de la antena, debido a que el microchip es
por lo general muy pequeño (14).
El hecho de integrar un dispositivo RFID a
un envase, hace que pueda ser considerado como inteligente (15). Las etiquetas
RFID pueden incorporar datos como los detalles del producto y el fabricante, y
pueden registrar y transmitir las lecturas de
factores ambientales tales como temperatura y humedad relativa, si se asocian adecuadamente con dispositivos de medida.
Tendencias
Sin duda, la principal barrera para la aplicación de estos dispositivos en los envases
es el coste, por lo que actualmente este
tipo de envases son aplicados únicamente
en productos caros y de alto valor añadido. No obstante, se están haciendo muchos esfuerzos en reducir los costes tanto
de los dispositivos como de los sistemas
para integrarlos en el envase. Las economías de escala sugieren que el costo de
muchos dispositivos activos (absorbedores, emisores, etc.) o dispositivos inteligentes (sensores de oxígeno, TTI o etiquetas RFID pasivas) no supondrán un
factor limitante para su entrada en el mercado (8). Por ejemplo, el coste de los dispositivos RFID se está reduciendo drásticamente a medida que las grandes
compañías de alimentación adoptan las
tecnologías, y se estima que la tecnología
será totalmente competitiva cuando el
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coste unitario de estos dispositivos sea inferior a 0,05 $ (16). Actualmente, ya se
pueden encontrar dispositivos RFID pasivos por precios inferiores.
Otra de las barreras que han impedido
una mayor difusión de los dispositivos activos e inteligentes es la poca aceptación
que tienen algunos de los formatos en los
que se presentan, como la utilización de
bolsitas absorbentes en el interior del envase. A pesar de que este tipo de formatos
es aceptado en países como Japón, los
consumidores europeos son todavía reacios a este tipo de formatos. Esto podría
ser debido a que quieren evitar el riesgo
de confundir el contenido de la bolsa con
un condimento para preparar la comida
envasada (17). La mejora de la seguridad
de ciertos formatos mediante la sustitución de sobres sueltos por pegatinas o dispositivos unidos al material de envasado,
sin duda favorecerá la aceptación del consumidor (18). En el caso particular de los
absorbedores de humedad, la tendencia
de mercado es introducir los absorbentes
en el propio envase para hacer invisible el
sistema al consumidor (19). Este último
concepto es trasladable a todo tipo de dispositivos y sin duda representa el futuro
de los dispositivos activos e inteligentes en
los envases alimentarios.
Está claro que una vez salvados aspectos
de los envases o dispositivos activos y/o
inteligentes, como el coste de los mismos,
entrarán en juego otros aspectos como la
reciclabilidad o biodegradabilidad, maximizando la utilización de recursos renovables. Hay autores que se aventuran a
decir que la próxima revolución tecnológica en el campo de la ciencia de los alimentos y la nutrición estará basada en el
concepto 3-BIOS, consistente en la libe-
ración de compuestos activos mediante
una estrategia que combine la utilización
de aditivos bioactivos, materiales biodegradables y bionanocomposites (20).
Durante estos próximos años este concepto irá tomando forma, ya que actualmente desde la Comisión Europea se está
incentivando a los proyectos de investigación que desarrollan nuevos envases activos e inteligentes bajo estas premisas.
El desarrollo de un envase con una única
función activa o inteligente comienza a
ser insuficiente. Poco a poco, la multifuncionalidad del envase se está convirtiendo
en uno de los mayores retos para la industria, y aunque se están consiguiendo algunos avances, todavía queda mucho camino por recorrer. Una de las ideas más
interesantes que están surgiendo es la
combinación de sensores de temperatura
o de oxígeno con dispositivos RFID, de
manera que no sólo exista una respuesta
visual, sino que haya una transmisión
efectiva de información hacia dispositivos
electrónicos como smart-phones, tablet
PC, o incluso electrodomésticos.
Particularmente, en el caso de los envases
antimicrobianos, que son los envases activos con unas expectativas de crecimiento más elevadas, es necesaria la obtención de más información sobre los
efectos químicos, microbiológicos y fisiológicos de los principios activos sobre los
propios alimentos envasados, especialmente en los temas relacionados con la
calidad nutricional y la seguridad humana.
En cuanto a los dispositivos inteligentes,
todavía existen muchos frentes abiertos
en su desarrollo, para lo cual se están destinando muchos recursos. Los biosensores
todavía tienen mucho margen para la me-
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jora, ya que deben mejorar su sensibilidad
y el rango de detección de numerosos
compuestos indicadores de la degradación microbiológica. Además, también
existe una gran cantidad de desafíos y
oportunidades asociados con la tecnología RFID (13). Algunos de los principales
desafíos en la implementación de esta
tecnología incluyen mejora de la fiabilidad, el aumento del rango de lectura, la
reducción del costo y la mejora de la reciclabilidad, entre otros.
Teniendo en cuenta que los envases activos y/o inteligentes pueden ofrecer soluciones atractivas tanto para los productores como para los consumidores, y que
cada vez este tipo de tecnologías serán
más viables económicamente, es fácil
imaginar que dentro de unos años estos
envases representarán una parcela importante en el mercado global del envase.
Agradecimientos
Fundación AITIIP agradece la financiación
recibida de los proyectos GA-LC-015/2009
y PTQ-09-01-00700 en la línea de investigación de envases y embalajes.
Bibliografía
1. Robertson G. Food packaging principles and
practices. 2nd ed. Boca Raton, FL: Taylor &
Francis, 2006.
2. Global Active, Smart and Intelligent
Packaging Market By Products, Applications,
Trends and Forecasts (Internet) 2010 (cited
2011 Jul 25). Available from: http://
www.marketsandmarkets.com.
3. Brody A, Strupinsky ER, Kline LR. Odor removers. En: Brody A, Strupinsky ER, Kline LR,
editores. Active packaging for food applications. Lancaster, Pa.: Technomic Publishing
Company Inc, 2001; 107-17.
4. López-Rubio A, Almenar E, HernándezMunoz P, Lagarón JM, Catala R, Gavara R.
Overview of active polymer-based packaging
technologies for food applications. Food Rev
Int 2004; 20(4):357-87.
5. Yam KL, Takhistov PT, Miltz J. Intelligent packaging: concepts and applications. Journal
of Food Science 2005; 70:R1-R10.
6. Suppakul P, Miltz J, Sonneveld K, Bigger SW.
Active packaging technologies with an
emphasis on antimicrobial packaging and its
applications. Journal of Food Science 2003;
68(2):408-20.
7. Brody AL, Bugusu B, Han JH, Sand CK,
McHugh TH. Innovative food packaging solutions. Journal of Food Science 2008;
73:R107-16.
8. Kerry JP, O’Grady MN, Hogan SA. Past, current and potential utilization of active and
intelligent packaging systems for meat and
muscle-based products: a review. Meat Sci
2006; 74:113-30.
9. González J, Arias E, Salvador ML, Oria R.
Modelling of changes in atmosphere
composition in fresh-cut peach packages
due to temperature fluctuations. Food
Science and Technology International
2008; 14(5):109-18.
10. Faubion D, Kader A. Evaluation of two new
products with claimed ethylene removal capacity. Perishables Handling Newsletter.
1996; 86:27-8.
11. Suslow T. Performance of zeolite based products in ethylene removal. Perishables
Handling Quarterly Issue 1997; 92:32-3.
12. González-Buesa J, Ferrer-Mairal A, Oria R,
Salvador ML. A mathematical model for packaging with microperforated films of freshcut fruits and vegetables. Journal of Food
Engineering 2009; 95:158-65.
13. Kumar P, Reinitz HW, Simunovic J,
Sandeep KP, Franzon PD. Overview of RFID
technology and its applications in the food
industry. Journal of Food Science 2009;
74(8):R101-6.
14. Brown DE. RFID implementation. New York:
McGraw-Hill, 2007.
P390_TERCERAS (Mary)
27/3/12
19:58
Página 190
Retos medioambientales de la industria alimentaria
190
15. Mahalik NP, Nambiar AN. Trends in food
packaging and manufacturing systems and
technology. Trends in Food Science &
Technology 2010; 21(3):117-28.
16. Want R. The magic of RFID (Internet). 2004
(updated 2004 Nov 30; cited 2011 Jul 25).
Association of Computing Machinery,
ACM Queue, 2. Available from http://
queue.acm. org.
17. Roberts R. Consumer attitudes and future
market trends for active & intelligent packaging. Abstracts of lectures of the Actipak
unwraps Europe Conference on Active and
intelligent packaging for food; 2003 Jan 2021; Amsterdam, Holanda. 2003.
18. Mikkola V, Lähteenmäki L, Hurme E, Heiniö
RL, Järvi-Kääriäinen T, Ahvenainen R.
Consumer attitudes towards oxygen absorbers in food packages. VTT Research Notes,
1997; 38 pp. Report No.: 1858.
19. Dainelli D, Gontard N, Spyropoulos D,
Zondervan-van den Beuken E, Tobback P.
Active and intelligent food packaging: legal
aspects and safety concerns. Trends in Food
Science & Technology 2008; 19:99-108.
20. Imran M, Revol-Junelles A-M, Martyn A,
Tehrany EA, Jacquot M, Linder M, Desobry
S. Active food packaging evolution:
Transformation from micro- to nanotechnology. Critical Reviews in Food Science and
Nutrition 2010; 50(9):799-821.
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Aplicaciones de la tecnología RFID en el
envasado de alimentos
Javier Muñoz Giner, Andrés Cerdá Casanoves y Yuresky Rojas Rincón
Introducción
Hoy en día la tecnología ha permitido que
los envases, además de simples contenedores de productos, se conviertan en
agentes activos con capacidad para detectar o medir atributos del producto, el
ambiente interior, análisis del contenido
con funciones de antiviolación, antifalsificación, etc.
Entre las tecnologías que permiten que los
envases sean cada vez más inteligentes y
a la vez ayuden en la gestión y trazabilidad de los productos se encuentra la
identificación por radiofrecuencia o RFID.
RFID es una tecnología con un ilimitado
potencial de futuro, actualmente está en
pleno apogeo, desarrollándose para lograr ser cada vez más competitiva, satisfaciendo necesidades no sólo en las cadenas de suministro de las grandes
empresas sino incursionando en sectores
tan variados como el farmacéutico, hospitalario, seguridad, tráfico, transporte,
envasado de alimentos, etc.
Con la tecnología RFID se puede identificar un envase sin necesidad de línea de
vista, sin contacto físico y de manera simultánea, reduciendo el tiempo de identificación manual; los usuarios u operarios
ya no necesitan escanear uno a uno los
productos como sucede con el código de
barras o con los códigos Datamatrix, sino
que con una sola pasada pueden leer
gran cantidad de tags al mismo tiempo.
Las ondas de radio excitan el microchip de
todas las etiquetas y estas tienen capacidad de responder de manera simultánea
al sistema con la información que el interrogador les ha solicitado.
Las etiquetas RFID no dejan de ser tags
RFID, pero con unas connotaciones muy
importantes, como su flexibilidad, su
“delgadez”, la capacidad para poder ser
impresas con código humanamente legible en su cara frontal, y las capacidades
de memoria dependen del chip que lleven
incorporado. Esto permite que puedan ser
incorporadas en los envases y a partir de
aquí se obtenga una trazabilidad total de
los envases y de los productos a la vez
que aumenta su seguridad y calidad.
Las etiquetas RFID, al estar formadas por
antenas y chip, dan paso a que se exploren nuevas tecnologías que permitan
obtener las mismas funcionalidades, pero
reduciendo el coste del cobre de la antena
o imprimiéndose los componentes directamente en el material del envase.
Existen estudios y desarrollos para que
tecnologías como printed electronics y
chipless trabajen en paralelo con la RFID
para lograr un tag cuyo costo también sea
comparable al del código de barras y las
prestaciones infinitamente superiores.
En este capítulo se comentarán algunas
de las tecnologías de identificación que
más se utilizan para el envasado de ali-
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mentos actualmente, pero sobre todo
aquellas que están en desarrollo y constituirán el futuro de los envases inteligentes
asociados a la RFID.
Código de barras, Datamatrix
y RFID
RFID no es necesariamente mejor que el
código de barras o Datamatrix. Son tecnologías diferentes que tienen aplicaciones diferentes, con un cierto grado de
solapamiento. La gran diferencia entre
ambas es que el código de barras es una
tecnología de visualización.
Es decir, un escáner debe “ver” el código
de barras o su homólogo de codificación
de datos 2D (Datamatrix) para poder
leerlo, lo que implica que el operario debe
orientar el código de barras hacia el escáner o lector para que se produzca su
lectura. La tecnología RFID, por el contrario, no requiere contacto visual de los
tags: siempre que este se encuentre
dentro del rango de lectura del interrogador, se podrá leer.
El código de barras adicionalmente tiene
unos inconvenientes asociados a su tipo
de tecnología; por ejemplo, si la etiRFID
queta está rota, rayada o simplemente
arrugada o se ha despegado, no hay
manera de leerla.
Datamatrix por su parte permite la generación de mayor volumen de información,
con mejor fiabilidad de lectura gracias a
sus sistemas de información redundante
y corrección de errores (legible hasta con
un 20-30% dañado).
Las etiquetas RFID, sea cual sea la tecnología (pasiva, activa, chipless), siempre
tienen un espacio de memoria para almacenar diferente tipo de información
(según la capacidad), lo cual permite hablar de tecnología que aporta mayor inteligencia al etiquetado. Los tags RFID
pueden soportar con mayor facilidad las
diferentes condiciones a las que se sometan comparado con las etiquetas con
código de barras o incluso Datamatrix.
Identificación RFID de envases
y palets de material plástico
La cadena de abastecimiento del sector
de alimentación se compone de diferentes agentes, entre los cuales debe
existir un flujo de comunicación. Actualmente son mayoritariamente utilizadas las
Código de barras
Datamatrix
Identifican cada producto de forma Identifican cada tipo de producto.
individual.
En ocasiones, identifican cajas o
envases individualmente.
Identifican los detalles del
componente marcado, incluyendo el
fabricante, el número de producto y
un número de serie único.
Lectura con antenas que realizan
un barrido por todos los tags
cercanos sin necesidad de línea de
vista.
El escáner óptico basado en láser
con el que se lee la etiqueta
necesita línea de vista directa.
Leído con una cámara que lo
decodifica.
Tiene un código único, fijado en
fábrica o escrito a distancia.
El código suele ser el mismo en
todas las etiquetas. Los códigos
secuenciales suelen ser numéricos.
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Aplicaciones de la tecnología RFID en el envasado de alimentos
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RFID
Código de barras
Datamatrix
Permite leer múltiples etiquetas
simultáneamente de forma
automática.
Requiere lecturas secuenciales, casi No permite lectura simultánea.
siempre con intervención humana.
Los tags RFID pueden ser
reescribibles, por tanto, pueden
modificar la información que
contienen.
Una vez impresos no se pueden
modificar.`
Las etiquetas RFID tienen mayor
resistencia a las condiciones del
medio, proporcionando la
información necesaria en casi
cualquier condición.
Las etiquetas de código de barra se Legible hasta con un 20-30% de la
rasgan y estropean con mayor
etiqueta dañada.
facilidad, lo que impide que se
pueda leer la información que
posee.
Una vez impresos no se pueden
modificar.
Se descubre su utilidad desde hace Funcionan correctamente desde
tiempo, pero ha estado en
hace mucho más tiempo que los
continuo desarrollo desde
sistemas RFID.
entonces. Aplicaciones
relativamente nuevas.
Con el despliegue de smart-phones
y dispositivos con cámara se
empieza a cotidianizar su uso.
Continuo desarrollo.
Al incorporar los nuevos tags RFID
a las etiquetas ya existentes de
código universal se da lugar a la
etiqueta inteligente, que permite
rastrear un objeto en la red global
EPC, automatizando a través de
RFID la circulación de productos a
través de la cadena de suministro.
La aplicación más popular es
marcar pequeñas piezas o marcar
directamente las piezas por
deformación sin utilizar pegatinas
u otros métodos. Esto asegura que
el código marcado no se separará
nunca de la pieza marcada.
Todo lo necesario para llevar un
control de productos mediante
código de barras ya está
completamente implantado a nivel
mundial y funciona correctamente.
etiquetas adhesivas de códigos de barras,
pero debido a que son eliminadas en procesos de limpieza y desinfección de los
envases para el transporte, se requiere de
un sistema de identificación permanente.
Se integran etiquetas RFID en las cajas y
palets de material plástico, mediante los
cuales es posible identificar de manera
unitaria, a distancia y sin necesidad de visión directa, cada uno de los envases.
La tecnología RFID permite la identificación unitaria e inequívoca de cada uno de
los envases y palets, pudiendo identificar
a distancia y sin necesidad de visión directa de dónde proceden los envases,
hacia dónde deben dirigirse, así como su
proveedor, destinatario y producto que
transportan. Son grandes las posibilidades
de codificación de información en el contenido de los tags RFID, los cuales se integran en los envases y palets, evitando
así su eliminación o deterioro en los procesos de higienización y limpieza en los
centros de limpieza y desinfección.
Identificación RFID de cajas y palets
de plástico
Mediante la colocación de un tag RFID en
las cajas y palets de material plástico, el cual
queda totalmente integrado en la pieza de
plástico, se obtienen envases y contene-
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Retos medioambientales de la industria alimentaria
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dores de productos con una matrícula
única, la cual permite la identificación y trazabilidad de los productos a lo largo de
toda la cadena de abastecimiento.
La colocación del tag RFID se realiza en el
proceso productivo de las cajas y palets, y
tras su comprobación se realiza su codificación con un número de identificación único
y serializado, lo cual permitirá su identificación de entre el resto de envases.
Se emplean tags RFID con laminado especial, de modo que queden totalmente protegidos de los agentes externos, así como
de las condiciones experimentadas durante
el proceso de producción de los envases y
palets de plástico, de modo que se asegure
su correcta integración con el envase y su
prolongado uso en entornos industriales.
Una vez se dispone de cajas y palets de
plástico con identificación por radiofrecuencia RFID, se puede realizar la trazabilidad de los alimentos que transportan
entre cada uno de los agentes que intervienen en la cadena de valor, además de
aportar una serie de beneficios en cada uno
de ellos.
Beneficios obtenidos
La aplicación de la tecnología RFID como
sistema de identificación de las cajas y palets de material plástico aporta una gran
cantidad de beneficios, los cuales se describen a continuación:
• Sistema de trazabilidad: la introducción de un tag RFID en las cajas y palets
de plástico permitirá disponer de trazabilidad total, ya que será posible conocer por qué operaciones o agentes ha
pasado, a través de la escritura/lectura
de información en el tag insertado.
Además, se puede hacer seguimiento
de cajas y palets concretos a lo largo de
la cadena de distribución.
• Control de rotaciones de producto:
las cajas y palets de plástico disponen
de un índice de rotación muy elevado,
por lo que se requiere de un sistema
que permita tener controlada la rotación de las mismas. Gracias a la tecnología RFID se pueden contabilizar las
cajas y palets entrantes y salientes a
través de un punto de lectura RFID.
• Control de stocks: la contabilización
unitaria de cajas y palets producidos
permitirá disponer de un control de los
stocks, ya que se dispondrá de información actualizada en tiempo real, gracias
a la lectura del tag RFID integrado en
cada uno de los envases.
• Sistema de inventariado: el proceso
de inventariar todos los productos de un
almacén resulta costoso, además de
que se producen gran cantidad de desviaciones en los conteos. Gracias a la introducción de la tecnología RFID se
podrá disponer de un inventario actualizado en tiempo real, ya que se pueden
ir contabilizando las cajas y palets producidos y que se van moviendo entre diferentes almacenes y agentes de la cadena de abastecimiento.
• Reducción de la gestión administrativa: la integración de la tecnología
RFID con el sistema de información de
las empresas facilita las labores de gestión y administración, reduciendo los
trabajos asociados de generación de
informes o documentos, como pueden
ser albaranes u hojas de expedición, ya
que a través de la lectura e identificación de las cajas y palets dispuestos
para su expedición se puede generar
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Aplicaciones de la tecnología RFID en el envasado de alimentos
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automáticamente un documento administrativo en el que aparezcan reflejados todos los identificadores de los
envases.
• Seguimiento de la vida útil de las
cajas y palets: las cajas y palets de material plástico sufren gran cantidad de
procesos y agresiones, y en ocasiones es
necesaria su reparación o destrucción
definitiva. Actualmente no se puede conocer el ciclo de vida útil de las cajas y
palets, ya que no se dispone de un sistema de identificación unitario, pero
gracias a la tecnología RFID se podrá conocer la tasa de reparaciones realizadas
en los envases, así como el tiempo de
uso que ofrece cada uno de ellos.
• Eliminación de las etiquetas adhesivas: la forma de trabajar actual se
basa en la adhesión de etiquetas para
la identificación de los productos, así
como el control de los proveedores y
destinos en las cajas y palets de plástico.
Mediante la introducción de la información en el tag RFID se eliminan dichas
etiquetas, facilitando las labores de limpieza y desinfección.
Printed electronics
La tecnología Printed Electronics permite
básicamente lograr un elemento inteligente, tanto de materiales alternativos al
silicio, y por ende a costes inferiores, e
“imprimible” en cualquier superficie.
Algunos productos ya están disponibles
en comercio, mientras que para muchos
otros se trata de soluciones aún en fase
de definición y experimentación; en cualquier caso, están muy claras sus extraordinarias potencialidades de aplicación.
La impresión de circuitos y las diferentes
tecnologías que fundamentan estos procesos está inmersa en una serie de métodos de impresión usados para crear dispositivos eléctricos. La superficie rugosa
del papel y características como la alta
tasa de absorción del agua hace que se
centre la atención en materiales como
plástico, cerámica y silicona. Las técnicas
de impresión más comunes están dadas
por flexografía, serigrafía, litografía offset
e inkjet. Las tintas conductoras son depositadas en el sustrato, creando dispositivos
activos o pasivos, tales como transistores
de película delgada o resistencias.
Se espera que las técnicas de impresión
electrónica (printed electronics) puedan
llegar a desarrollarse ampliamente y su
uso se extienda en los diferentes niveles,
aprovechando sobre todo el bajo coste
que su desarrollo supone.
El término de impresión electrónica está
relacionado con la electrónica orgánica o
la electrónica de plástico, en los que una
o varias tintas tienen compuestos basados
en el carbono. La electrónica impresa especifica el proceso y puede utilizar cualquier material basado en soluciones, incluidos los semiconductores orgánicos,
inorgánicos semiconductores, conductores metálicos, las nanopartículas, nanotubos, etc.
Se prevé un gran desarrollo de futuro
para las antenas impresas, ya que forman
parte de los transponedores RFID utilizados en envases para su comercialización
y otras muchas aplicaciones.
Chipless
Los tags RFID que no contienen silicio se
denominan tags chipless. El beneficio po-
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tencial es que la mayoría de los tags chipless prometen en un futuro que puedan
ser impresos directamente sobre los productos o empaquetados con un coste de
0,1 céntimos, lo cual permitiría reemplazar a los 10 trillones de códigos de barras que se producen anualmente, proporcionando mayores prestaciones y
fiabilidad.
Los principales tipos de tags chipless son
codificados digitalmente y trabajan de
forma inalámbrica y a cierta distancia,
como lo realizan los chips de silicio. Los
mercados potenciales van más allá de
aquellos que buscan un coste más bajo,
ya que ofrecen propiedades que permiten
nuevas prestaciones.
A diferencia de las etiquetas RFID con microchip, que son más caras, las etiquetas
RFID sin chip pueden ser mucho más baratas de producir y son mucho más versátiles que las etiquetas RF en microchip, ya
que pueden ser incorporadas en distintos
materiales y en la mayoría de los casos
son invisibles al ojo humano.
Hoy en día son pocos los desarrollos y
aplicaciones hechas a nivel mundial con
tecnología chipless, sin embargo los fundamentos científicos de esta tecnología la
postulan como una de las posibilidades
fuertes de identificación por radiofrecuencia especialmente por su bajo costo.
La tecnología chipless no persigue sustituir a la tecnología RFID actual sino obtener costes de fabricación menor que
permitan alcanzar otras aplicaciones
donde los requisitos de funcionamiento
sean mejores, como por ejemplo la cantidad de bits a intercambiar entre tag y
lector.
Ventajas de incorporar la RFID
en el envasado de alimentos
A continuación se señalan las principales
ventajas que le dan una mayor perspectiva de crecimiento y consolidación a los
desarrollos con tecnología RFID en el envasado de alimentos:
• Aporta trazabilidad de un envase o embalaje a lo largo de todos los procesos
de la cadena de suministro (recepción,
almacenamiento, ubicación, inventario,
expedición, etc.).
• Seguimiento de la cadena de frío.
• Minimiza los riesgos de contaminación
alimentaria.
• Optimiza los costes y la vida útil del producto.
• Ayuda a controlar la higiene de operarios y máquinas.
• Garantiza autenticidad y calidad frente
a las falsificaciones y manipulaciones.
• Garantiza la calidad y seguridad.
Bibliografía recomendada
AIDO (Instituto tecnológico de Óptica, Color e
Imagen), Informe sobre la tecnología RFID y la
impresión de etiquetas 2010.
AITEX (Instituto Tecnológico Textil), Informe investigación tecnología RFID Chipless 2010.
Comparativa Impresoras Intermec PM4i –
Toshiba S4X. Documentación técnica TAG
Ingenieros Consultores S.L.
Conclusiones de las Jornada sobre Innovación
Tecnológica. Envase y Embalaje. www.interempresas.net. Julio de 2009.
Curso de Fundamentos de la Tecnología RFID de
TeamRFID.com.
EPCglobal, 860MHz–930MHz Class I Radio
Frequency Identification Tag Radio Frequency &
P390_TERCERAS (Mary)
27/3/12
19:58
Página 197
Aplicaciones de la tecnología RFID en el envasado de alimentos
197
Logical Communication Interface Specification,
Dic. 2005.
EPCglobal, Regulatory status for using RFID in
the UHF spectrum, Sept. 2007.
Massachusetts Institute of Technology, Technical
Report: 13.56 MHz ISM Band Class 1Radio
Frequency Identification Tag Interface Specification, Feb. 2003.
Han Tao, Shi Yongan. Diciembre 2008.
Massachusetts Institute of Technology, Technical
Report: 860MHz–930MHz Class I Radio
Frequency Identification Tag Radio Frequency &
Logical Communication Interface Specification,
Nov. 2002.
How Do RFID tags Works?-INKODE International.
RFID implementation. Dennis E. Brown, 2006.
http://en.wikipedia.org/wiki/Printed_electronics.
RFID Magazine, Los aspectos físicos detrás de la
tecnología RFID, Mar. 2006.
EPCglobal, RFID & EPC Essentials.
GS1 DataMatrix. http://www.gs1.org.ar/docu
mentos/DATAMATRIX.pdf.
http://tagingenieros.com/menu_sup/articulos/
articulo4.php.
SmartCode, The EPC Network, 2003.
http://www.gs1pa.org/boletin/2007/diciembre/
boletin-dic07-art1.html.
Surface Acoustic Wave Based Radio Frequency
Identification Tags. Lin Wi.
http://www.gs1pa.org/boletin/2008/enero/
boletin-ene08-art1.html.
TAG Ingenieros. Sistema de trazabilidad alimentaria basado en la identificación RFID de envases
y pallets de material plástico. 2009. http://tagin
genieros.com/?q=node/34.
http://www.rfidpoint.com/noticias/implementa
cion-de-tecnologia-rfid/.
http://www.ti.com/rfid/docs/news/eNews/enews
vol43b.shtml.
Greene M. Radio frequency automatic identification system, Abril 1999. U.S. Patente No.
5,891,240.
Massachusetts Institute of Technology,
Protocol Specification for 900 MHz RFID Tag,
Feb. 2003.
Texas Instruments. LF 134 kHz vs. HF 13.56 MHz
for Livestock Identification.
Texas Instruments. TI UHF Gen2 Protocol, Jul.
2006.
Ward M, Van Kranenburg R, Backhouse G. RFID:
Frequency, standards, adoption and innovation,
May. 2006.
www.datamaxcorp.com.
P390_TERCERAS (Mary)
27/3/12
19:58
Página 198
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La funcionalidad de los “plásticos
convencionales”, utilizando films
renovables y compostables
Maribi Portal Diez
Resumen
Partiendo de una materia prima renovable, de plantaciones gestionadas mediante principios de silvicultura responsable, se obtiene la pasta de papel que,
mediante un proceso optimizado para
mejorar de forma significativa los resultados de su ciclo de vida, da lugar a las
películas NatureFlex™, con prestaciones
técnicas equivalentes a las de los plásticos
convencionales que se utilizan para envasar y/o embalar distintos productos. Las
propiedades técnicas de estas películas se
ven potenciadas cuando se utilizan en
combinación con otros biomateriales. Los
envases y/o embalajes renovables y compostables presentan muchas más opciones de final de vida que los plásticos
convencionales, una vez cumplida su misión de contener y conservar.
Introducción
En la industria alimentaria se utilizan
cantidades ingentes de embalajes, tanto
flexibles como rígidos o semirrígidos. La
mayoría de los productos que consumimos están embalados: cajas/bolsas de
galletas, café, leche, huevos, carne, pescado, frutas, etc. La materia prima de
estos envases/embalajes es muy variada,
pero un alto porcentaje está fabricado a
partir de materias primas derivadas del
petróleo y, por tanto, finitas. Dentro de
la gran variedad de envases y embalajes
que existen hoy en día, en el presente artículo sólo se contemplan los embalajes
flexibles y dentro de ellos los fabricados
a partir de materias primas renovables,
que además son compostables. La compostabilidad de estos materiales es un
parámetro importante, ya que da lugar
a opciones de final de vida distinta a la
incineración y/o vertedero de los plásticos convencionales.
Hoy en día ya existen en el mercado varios de estos materiales biodegradables y
compostables: termoplásticos a base de
almidón, de ácido poliláctico (PLA), policrapolactonas, películas de celulosa regenerada (NatureFlex™), etc. Cuando se
habla de estos biomateriales todavía se
sigue teniendo la percepción de que no
poseen las características técnicas de los
plásticos convencionales. Sin embargo, la
investigación ha llevado a desarrollar biofilms compostables que aportan características técnicas similares a las de los films
plásticos en una gran variedad de aplicaciones de envase y embalaje de alimentos.
Films plásticos convencionales
para embalaje flexible
Sus principales fuentes de materias primas
no son renovables. Un listado no exhaus-
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tivo de los más utilizados en el mundo del
envase y embalaje incluye: polietileno (PE)
lineal y de alta densidad; polipropileno (PP)
cast o biorientado; poliamida (PA), poliéster
(PET) y poliestireno (PS) orientado; policloruro de vinilo (PVC) y de polivinilideno
(PVDC); alumino (Al). Cada uno de estos
materiales aporta propiedades diferentes
(sellabilidad, barrera, tenacidad, resistencia
térmica, imprimabilidad, etc.). A veces se
utilizan solos y a veces se combinan con
otros plásticos para completar las necesidades finales de una determinada aplicación. Aproximadamente el 60% de los envases flexibles se encuentran en el mercado
en forma de laminados. En general, al
combinar materiales se consigue una reducción en el espesor final del envase, garantizando la misma resistencia y tenacidad. La laminación de estos materiales en
estructuras multicapa se realiza para obtener las mejores sinergias al combinar las
propiedades de los distintos materiales:
p. ej., uno de los films puede utilizarse por
su tenacidad y su buena sellabilidad, mientras que el otro aporta buena imprimabilidad, barrera y/o resistencia al calor. Algunos
ejemplos de laminados que se encuentran
en el mercado actual son: PET o OPP u OPA
con PE; PET/AL/PE; OPP/PE, PET/cPP;
OPP/OPP, etc. A los utilizadores finales les
gustaría poder disponer de todas las prestaciones y funcionalidad de los films plásticos convencionales, pero en un formato
más sostenible y a un precio adecuado.
NatureFlex™: películas
renovables y compostables
para embalaje flexible
Su materia prima es la pasta de madera
renovable (dissolving pulp), de planta-
ciones gestionadas por proveedores que
operan con programas de silvicultura sostenibles como el FSC o similares. Esta
pasta se somete a un complejo proceso
que empieza por su disolución y termina
en su regeneración, en forma de una especie de “papel transparente”.
Metalización opcional
Barnices barrera
y sellables
Capa central
de celulosa,
color opcional
Figura 1. Estructura básica de la película biodegradable y compostable NatureFlex™.
Después puede barnizarse o no dando
lugar a las distintas NatureFlexTM, cuyas
características específicas las hacen válidas para poder utilizarse en una amplia
gama de aplicaciones de envase y embalaje.
Una vez cumplido con su cometido de
contener y preservar, pueden compostarse, cerrando así su ciclo de vida.
Propiedades técnicas de la
NatureFlex™
Las principales características técnicas que
hacen de la NatureFlexTM una película de
embalaje especial son:
• Amplia gama de barrera a la humedad.
• Barrera al oxígeno y a los gases.
• Barrera microbiana.
• Barrera a los aromas.
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La funcionalidad de los “plásticos convencionales”, utilizando films renovables y compostables
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• Alta transparencia. También en colores
y metalizada.
• Resistencia a grasas y aceites.
• Resistencia térmica hasta los 230 ºC.
• Excelente maquinabilidad (amplio rango
de sellado, sellados pelables, antiestática, retención del plegado, fácil de imprimir).
• Certificada como compostable en distintos entornos de biodegradación, incluida la digestión anaeróbica y también
el compostaje doméstico e industrial de
acuerdo con las normativas EN13432 y
ASTM D6400.
Foto 1. Aplicaciones de la NatureFlex™ en confitería.
• Firmemente basada en recursos renovables.
• Compatible con otros bioplásticos.
Sin embargo, no es un termoplástico y,
por tanto, ni proporciona sellados “soldados” ni posee capacidad termoformable. Tampoco es altamente resistente
a la humedad.
Foto 2. Aplicaciones de la NatureFlex™ en panadería
Sus principales aplicaciones se encuentran
en:
• Confitería, incluyendo caramelos, donde
su capacidad de retorcido/plegado es un
parámetro clave (foto 1).
• Panadería, tanto en flow-pack como en
ventanas de bolsas (foto 2).
Foto 3. Aplicaciones de la NatureFlex™ en productos secos.
• Productos secos, como pastas, cereales,
frutos secos, etc. (foto 3).
• Infusiones y derivados, tanto para sobre
individual como para la envoltura de las
cajas (foto 4).
• Productos frescos. La permeabilidad al
vapor de agua de algunas de las
NatureFlex™ juega un papel importante
en estas aplicaciones (fotos 5a y 5b).
Foto 4. Aplicaciones de la NatureFlex™ en infusiones.
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• Asociada a otros biopolímeros (biolaminación) para alcanzar todas las características técnicas que requieren determinadas aplicaciones (como ocurre
en la práctica cuando se utilizan plásticos convencionales) (fotos 6a, 6b
y 6c).
• Sus propiedades barrera son incluso mejores para la NatureFlex™, especialmente al oxígeno (gráficos 1d y 1e).
Brillo
ASTM D2457
150
100
50
0
NatureFlex NK
Foto 5a y 5b. Aplicaciones de la NatureFlex™ en
productos frescos.
PET
Gráfico 1a. Comparativa de la característica técnica
brillo entre el PET (plástico convencional) y la
NatureFlex™ (bioplástico compostable).
Opacidad
ASTM D1003
5
4
Fotos 6a, 6b y 6c. Aplicaciones de la NatureFlex™
en laminación con otros biomateriales.
3
2
1
0
Plásticos convencionales y
NatureFlex™
Teniendo en cuenta las propiedades técnicas de la Natureflex™, el film plástico
convencional al que más se asemeja es el
poliéster orientado (oPET):
• En cuanto a las propiedades ópticas, los
dos films poseen una opacidad y brillo
similares y los dos son altamente transparentes (gráficos 1a y 1b).
• Los dos son fáciles de imprimir.
• Su resistencia térmica es muy similar,
hasta los 230 ºC (gráfico 1c).
NatureFlex NK
PET
Gráfico 1b. Comparativa de la característica técnica
opacidad entre el PET y la NatureFlex™.
Por tanto, la NatureFlex™ puede sustituir
al oPET en cualquiera de sus aplicaciones:
como capa externa en laminados, impresos normalmente en reverso, tanto
para pouches como en envase vertical o
flow-wrap; en el centro de laminados
para reemplazar al aluminio (versión metalizada); en aplicaciones horneables,
tanto en flow-wraps como en tapas de
barquetas.
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La funcionalidad de los “plásticos convencionales”, utilizando films renovables y compostables
203
Comparativa de
comportamiento de envases
realizados con plásticos
convencionales y los que
utilizan biomateriales
Temperatura máxima
de utilización ºC
250
200
150
100
50
0
NatureFlex PLA
PET
TPS
BOPP
Gráfico 1c. Comparativa de la característica técnica
resistencia térmica entre el PET y la NatureFlex™.
Hoy en día los bioplásticos pueden reemplazar a los plásticos convencionales en
la mayoría de los envases para productos
alimenticios. A continuación se analizan
algunos ejemplos de esta posible sustitución:
Envase para infusiones
Permeabilidad H2O
38 ºC, 90% RH
20
15
10
5
0
NatureFlex NK
PET
Gráfico 1d. Comparativa de la característica técnica
permeabilidad al vapor de agua entre el PET y la
NatureFlex™.
Foto 7. Ejemplo práctico para infusiones.
El envase es una estructura laminada
realizada en base PET con impresión en
reverso y que requiere:
• Una superficie estable y fácil de imprimir.
• Alta transparencia y brillo.
Barrera O2
23 ºC, 50% RH
• Alta resistencia al calor que permita su
paso a través de toda la estructura para
obtener altas fuerzas de sellado.
80
60
40
• Buenas propiedades barrera para aumentar la vida media del producto envasado.
20
0
NatureFlex NK
PET
Gráfico 1e. Comparativa de la característica técnica
permeabilidad oxígeno entre el PET y la NatureFlex™.
Como hemos visto en capítulos anteriores, todas estas propiedades técnicas
aportadas por el PET se verían también
cumplidas utilizando la NatureFlex™.
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Retos medioambientales de la industria alimentaria
204
Envase para café
Para preservar todos los requisitos mencionados, el envase para café requiere
unas altas características técnicas que
convencionalmente se consiguen utilizando una estructura triple (figura 2) a
base de:
• PET transparente en el exterior del triplex que aporta rigidez, resistencia térmica y buena imprimabilidad.
Foto 8. Ejemplo práctico para café.
El café es un producto de alta vida media,
normalmente entre 12 y 18 meses, pudiendo llegar a 24. Su aroma es un parámetro importante que debe conservarse
hasta la apertura del paquete por parte
del consumidor. El producto, tanto molido como en grano, es muy sensible,
tanto a la humedad como al oxígeno y su
presencia puede alterar el sabor del café.
Contiene aceites esenciales y es sensible
a la luz, que puede afectar también al
aroma y al gusto.
• PET metalizado u hoja de Al en el
centro, por su barrera a la humedad, la
luz, los gases y los aromas, para evitar
cualquier descomposición o cambio en
la forma y el aroma del café envasado.
Los objetivos de cualificación en “hoja
plana” para este tipo de producto son:
- Barrera a la humedad < 1 g/m2/24 h
(38 ºC, 90%HR).
- Barrera al O2 < 1 cm3/m2/24 h (23 ºC,
50%HR).
Se habla de “hoja plana” porque a
veces estos valores no son exactamente
iguales cuando se trata de un envase ya
conformado.
• PE en el interior, para conseguir la tenacidad que requiere el envase, así como no
• Rigidez
• Resistencia térmica
• Imprimabilidad
• Barrera a la humedad
• Barrera a la luz
• Barrera a gases y aromas
• Tenacidad
• Sellabilidad
• Integridad del sellado
Figura 2. Estructura triplex convencional para café.
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La funcionalidad de los “plásticos convencionales”, utilizando films renovables y compostables
205
sólo una buena fuerza de sellado, sino
también una completa integridad del
mismo. El PE también aporta una buena
sellabilidad a través del polvo y una alta
resistencia al impacto y a los pinchazos.
La estanqueidad del sellado impide:
- El ingreso de oxígeno, permitiendo
que el café esté fresco.
- El paso de humedad, consiguiendo
que el café se mantenga seco y en
forma de polvo hasta su consumo.
- Que se pierda el aroma del café, que
debe permanecer en el interior hasta
el momento en que el consumidor
abra el paquete.
La alternativa “bio” a este envase también sería un triple laminado con los componentes siguientes:
• NatureFlex™ transparente en el exterior
que, al igual que el PET, aporta rigidez,
resistencia térmica e imprimabilidad.
• NatureFlex™ metalizado en el centro,
que proporciona la barrera necesaria a la
humedad, la luz, los gases y los aromas.
• Film de biopolímero en el interior del triplex que aporta una tenacidad, sellabilidad
e integridad del sellado similar a la que
aporta el PE en el envase convencional.
Como puede observarse en el gráfico adjunto, los objetivos de cualificación de barrera en “hoja plana” se consiguen con
esta estructura biodegradable y compostable, tanto a la humedad como al oxígeno (gráfico 2).
La estructura formada por NatureFlex™
(NK), NatureFlex™ metalizado (NKM) y
biopolímero sellante (TPS) se asemeja, especialmente respecto al oxígeno, a la estructura convencional utilizada para este
tipo de producto formada por PET/Al/PE, y
es superior a la del PET/PET met/PE.
Esto significa que los biofilms ya pueden
competir directamente con los films plásticos convencionales, incluso en el caso
de aplicaciones muy técnicas, como la del
envasado de café.
Para obtener las características técnicas
que precisa la conservación de un deter-
16
14
Barrera humedad
(38 ºC, 90% HR)
12
Barrera oxígeno
(23 ºC, 50% HR)
10
8
6
4
2
0
PET/Alu/PE
PET/Met PET/PE
NK/NKM/TPS
Gráfico 2. Características técnicas barreras para estructuras realizadas con films plásticos convencionales y con
biomateriales flexibles.
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Retos medioambientales de la industria alimentaria
206
minado alimento hay que combinar distintos tipos de biofilms, como se hace
en la actualidad con los films plásticos
convencionales. Algunos ejemplos más
de cómo se consigue potenciar las características técnicas de un biomaterial
individual cuando se combina con otros
son:
Laminación con cartón
Patatas fritas
Foto 10. Ejemplo práctico de laminación con cartón.
En sustitución del PET, metalizado o transparente para usos decorativos, como las
cajas de bombones o de galletas. Se imprime con los mismos sistemas de tintas
que el material estándar. Pero además:
• Está libre de estática.
• Es fácil de cortar.
• Y es compostable y reciclable.
Foto 9. Ejemplo práctico para patatas fritas.
Bioetiquetas en envases “naturales”
La estructura de este envase es un laminado triple formado por:
• Papel, que aporta el aspecto y “tacto”
natural.
• NatureFlex™ metalizado en el centro
como barrera a la luz, la humedad y los
gases.
• Film de biopolímero en el interior que
aporta tenacidad e integridad del sellado.
• El triplex está certificado como compostable según la ASTM D6400 (equivalente a la EN 13432 europea).
Foto 11. Ejemplo práctico de etiquetas.
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La funcionalidad de los “plásticos convencionales”, utilizando films renovables y compostables
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• La NatureFlexTM utilizada puede ser
transparente, blanca o metalizada.
Sus características técnicas más importantes son:
• Se imprime con los mismos sistemas de
tintas que los materiales “plásticos convencionales”.
• Excelente barrera a la humedad, gases
y aromas debido a la presencia de la
NatureFlex™ NK, que es el film transparente de mayor barrera disponible en el
mercado.
• Y como para todas las NatureFlexTM,
están libres de estática, son fáciles de
cortar y están certificadas como compostables.
NatureFlex™ N913
Algunas de las estructuras mencionadas
en los ejemplos anteriores podrían haberse “simplificado” con este nuevo desarrollo, la NatureFlex™ N913, que combina dos “biomateriales”. Su estructura
es como la indicada en la figura 3.
Esta estructura está certificada como
compostable de acuerdo con la normativa
EN 13432, al menos el 50% de su composición es a base de materias primas renovables y es apta para contacto con alimentos.
• Integridad de sellado en la cara interior
de la estructura por la presencia del biopolímero.
• Fácilmente imprimible en la cara exterior (NatureFlex™ NK).
• Antiestática (NatureFlex™ NK).
• Resistente a grasas y aceites (NatureFlex™
NK).
• Puede reemplazar a los laminados tipo
PET/PE, sin necesidad de adhesivo.
Además puede reducirse el espesor del
envase en algunas aplicaciones específicas.
Sus principales aplicaciones son:
• Tanto en máquinas verticales como horizontales o como lidding.
Barniz NK
Capa central de celulosa regenerada
Barniz NK
Capa sellante de biopolímero
(sin adhesivos)
Figura 3. Estructura de la NatureFlex™ N913.
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Retos medioambientales de la industria alimentaria
208
• En sustitución de laminados o simplificación de estructuras complejas.
gracias a los programas llamados de “compensación” implementados:
Los principales mercados se encuentran
en: cárnicas, productos lácteos y alimentos secos.
• Tres plantaciones de árboles en UK. Se
ha elegido la reforestación porque los
bosques absorben gran cantidad de
CO2.
Atributos medioambientales
de la NatureFlex™
• Donación de hornos solares en África
en lugar de la utilización de energía obtenida a partir de recursos fósiles cuya
quema produce CO2.
Huella de carbono
La huella de carbono es la medida de los
gases con efecto invernadero emitidos a la
atmósfera de forma directa o indirecta en
la fabricación de la NatureFlex™. Se mide
en masa de CO2 o CO2 equivalente. Una
vez medida permite “compensar” estas
emisiones. Desde que en el 2007 se realizó
el primer ACV, la huella de carbono de las
películas barnizadas NatureFlex™ es cero,
• Y la creación de una unidad de digestión anaeróbica en Holanda, que también compensa las emisiones.
Análisis del ciclo de vida (ACV)
El ACV es más complejo y completo que
la huella de carbono, ya que tiene en
cuenta muchos parámetros ambientales.
Los resultados del último ACV realizado
110
Abiótico
100
Acidificación
Eutrofización
90
Potencial calentamiento
global
80
Potencial creación
oxidantes fotoquímicos
70
Energía primaria
60
Agua neta
50
2006
2010
Gráfico 3. Comparativa de resultados de distintos parámetros tenidos en cuenta durante el análisis del ciclo
de vida de la NatureFlex™.
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La funcionalidad de los “plásticos convencionales”, utilizando films renovables y compostables
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el año pasado (gráfico 3) demuestran mejoras significativas en los distintos parámetros medidos. La asesoría externa,
junto con el software desarrollado internamente por Innovia Films, permite evaluar e identificar áreas de mejora y controlar los procesos.
Opciones de final de vida en
comparación con las de los
films plásticos convencionales
bién puede incinerarse. Además está certificada como compostable en distintos
entornos de biodegradación, incluida la
digestión anaerobia y el compostaje,
tanto doméstico como industrial. Así
pues, los biofilms compostables en general y la NatureFlex™ en particular, presentan alternativas de final de vida que
contribuyen a la sostenibilidad del medio
ambiente y que no aportan los films plásticos convencionales (gráfico 4).
Lo que queda en el cubo de basura una
vez reciclados nuestros residuos es:
Films de
Película
BOPP o PET NatureFlex™
• Restos de alimentos y embalaje flexible.
• Del 30 al 40% de los residuos urbanos
de la UE son alimentos o residuos de jardinería.
• Estos residuos pueden desviarse a la digestión anaerobia.
• Los embalajes compostables pueden seguir dicha recuperación orgánica.
• Cada tonelada de residuos orgánicos recuperada significa 1,5 toneladas de emisiones que se evitan. Además se producen 100 litros de biofuel y se reduce
la necesidad de fertilizantes sintéticos.
En cuanto a las opciones de final de vida,
la NatureFlex™ no es reciclable térmicamente, como no lo son los films plásticos
convencionales, aunque, como ellos, tam-
Reciclado
térmico
Compostaje
casero
Compostaje
Incineración
Digestión
anaerobia
(biogás)
Vertedero
(sólo última
opción)
Gráfico 4. Opciones de final de vida de los films plásticos convencionales (BOPP o PET) y las películas
NatureFlex™.
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Materiales en contacto con alimentos.
Nuevos retos
Raquel Sendón García, Ana Rodríguez Bernaldo de Quirós y
Perfecto Paseiro Losada
Introducción
Los materiales y objetos destinados a entrar en contacto directo o indirecto con
los alimentos comprenden un amplio
rango de productos: envases y embalajes,
cubiertos, vajillas, utensilios y accesorios
de cocina, contenedores, máquinas, materiales de procesado industrial, etc.
La transferencia de sustancias químicas
desde un material al alimento con el que
está en contacto se conoce con el nombre
de migración. La migración es un proceso
inevitable (si bien a veces sucede en tan mínima extensión que no se considera), predecible mediante las ecuaciones de difusión derivadas de la 2.ª ley de Fick y de la
ecuación de Arrhenius, siempre que se conozcan los parámetros clave que afectan
al proceso de difusión (p. ej.: coeficientes
de difusión del migrante en el/los material/es y en el alimento, coeficientes de partición del migrante entre material/es y el
alimento) y que depende del tipo de material (plástico, papel y cartón, adhesivo,
pintura, materiales multicapa, etc.), del tipo
de alimento (acuoso, alcohólico, graso), de
la naturaleza del migrante (peso molecular,
estructura, etc.), del tiempo y de la temperatura del contacto.
La migración plantea una serie de interrogantes: ¿qué sustancias están migrando
y en qué concentración aparecen en el alimento?, ¿constituyen un peligro químico
y son un potencial riesgo para la salud?,
¿modifican la composición y/o alteran las
características organolépticas de los alimentos?, ¿cómo deben regularse?
La preocupación por el fenómeno de la
migración y las consecuencias que puede
tener sobre la salud humana no es nueva;
como ejemplo, la limitación y/o prohibición de arsénico y especialmente plomo
en materiales de hojalata, soldaduras de
botes y latas de conservas, utensilios y vasijas, esmaltes y barnices, ruedas de piedra
para moler cereales, caucho para tetillas
de biberones y anillas y papel ya fue regulado tempranamente en España (Real
Decreto de 17 de septiembre de 1920).
Discutir la problemática de la migración
de todos los materiales de contacto alimentario está fuera del alcance de este
capítulo, por lo que nos vamos a centrar
en un par de ejemplos ilustrativos de los
más recientes y ampliamente utilizados:
aquellos basados en polímeros sintéticos,
como plásticos, recubrimientos (p.ej.: pinturas internas de latas o botes metálicos),
adhesivos o tintas de impresión (para la
cara externa de envases y embalajes), utilizando como modelo la reglamentación
de plásticos, pues aunque desde el punto
de vista legal se diferencia lo que es un
material y objeto plástico de lo que es una
pintura, adhesivo o tinta, la realidad es
que la problemática es muy parecida y es
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Retos medioambientales de la industria alimentaria
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de esperar que pronto confluyan en una
única y armonizada legislación.
Hoy en día la utilización de estos materiales y objetos para contacto alimentario
plantea nuevos retos relacionados con la
migración, retos que es necesario conocer
y abordar para garantizar la seguridad de
los alimentos.
Estos materiales en su estado terminado
están formados por un polímero de elevado
peso molecular, al que pueden añadirse aditivos y otras sustancias, que funciona como
principal componente estructural de los
mismos.
Un polímero es una sustancia macromolecular obtenida mediante reacción química por:
• Un procedimiento de polimerización,
como poliadición o policondensación, o
cualquier otro procedimiento similar, a
partir de monómeros y otras sustancias
de partida.
• Modificación química de macromoléculas naturales o sintéticas, o fermentación microbiana.
Los polímeros se construyen a partir de:
• Sustancias discretas, bien definidas,
como monómeros y otros bloques de
construcción,
y/o
• Sustancias de composición variable o
desconocida o complejos productos de
reacción, como prepolímeros u oligómeros reactivos.
Los aditivos son modificadores de las características del producto, que se añaden
para conseguir determinados efectos técnicos (antioxidantes, plastificantes, agentes
antiestáticos, espesantes, estabilizadores
del color, etc.).
¿Cuáles son las sustancias de
interés que pueden migrar
desde estos materiales
poliméricos?
Hay que considerar dos aspectos:
1. El material macromolecular o polímero, que es una estructura muy poco
reactiva, de elevado peso molecular [de
miles a millones de Daltons (Da)], inerte
y de baja solubilidad en los medios
acuosos y oleosos, lo que limita su posible transferencia desde el envase al
alimento. Además, aunque fuera ingerido, es fisiológicamente inactivo, pues
los compuestos con un peso molecular
superior a 1.000 Da no son asimilados
en el tracto intestinal. El polímero no
constituye un motivo especial de preocupación toxicológica.
2. Sustancias de bajo peso molecular
(< 1.000 Da) que permanecen en el
material de contacto, tales como residuos de la reacción de polimerización
(monómeros, prepolímeros y otras sustancias de partida), aditivos, productos
intermedios de reacción, productos de
descomposición, impurezas de las sustancias de partida usadas, etc. Algunas
de estas sustancias son todavía muy reactivas, en general solubles en los medios acuosos y/u oleosos propios de los
alimentos, fisiológicamente activas y
pueden migrar a los alimentos. Estas
sustancias constituyen un motivo de
preocupación y deben estar sometidas
a una evaluación del riesgo (AESAN,
2010 y Reglamento UE n.º 10/2011).
En la actualidad, todos los materiales y
objetos destinados a entrar en contacto
con alimentos están regulados a nivel de
la Unión Europea por el Reglamento
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Materiales en contacto con alimentos. Nuevos retos
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Marco (CE) n.º 1935/2004, cuya finalidad
es garantizar no sólo un elevado nivel de
protección de la salud y de los intereses
de los consumidores, sino también un
funcionamiento efectivo del mercado interior en relación con estos materiales
(para evitar que la disparidad de reglamentaciones nacionales pudiera dificultar
el libre comercio de alimentos a causa del
envase). En su artículo 3 establece como
requisito general que estos materiales han
de estar fabricados de conformidad con
las buenas prácticas de fabricación, y en
las condiciones normales o previsibles de
empleo no pueden ceder componentes
que puedan:
• Representar un peligro para la salud humana.
• Provocar una modificación inaceptable
de la composición o una alteración de
las características organolépticas de los
alimentos.
Las buenas prácticas de fabricación están
reguladas por el Reglamento UE n.º
2023/2006 y modificaciones.
Para los distintos grupos de materiales y objetos (tabla 1) se pueden establecer medidas específicas, entre ellas, una lista de
sustancias autorizadas para su fabricación,
especificaciones de pureza, condiciones especiales de uso, límites de migración, etc.
Actualmente, los únicos grupos para los
que la UE ha establecido medidas específicas son los materiales y objetos activos
e inteligentes, cerámica, plásticos y celulosa regenerada. El resto de los materiales
están sujetos a las reglamentaciones nacionales, cuando las hay, de los Estados
miembros.
La reglamentación sobre materiales plásticos, Reglamento (UE) n.º 10/2011 y modificaciones, se basa en el principio de la
“Lista positiva”, es decir, sólo las sustancias incluidas en la lista (actualmente más
de 900) pueden utilizarse intencionadamente en la fabricación de los materiales
plásticos.
La utilización de estas sustancias está condicionada por ciertas restricciones de empleo, destinadas a garantizar la salud de
los consumidores y la calidad de los alimentos, limitando los niveles de migración de los componentes de los materiales
plásticos a los productos alimenticios.
Estos límites son básicamente de dos
tipos:
Tabla 1. Lista de grupos de materiales y objetos para los que pueden establecerse
medidas específicas.
1) Materiales y objetos activos e inteligentes
2) Adhesivos
3) Cerámica
4) Corcho
5) Caucho
6) Vidrio
7) Resinas de intercambio iónico
8) Metales y aleaciones
9) Papel y cartón
10) Plásticos
11) Tintas de imprenta
12) Celulosa regenerada
13) Siliconas
14) Productos textiles
15) Barnices y revestimientos
16) Ceras
17) Madera
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Retos medioambientales de la industria alimentaria
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1. Límite de migración global (LMG).
Que fija la cantidad máxima de sustancias que el material puede ceder a los
alimentos en 10 mg/dm2 de superficie
de material o artículo (10 mg/dm2 de
material = 60 mg/kg de alimento, pues
se considera que 1 kg de alimento está
contenido en un envase cúbico con una
superficie de 6 dm2). Este límite evita
una modificación inaceptable en la composición de los productos alimenticios,
y como está referido a migrantes que no
son tóxicos, reduce la necesidad de
realizar un mayor número de ensayos de
límites específicos de migración. Es por
(1)
(2)
tanto un control eficaz y una medida de
la inercia del material.
2. Límite de migración específico (LME).
Es la cantidad máxima permitida de una
sustancia que puede ser liberada en los
alimentos. Se aplica a sustancias individuales y debe establecerse en base a la
evaluación de riesgos. Hoy en día la mayoría de las sustancias están evaluadas y
establecida su ingesta diaria tolerable
(mg/kg de peso corporal), multiplicando
este valor por 60 se establece el LME,
bajo la hipótesis de que una persona de
60 kg de peso corporal ingiere diariamente 1 kg de alimento que contiene
dicha sustancia.
(3)
(4)
(5)
(6)
Nombre de la
sustancia
Uso como
aditivo o
auxiliar de
polimerización
(sí/no)
Uso como monómero,
otra sustancia de
partida o
macromolécula
obtenida por
fermentación
microbiana (sí/no)
N.º de sustancia
para
MCA
N.º
de ref.
164
34.895
0000088-68-6 2-Aminobenzamida
Sí
No
165
23.200
74.480
0000088-99-3
Ácido o-ftálico
Sí
Sí
166
24.057
0000089-32-7
Anhídrido
piromelítico
No
Sí
167
25.240
0000091-08-7
2,6-Diisocianato de
tolueno
No
Sí
N.º
CAS
Figura 1. Vista parcial de la lista de sustancias autorizadas.
a
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Materiales en contacto con alimentos. Nuevos retos
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En ciertos casos se establece como restricción la cantidad máxima permitida de sustancia residual en el material.
La figura 1 muestra un ejemplo de cómo
está estructurada la lista de sustancias
autorizadas de monómeros, otras sustancias de partida, macromoléculas obtenidas por fermentación microbiana,
aditivos y auxiliares para la producción
de polímeros.
Existen excepciones para sustancias no incluidas en la lista, siendo de destacar:
• Los prepolímeros y sustancias macromoleculares naturales o sintéticas, y sus mezclas, si los monómeros o sustancias de
(7)
(8)
(9)
FRF
aplicable
(sí/no)
LME
(mg/kg)
LME (T)
(mg/kg)
(n.º de restricción
de grupo)
No
0,05
Sólo para uso en PET
para agua y bebidas
partida necesarios para sintetizarlos están
ya incluidos en la lista, que están autorizados cuando se usan como monómeros
u otras sustancias de partida.
• Las sustancias añadidas inintencionadamente (productos intermedios de reacción, productos de descomposición, impurezas de las sustancias de partida
usadas, etc.), también conocidas como
NIAS (acrónimo de la expresión inglesa
No Intentionally Added Substances) y
que pueden estar presentes en los materiales, y auxiliares de polimerización.
Ambos grupos de sustancias son muy complejos y para los que la evaluación del riesgo
(10)
(11)
Restricciones
y especificaciones
Notas
sobre la
verificación
de la
conformidad
1 mg/kg en el producto
final expresado como
grupo isocianato
(10)
No
No
No
0,05
(17)
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Retos medioambientales de la industria alimentaria
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no está realizada. La mayoría de estas sustancias cuando migran a los alimentos son
difíciles de identificar y más difíciles todavía
de cuantificar, pues no se dispone de patrones de las mismas, originando, mediante
las técnicas de análisis cromatográficas
usuales en los laboratorios de control, como
HPLC y GC, numerosos picos etiquetados
como “desconocidos”. El riesgo potencial
de todas estas sustancias debe ser evaluado
por el fabricante.
Ejemplos que ilustran la
problemática que plantean las
sustancias no listadas
prepolímeros y NIAS
El caso BADGE/NOGE
El problema del BADGE surgió a partir de
los años 90 cuando se detectó que estaba
migrando a los alimentos, no sólo la especie BADGE n = 0 en cantidades muy superiores al límite de migración establecido
en aquel momento (LME = 0,02 mg/kg),
sino también otras sustancias derivadas
del mismo y cuya naturaleza se desconocía. El problema del NOGE surgió posteriormente al detectarse que estaban migrando prepolímeros, no listados, y
productos derivados de los mismos.
BADGE es el acrónimo del término
Bisphenol A diglycidyl ether y la expresión
química que mejor define a esta serie de
compuestos se recoge en la figura 2.
Constituye una serie oligomérica que
contiene una unidad de repetición y en
la que “n” puede tomar diferentes valores (usualmente entre 0 y 20), cuando
“n” = 0, es decir, cuando no hay unidad
de repetición, se trata del primer com-
Bisphenol A epoxy resins
OH
O
O
CH3
CH3
O
O
O
CH3
n
O
CH3
n
Name
Mw
0
BADGE
340,4
1
BADGE n = 1
624,8
2
BADGE n = 2
909,1
n
Name
Mw
0
BADGE
312,4
1
NOGE 3 rings
474,5
2
NOGE 4 rings
636,7
3
NOGE 5 rings
798,4
4
NOGE 6 rings
961,1
Novolac epoxy resins (NOGE)
O
O
O
O
H
H
O
O
H
n
H
Figura 2. Estructuras químicas de las resinas epoxi tipo BADGE y NOGE.
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puesto de la serie, el de más bajo peso
molecular, y el que le da el nombre a la
misma. El resto de los compuestos de la
serie se suelen denominar con el nombre
de BADGE acompañado de “n” y su
valor correspondiente (cuando n = 1 se
conoce como BADGE n = 1, etc.). Otros
términos y sinónimos se usan para referirse a estos compuestos, tales como
Bisfenol A epoxi resinas y Poly (bisphenol
A –co– epichlorhydrin), que hace referencia a los monómeros a partir de los
cuales se sintetiza este grupo de sustancias, y que, dependiendo de las condiciones de reacción y de las proporciones
entre el bisfenol A y la epiclorhidrina, dan
lugar a resinas que prácticamente sólo
contienen la especie química n = 0 o a resinas conteniendo mezclas de oligómeros
con diferentes valores de “n”.
NOGE es el acrónimo del término ingles
Novolac glycidyl ethers, aunque otros términos son más conocidos y utilizados,
como Novolac epoxy resins o Epichlorohydrin-formaldehyde-phenol polymer,
este último haciendo referencia a los monómeros a partir de los cuales se sintetiza. La estructura idealizada que mejor
representa a esta serie oligomérica se recoge también en la figura 2, en la que
“n” puede tomar también diferentes valores, siendo el valor n = 0 el compuesto
más simple de la serie y que se conoce
como Bisphenol F diglycidyl ether (BFDGE).
Diferentes posiciones isoméricas en orto y
para son posibles (3 isomeros en o-o’, p-p’
y o-p en el caso del BFDGE), dando lugar
a una compleja mezcla de sustancias.
Los compuestos de mayor interés, desde
el punto de vista de la migración, en
ambas series son los compuestos de bajo
peso molecular (< 1.000 Da). Para las BA
epoxi resinas son tres compuestos y cinco
para las Novolac epoxi resinas, para las
que también es frecuente nombrarlas indicando el número de anillos.
Ambas series contienen dos o más grupos
glycidyl también llamado epoxi o epóxido.
La serie BA epoxi resinas mantiene siempre
la bifuncionalidad, si bien al aumentar el
valor de “n” incrementa la funcionalidad
del grupo OH, que a su vez es reactivo. En
la serie NOGE la funcionalidad es dos, sólo
cuando n = 0, volviéndose polifuncional
según incrementa el valor de “n”.
El grupo epoxi es un grupo muy reactivo,
reacciona con un elevado número de
grupos funcionales y sustancias químicas,
entre otras, alcoholes, fenoles, ácidos carboxílicos, anhídridos, aminas, ácidos inorgánicos, halogenuros de hidrógeno y
hasta con el agua.
Las resinas epoxi, di o polifuncionales,
cuando se utilizan como sustancias de partida, reaccionan con una serie de sustancias químicas, también polifuncionales, que
se denominan agentes de curado (agentes
de entrecruzado, endurecedores), tales
como aminas (alifáticas, cicloalifáticas, aromáticas), ácidos carboxílicos, anhídridos,
resinas fenólicas y un largo etcétera, para
formar un polímero termoestable, es decir,
una red rígida tridimensional insoluble, infusible y con unas propiedades que dan
lugar a numerosas aplicaciones de altas
prestaciones y en muy variados campos:
pegamentos y adhesivos, materiales y objetos plásticos, y recubrimientos (p.ej.: pinturas de la cara interna de pequeños envases metálicos destinados a contener
productos alimenticios: conservas de
origen tanto vegetal como animal, bebidas
refrescantes, bebidas alcohólicas, etc.), o
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de grandes tanques o conducciones (cemento, hierro) destinados a contener alimentos (agua, vino, aceite, etc.).
liberar ClH, lo que tendría efectos perjudiciales sobre las características del recubrimiento. La función de los compuestos
epoxídicos es reaccionar con el ClH para
evitar su acción.
Cuando las resinas epoxi reaccionan con
un agente de curado forman, a través de
un complejo proceso químico de crecimiento, una red tridimensional, el polímero termoestable, cuyas propiedades en
poco se parecen a las de las sustancias de
partida. Este polímero termoestable es el
que va a entrar en contacto con los alimentos, y en él pueden permanecer sin
reaccionar las sustancias de partida,
además de productos intermedios o colaterales a la reacción de polimerización que
pueden migrar a los alimentos.
Cuando el BADGE migra al medio acuoso,
reacciona con el agua y se hidroliza para
formar por apertura del anillo epoxi dos
productos de hidrólisis, evolucionando la
reacción hasta la formación del segundo
producto (figura 3). En definitiva, para
comprobar el cumplimiento con la legislación de aquel momento, se buscaba el
BADGE en los alimentos o simulantes,
porque estaba listado, pero este no aparecía porque se transformaba, y los productos de hidrólisis, como no se conocían, no se buscaban.
Las epoxi resinas también se pueden utilizar como aditivos de otros materiales
poliméricos, p.ej.: en recubrimientos de
PVC, que durante su aplicación pueden
Cuando el BADGE se utiliza como aditivo
en PVC (y en aquel momento no estaba
BADGE
O
O
CH3
O
O
CH3
H2 O
BADGE. H2O
OH
O
CH3
O
O
OH
CH3
H2 O
BADGE. 2H2O
HO
OH
CH3
HO
O
O
CH3
Figura 3. El BADGE y sus productos de hidrólisis.
OH
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autorizado explícitamente para tal fin), reacciona con el ácido clorhídrico para
formar las clorhidrinas por apertura del
anillo epoxi (figura 4). Además de estos
dos nuevos compuestos que pueden migrar a los alimentos, cuando dicha migración se produce a un medio acuoso, la
primera clorhidrina (BADGE.ClH) reacciona para formar el correspondiente producto de hidrólisis (figura 5).
En el caso de las resinas NOGE, además
de no estar listadas como tal, pues se consideraba que estaban autorizadas porque
los monómeros que se utilizaban en algún
paso de su proceso de síntesis (fenol, formaldehído y epiclorhidrina) estaban autorizados, pueden originar una problemática similar a la del BADGE, pero mucho
más compleja debido a los numerosísimos
compuestos (sólo para el BFDGE con sus
tres isómeros son posibles 18 nuevos
compuestos).
En definitiva, una sustancia que estaba listada (BADGE n = 0), puede dar lugar a un
problema analítico de seis nuevos y potenciales migrantes, en su momento desconocidos, a los que podríamos añadir los
BADGE n = 1 y 2, que no estaban ni están
listados.
Conocer y solucionar la problemática que
plantearon estos compuestos llevó muchos
años de trabajo (identificación de los
nuevos migrantes, cinéticas de hidrólisis,
desarrollo de métodos analíticos para su
determinación, estudios toxicológicos, reformas legales, etc.) (Paseiro et al., 1991,
1992, 1993, 1997; Simal Gándara et al.,
Recientemente ha sido objeto de atención
un producto de reacción o descomposición, el ciclo-di-BADGE (figura 6).
O
O
CH3
O
O
CH3
CIH
BADGE. CIH
CI
O
CH3
O
O
OH
CH3
CIH
BADGE. 2CIH
CI
CI
CH3
HO
O
O
CH3
Figura 4. Productos de reacción del BADGE como aditivo en PVC.
OH
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BADGE. CIH
CI
O
CH3
O
O
OH
CH3
H2O
BADGE. CIH.H2O
CI
HO
CH3
HO
O
O
OH
CH3
Figura 5. Producto de hidrólisis del BADGE.ClH en medio acuoso.
O
O
HO
OH
O
O
Figura 6. Estructura del ciclo-di-BADGE.
1992; Vieitez et al., 2001; Lopéz-Cervantes
et al., 2003). Hoy en día ambas están reguladas por el Reglamento (CE) n.º
1895/2005, el BADGE y sus derivados con
las limitaciones allí impuestas, y el NOGE y
BFDGE prohibidos.
Migración de fotoiniciadores desde
tintas de imprenta
Los fotoiniciadores son sustancias químicas
que absorben energía lumínica, radiación
ultravioleta o visible, pasan a un estado ex-
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citado y forman radicales libres. Los radicales libres son especies químicas muy reactivas capaces de iniciar una reacción de
polimerización, la cual progresa rápidamente mediante la propagación de radicales libres hasta la finalización del proceso,
cuando el polímero está construido.
La mayoría de los fotoiniciadores que se
utilizan comercialmente absorben radiación en la región ultravioleta y son utilizados para producir numerosos materiales
destinados a entrar en contacto con alimentos: tintas de impresión, recubrimientos, adhesivos, sellantes, etc.
Las tintas de impresión de curado ultravioleta son formulaciones muy complejas que
contienen: pigmentos o colorantes, un sistema reactivo integrado principalmente
por monómeros (sustancias químicas bien
definidas), oligómeros o prepolímeros
(mezclas complejas de composición variable o desconocida, o productos de reacción complejos), a veces llamados resinas
y capaces de sufrir el proceso de polimerización, diluyentes reactivos y aditivos destinados a tener un efecto técnico en la
tinta y entre ellos los fotoiniciadores, componentes esenciales de este tipo de formulaciones que son añadidos en un rango de
concentración del 1 al 20%.
Estas tintas son ampliamente utilizadas
para imprimir la cara externa de envases
alimentarios, es decir, la cara no destinada
a entrar en contacto directo con los alimentos. El sustrato de impresión puede ser
muy diverso (metal, plásticos rígidos o flexibles, papel y cartón, etc.). Tras el proceso
de polimerización (también llamado curado, pues se trata de la formación de polímeros altamente entrecruzados o termoestables), las sustancias químicas que no
han participado en dicho proceso permanecen dentro de la red polimérica, p.ej.:
aditivos, monómeros, oligómeros, fotoiniciadores y otras sustancias químicas formadas durante el proceso de curado (productos intermedios de reacción, productos
de reacciones colaterales, productos de degradación, etc.).
Hasta hace pocos años, desde el punto de
vista de la seguridad alimentaria, no se
prestaba especial atención a la presencia
de estas sustancias de la cara externa de
los envases, pues se pensaba que prácticamente no había riesgo de que pasaran
a los alimentos. Sin embargo, hoy en día
y básicamente a raíz de las recientes
alertas surgidas por la presencia de fotoiniciadores en los alimentos, concretamente el ITX en alimentos infantiles en
2005 (EFSA, 2005, 2007) y la benzofenona y 4 metilbenzofenona en productos
de panadería y bollería en 2009 (EFSA,
2009a, 2009b), sabemos que el riesgo
está ahí y debe ser evaluado.
Por su mecanismo de acción, los fotoiniciadores se clasifican en dos grandes grupos:
Tipo I (fotodisociación o fotorruptura),
que son aquellos que en el estado excitado disipan el exceso de energía mediante una ruptura homolítica de enlace
formando dos radicales libres destinados
a iniciar el proceso de polimerización, y
Tipo II (fotosensibilización o fotoabstracción), que originan un radical libre que
necesita de un coiniciador (generalmente
una amina) para iniciar el proceso de polimerización.
Los fotoiniciadores tipo II retornan del estado excitado al estado fundamental formando el mismo compuesto, el cual permanece en la superficie impresa. Los
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memente reactivos, por lo que pueden reaccionar con otros componentes de la
formulación, p.ej.: reacciones colaterales
a las de polimerización, para formar
nuevos productos de bajo peso molecular
que pueden permanecer en la superficie
impresa y, por tanto, migrar a los alimentos (figura 7). Es importante determinar qué nuevos compuestos se están
formando y en qué proporción permanecen en la superficie impresa.
fotoiniciadores que originaron las alertas
alimentarias pertenecen a este grupo.
Los fotoiniciadores tipo I, por el contrario,
retornan al estado fundamental formando compuestos que no se encontraban en la formulación original y que
hasta ahora no han sido investigados
como posibles migrantes.
Por otro lado, los radicales libres de
ambos tipos de fotoiniciadores son enor-
Type I (photodissociation, photocleavage)
2,2 dimethoxy- 1,2 diphenylethanone
H3C
H 3C
O
O
?
*
H 3C
O
O
CH3
hv
O
+
C
CH3
H3C
O
O
O
Dimethoxymethyl benzene
O
C
+
O
CH3
O
?
O
Benzaldehyde
CH3
?
Migración
Type II (photosensitization, photoabstraction)
Benzophenone
O
O
*
Coinitiator
N
hv
OH
R
CH3
R
CH
N
H3C
C
CH3
+
H3 C
Figura 7. Clasificación de fotoiniciadores.
¿Cómo migran las sustancias
químicas de la superficie
impresa a los alimentos?
Existen tres posibles caminos:
1) A través del sustrato sobre el que son
aplicados, siempre que este lo permita
(p. ej.: films plásticos, papel y cartón) y
no actúe o esté interpuesta una barrera
funcional (p. ej.: metales y vidrio). Este
proceso, conocido como difusión, comienza en el momento de la impresión
y continúa durante el almacenamiento
del material, el proceso de envasado
del producto alimenticio y la vida útil
del alimento.
2) Por repinte en la pila o el rollo. Cuando
el material de envase se apila (p. ej.: láminas de metal, papel y cartón) o se
enrolla (p. ej.: bobinas de films plás-
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ticos) para su almacenamiento hasta
posterior uso, la cara externa entra en
contacto con la cara interna y mediante difusión las sustancias químicas
pasan de una a otra cara. Cuando se
envasa el producto alimenticio, las sustancias migran desde la cara interna
contaminada al alimento.
3) A través de la fase vapor. Aunque la
mayoría de estas sustancias no se
pueden considerar volátiles, pues
tienen presiones de vapor del orden de
10-3 mm de Hg o inferiores, parcialmente se volatilizan, y desde esta fase
de vapor difunden a los alimentos. En
unos casos, al propio alimento envasado (p. ej.: productos de panadería,
bollería, cereales en copos, productos
que usualmente van envueltos en un
film de poliolefina y protegidos por un
envase secundario de cartón impreso);
La presencia en los alimentos de estos migrantes constituye un riesgo para la salud
del consumidor que debe ser conocido. La
migración de fotoiniciadores, la posibilidad
de la misma a través de la fase vapor (figura 8) y las cinéticas de migración son
para ciertos casos conocidas (Pastorelli et
al., 2008; Sanches-Silva et al., 2008a,
2008b, 2008c, 2009; Rodríguez-Bernaldo
de Quirós et al., 2009; Koivikko et al.,
2010).
Nombre
18,00
Concentración (mg/kg)
también es posible que migre a otros
productos alimenticios que son almacenados conjuntamente con productos
cuyos envases son la fuente del fotoiniciador; a posteriori, y si no se conoce
la historia de almacenamiento, es prácticamente imposible explicar cómo ha
aparecido un fotoiniciador en un alimento envasado con un material de
envase que no lo contenía.
Vap. Press.
bp
ºC
(mmHg) 25 ºC
16,00
4-hidroxybenzophenone
155
1,00E –0,5*
14,00
Methyl-2-benzoylbenzoate 351
1,53E –0,5*
Benzophenone
305
8,20E –0,5*
2-hydroxybenzophenone
130
4,39E –0,5*
4-methylbenzophenone
328*
1,94E –0,5*
4-benzoylbiphenyl
420
3,11E –0,5*
12,00
10,00
8,00
6,00
4,00
2,00
0,00
CAKE
CEREAL
PASTA
RICE
Porosity (%)
30,6
BREAD
35,9
8,9
3,7
4,8
Fat (%)
11,6
7,0
3,2
1,1
0,5
Nota: * Estimado
Figura 8. Migración a los alimentos a traves de la fase de vapor.
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Para resolver esta compleja problemática
es necesario desarrollar una metodología
basada en:
• Identificar los fotoiniciadores, pero fundamentalmente sus productos de descomposición y nuevos productos formados por reacciones colaterales durante
el proceso de polimerización.
• Desarrollar los métodos analíticos apropiados para su determinación en envases,
alimentos y simulantes de alimentos, así
como determinar la extensión de la migración.
• Establecer los parámetros clave que
condicionan los procesos de migración
por las tres vías antes indicadas, con especial énfasis en la tercera, y modelar,
en base a los datos obtenidos, el proceso de migración para realizar estimaciones teóricas de la migración.
Conclusiones
Prepolímeros de bajo peso molecular y
sustancias no añadidas intencionalmente
(NIAS), es decir, sustancias no listadas,
deben ser objeto de especial atención,
para desarrollar metodologías que permitan conocer su naturaleza y llevar a
cabo su determinación y, en la medida
que se conozca su identidad, ser sometidas a evaluación del riesgo.
En la migración de sustancias que no se encuentran en contacto directo con el alimento (p. ej.: tintas de impresión) es posible
y debe realizarse un especial estudio sobre
la migración a través de la fase vapor.
Bibliografía recomendada
AESAN (Agencia Española de Seguridad
Alimentaria y Nutrición). Informe del Comité
Científico de la Agencia Española de Seguridad
Alimentaria y Nutrición (AESAN) sobre las directrices generales respecto a las condiciones que
deben cumplir los materiales poliméricos de envasado de alimentos para ser sometidos a radiaciones ionizantes 2010.
(http://www.aesan.msc.es/AESAN/docs/docs/e
valuacion_riesgos/comite_cientifico/45_Radiaciones_Ionizantes_12_1.pdf).
EFSA. Press release: EFSA provides advice on
the safety of itx: itx considered of low health
concern 2005.
(http://www.efsa.europa.eu/en/press/news/afc
051209.htm).
EFSA. Statement of the Scientific Committee/
Scientific Panel: Scientific Statement of the
Panel on food additives, flavourings, processing aids and materials in contact with food
on a request from the Commission related to
an update on the hazard assessment of 2-isopropyl thioxanthone (itx) in food contact materials 2007.
(http://ww.efsa.europa.eu/en/efsajournal/pub/
1064.htm).
EFSA. EFSA statement on the presence of
4-methylbenzophenone found in breakfast cereals. The EFSA Journal 2009; 243:1-19.
(http://www.efsa.europa.eu/en/efsajournal/pu
b/243r.htm).
EFSA Toxicological evaluation of benzophenone 2009b.
(http://www.efsa.europa.eu/en/efsajournal/pu
b/1104.htm).
Koivikko R, Pastorelli S, Rodríguez-Bernaldo de
Quiros A, Paseiro-Cerrato R, Paseiro-Losada P,
Simoneau C. Rapid multi-analyte quantification
of benzophenone, 4-methylbenzophenone and
related derivatives from paperboard food packaging. Food Additives & Contaminants: Part A
2010; 27(10):1.478-86.
López-Cervantes J, Paseiro-Losada P. Determination of bisphenol A in, and its migration
from, PVC stretch film used for food packaging. Food Additives and Contaminants 2003;
20(6):596-606.
Paseiro Losada P, López Mahía P, Vázquez
Odériz L, Simal Lozano J, Simal Gándara J.
Sensitive and rapid Reversed Phase High
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27/3/12
19:58
Página 225
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225
Performance
Liquid
ChromatographyFluorescence method for determining
Bisphenol A Diglycidyl Ether in Aqueous Based
Food Simulants. Journal of the Association of
Official Analytical Chemists J Assoc Off Anal
Chem 1991; 74(6):925-8.
Paseiro Losada, Paz Abuín S, López Mahía P,
Simal Gándara J, Simal Lozano J. Kinetics of
the hydrolysis of bisphenol F diglycidyl ether in
water-based food simulants . Comparison with
bisphenol A diglycidyl ether. Journal of
Agricultural and Food Chemistry 1992; 40
(5):868-72.
Paseiro Losada P, Paz Abuín S, López Mahía P,
Simal Gándara J, Simal Lozano J. Kinetics of
the hydrolysis of bisphenol A diglycidyl ether
(BADGE) in water-based food simulants.
Implications for legislation on the migration of
BADGE-type epoxy resins into foodstuffs.
Fresenius' Journal of Analytical Chemistry
1993; 345:527-32.
Paseiro Losada P, Pérez Lamela,C, López Fabal
MF, Sanmartín Fenollera P, Simal Lozano J. Two
RP-HPLC sensitive methods to quantify and
identify Bisphenol A Diglycidyl Ether and its hidrolysis Products. 1. European union aqueous
food simulants. Journal of Agricultural and
Food Chemistry 1997; 45:3.493-500.
Pastorelli S, Sanches-Silva A, Cruz JM,
Simoneau C, Paseiro Losada P. Study of the migration of benzophenone from printed paperboard packages to cakes through different
plastic films. European Food Research and
Technology 2008; 227(6):1.585-90.
Pérez-Lamela C, Paseiro-Losada P, CortizasCastro D, Rodríguez-Hergueta A, SimalLozano J. Isolation and Characterization of
BADGE hydrolysis products. International
Journal of Environmental and Analytical
Chemistry 2002; 82(3):123-32.
Real Decreto de 17 de septiembre de 1920,
Instrucciones técnicas para la calificación de
los alimentos, papeles, aparatos, utensilios y
vasijas que se relacionan con la alimentación.
La Gaceta de Madrid 1920; 273:1.192-6.
Reglamento (UE) n.º 10/2011 de la Comisión,
de 14 de enero de 2011, sobre materiales y
objetos plástcios destinados a entrar en con-
tacto con alimentos. DOUE L 338 de 15 de
enero de 2011; 4-17.
Reglamento (CE) n.º 1935/2004 del
Parlamento Europeo y del Consejo, de 27 de
octubre de 2004, sobre los materiales y objetos destinados a entrar en contacto con alimentos y por el que se derogan las Directivas
80/590/CEE y 89/109/CEE. DOUE L 338 de 13
de noviembre de 2004; 1-88.
Reglamento (CE) n.º 1895/2005 de la
Comisión, de 18 de noviembre de 2005, relativo a la restricción en el uso de determinados
derivados epoxídicos en materiales y objetos
destinados a entrar en contacto con productos
alimenticios.
Reglamento (CE) n.º 2023/2006 de la
Comisión, de 22 de diciembre de 2006, sobre
buenas prácticas de fabricación de materiales
y objetos destinados a entrar en contacto con
alimentos. DOUE L 384 de 29/12/2006; 75-8.
Rodríguez-Bernaldo de Quirós A; PaseiroCerrato R, Pastorelli S, Koivikko R, Simoneau C,
Paseiro-Losada P. Migration of Photoinitiators by
Gas Phase into Dry Foods. Journal of Agricultural
and Food Chemistry 2009; 57:10.211-5.
Sanches-Silva A, Pastorelli S, Cruz JM, Simoneau
C, Castanheira I, Paseiro-Losada P. Development
of an analytical method for the determination
of photoinitiators used for food packaging materials with potential to migrate into milk.
Journal of Dairy Science 2008a; 91: 900-9.
Sanches-Silva A, Pastorelli S, Cruz JM, Simoneau
C, Castanheira I, Paseiro-Losada P. Development
of a multimethod for the determination of photoinitiators in beverage packaging. Journal of
Food Science 2008b; 73(2):92-9.
Sanches-Silva A, Pastorelli S, Cruz JM, Simoneau
C, Castanheira I, Paseiro-Losada P. Development
of a method to study the migration of six photoinitiators into powdered milk. Journal of
Agricultural and Food Chemistry 2008c;
56(8):2.722-6.
Sanches-Silva A, Andre C, Castanheira I, Cruz,
JM, Pastorelli S, Simoneau C, Paseiro-Losada
P. Study of the Migration of Photoinitiators
Used in Printed Food-Packaging Materials into
Food Simulants. Journal of Agricultural and
Food Chemistry 2009; 57:9.516-23.
P390_TERCERAS (Mary)
27/3/12
19:58
Página 226
Retos medioambientales de la industria alimentaria
226
Simal Gándara J, Paz Abuín S, Paseiro Losada,
P, Simal Lozano J. RP-HPLC-TSP-MS of epoxy
resins bisphenol A diglycidyl ether type.
Journal of Chromatographic Science 1992a;
30(1):11-16.
F and of Bisphenol F diglycidyl Ether and its
Hydrolysis Products by Thermospray Mass
Spectrometry and Gas Chromatography/Mass
Spectrometry. Chromatographia 1992b;
34(1/2):67-72.
Simal Gándara J, Paz Abuín S, López Mahía
P, Paseiro Losada P, Simal Lozano J.
Identificatión of RP-HPLC Peaks of Bisphenol
Vieitez AL, Cortizas D, Paseiro P. Stability of
BADGE in foodstuff canned in aqueous medium. Chromatographia 2001; 53:S-480-1.
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Ecodiseño de envases
Cristina Gazulla Santos, Susana María Oliveira Leão y Alba Bala Gala
Introducción
El volumen de envases ha aumentado exponencialmente en las últimas décadas
debido al rápido crecimiento de la población, al estilo de vida más frenético, a una
mayor necesidad de consumo de productos de uso individual y al desarrollo de
nuevos materiales y métodos de conservación de productos. Esta tendencia se ha
traducido en un aumento significativo en
la cantidad de residuos generados por los
envases, representando el 38% en peso
de la cantidad total de residuos sólidos
municipales generados en la EU-27
(Eurostat, 2011).
El envase cumple funciones esenciales,
como son la protección del producto hasta
que llega al cliente final y la conservación
de su contenido en condiciones adecuadas
para su consumo. Además de proteger el
producto contenido, también es un canal
de información al consumidor, presentando funciones de marketing e información sobre uso, manipulación y dosificación
de los productos. Dada la importancia de
los envases en el mundo industrializado y
la generación de residuos asociada a su
uso, es importante centrar esfuerzos en la
optimización de los envases, buscando soluciones racionales, dirigidas a la protección del medio ambiente.
En este contexto, el ecodiseño surge
como una herramienta que puede ayudar
a las empresas a mejorar su comportamiento ambiental mediante la reducción
de los impactos que sus productos generan sobre el medio ambiente a lo largo
de todo su ciclo de vida. El enfoque del
ciclo de vida implica adoptar una visión
integrada sobre la relación entre los productos y el medio ambiente, considerando:
• El producto como un sistema, es decir,
construir una lógica de diseño de los
productos que integren el conjunto de
elementos necesarios para que este
exista, y que han pasado a formar parte
de lo que podemos llamar el sistemaproducto.
• Todas las etapas del ciclo de vida (diseño, fabricación, distribución, uso y fin
de vida).
• Diferentes categorías de impacto ambiental (p. ej.: potencial de calentamiento global, agotamiento de los recursos naturales, acidificación, etc.).
Siguiendo esta línea de actuación, se obtendrán resultados más transparentes y
objetivos de los impactos ambientales
asociados a un producto, evitando transferencias de impactos ambientales de una
fase del ciclo de vida a otro, de un área
geográfica a otra o de una categoría de
impacto a otra.
Impacto ambiental de los
envases y ecodiseño
Los envases y embalajes son esenciales
para la conservación y distribución segura
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y ordenada de los productos naturales y
manufacturados, incluyendo, por ejemplo,
alimentos, bebidas, productos electrónicos, componentes de automóvil o materiales de la construcción.
Su uso masivo como medio para proteger,
identificar, transportar y comercializar productos hace que sea difícil imaginar su desaparición total y, por lo tanto, es importante buscar estrategias de minimización
de los impactos ambientales asociados al
envase y residuos del envase. La cantidad
y complejidad de los envases utilizados ha
crecido enormemente en las últimas décadas debido al cambio del estilo de vida,
a la reducción de los costes de producción, etc., lo que ha llevado a un aumento
considerable de la producción de envases
y residuos de envases. Consecuentemente, en conjunto ha crecido también el
impacto ambiental que ocasionan debido
a una mayor extracción de recursos naturales, consumo energético, generación de
residuos y emisiones, etc. (tabla 1).
La naturaleza del producto contenido es
un factor que determina en gran medida
las características de los envases; así, productos perecederos, conservas, congelados, etc. requieren envases con diferente funcionalidad (Ecoembes, 2009). De
todos los sectores implicados en el mundo
del envase, el de la alimentación es el más
crítico, al presentar un mayor índice de
actividad en cuanto a número de empresas y envases puestos en el mercado.
Existe legislación rigurosa y específica para
los diferentes tipos de material de envase
destinados al contacto con los alimentos
(Fernández C, 2011), dado que la protección de la salud humana hace necesaria
Tabla 1. Repercusiones ambientales de ciertas tendencias en el sector de los envases.
Tendencia
Repercusión ambiental
Compra de productos en porciones más
pequeñas.
Más material de envase por unidad de
producto.
Incremento comidas precocinadas.
Gran cantidad de envases, algunos de los cuales
no son reciclables.
Carnes y vegetales empaquetados en
atmósferas modificadas (PAM).
Bandejas de EPS, actualmente no reciclables.
Mayor cantidad de material por unidad de
producto.
Productos envasados para una mayor
durabilidad.
Mayor variabilidad de materiales no reciclables
(EPS, films, barreras multicapa…) o que
contaminan los flujos de reciclaje.
Precintos de seguridad de apertura.
Envase adicional.
Más materiales, muchos de los cuales no son
actualmente reciclables.
Envases de alta calidad vs. envases de precio
reducido.
Mayor variedad de envases para un mismo tipo
de producto.
Fuente: James K, 2004.
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Ecodiseño de envases
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una atención especial ante una posible
contaminación de los alimentos.
El impacto ambiental que ocasionan los envases puede minimizarse mediante una
adecuada planificación y anticipación de los
impactos potenciales que tendrán sobre el
medio ambiente a lo largo de todo su ciclo
de vida. En el momento de diseño, al definir las características del producto, se
toman decisiones que determinarán la cantidad de recursos y de energía consumidos
en su fabricación, el aprovechamiento del
espacio en las operaciones de transporte,
su durabilidad, su reciclablilidad, etc.
Cuando se pretende mejorar un producto
en la fase de diseño, existe un abanico muy
grande de opciones de mejora. A medida
que se avanza en el ciclo de vida del producto, las opciones de mejora disminuyen,
mientras que el impacto ambiental acumulado va creciendo.
Ecodiseño aplicado a los
envases
El ecodiseño es una metodología que
ayuda a las empresas a mejorar su comportamiento ambiental reduciendo los impactos que sus productos, procesos o servicios generan sobre el medio. Además
del criterio ambiental, el ecodiseño también considera los requisitos de calidad,
legislación, costes, funcionalidad, durabilidad, ergonomía, estética, salud y seguridad (figura 1). Por eso los envases ecodiseñados mantienen sus funciones a la
par que reducen su impacto sobre el
medio ambiente (ESCI et al., 2005).
Las principales motivaciones que pueden
llevar una empresa a aplicar el ecodiseño
en sus productos y/o servicios son (ESCI et
al., 2005):
• Presión de los clientes para que la empresa reduzca el impacto ambiental de
sus actividades y productos.
• Presión legislativa referente a productos
o procesos industriales, tanto existente,
que se debe cumplir, como futura, para
lo cual es aconsejable estar preparado
para los posibles cambios.
• Presión social ante la preocupación por
la salud humana y de los ecosistemas,
así como la escasez de recursos.
• Competencia, ante la cual la empresa
puede generar tendencias o bien seguir
a la mayoría cuando el ecodiseño haya
demostrado su eficacia.
• Cambios tecnológicos (externos/internos), como, por ejemplo, adquirir
nueva maquinaria o implantar nuevos
procesos productivos, que pueden fomentar la búsqueda de nuevas aplicaciones que aumenten su rentabilidad.
• Opinión pública: la imagen de la empresa o la que quiere transmitir puede
ser un motivo para iniciar el proceso de
ecodiseño.
Calidad
Funcionalidad
Durabilidad
Producto
Ergonomía
Salud y
seguridad
Relación
calidad-precio
Estética
Medio ambiente
Figura 1. Criterios considerados en el diseño y desarrollo de productos y servicios. Fuente: ESCI et al.,
2005.
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• Voluntad de reducir costes: diseñar para
el ahorro económico suele implicar una
reducción de los impactos ambientales,
como por ejemplo:
- Compra de menos materiales por
unidad de producto.
- Utilización más eficiente de la energía
y los materiales auxiliares durante la
producción.
- Reducción de los costes de gestión de
residuos en generar una menor cantidad y reducir la peligrosidad.
- Mejor aprovechamiento del espacio
en la distribución del producto.
• Voluntad de innovar y posicionarse
como empresa innovadora y acceder a
nuevos mercados.
• Voluntad de aumentar la calidad del
producto, incrementando su durabilidad, reciclabilidad, etc.
Los productos ecodiseñados pueden acceder a los mercados públicos o privados
Proceso de diseño convencional
Propuesta y requerimientos
de compra verde gracias a su menor impacto ambiental en relación con el estándar del mercado. Por otro lado, conociendo su impacto ambiental se pueden
desarrollar ecoetiquetas que contribuyan
a incrementar su visibilidad en el mercado.
Metodología del ecodiseño
Para aplicar el ecodiseño, la empresa debe
incorporar una serie de cambios en su proceso convencional de diseño (figura 2). El
alcance de los cambios a introducir dependerá de los objetivos de la empresa.
Al inicio del proceso de desarrollo de un
producto o servicio se establecen los requisitos principales que este tendrá que
cumplir en cuanto a funcionalidad, seguridad, ergonomía, etc. El ecodiseño requiere que, entre estos requisitos, también se incluyan criterios ambientales que
tengan por objetivo minimizar o reducir
su impacto sobre el medio ambiente
(p. ej.: consumo de materiales, incre-
Aspectos innovadores del ecodiseño
Análisis de los requerimientos ambientales
Creación del equipo de ecodiseño
Diseño y desarrollo del producto
Producción
Lanzamiento al mercado
Análisis ambiental del producto
de referencia
Análisis y selección de las estrategias
de ecodiseño
Comunicación del comportamiento
ambiental del producto
Análisis del proceso de ecodiseño y planificación
de nuevas acciones
Figura 2. Principales aspectos a incorporar en el proceso convencional de diseño. Fuente: ESCI et al., 2005.
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mento de la durabilidad del producto, aumento de su reciclabilidad, etc.).
En la definición de los requisitos ambientales a cumplir puede ser muy útil hacer
un análisis ambiental general del producto para identificar las áreas clave de
mejora. Por otro lado, estos requisitos
también dependerán de los motivos que
han llevado a la aplicación del ecodiseño.
A partir de la información sobre estas
fuentes de cambio, la dirección de empresa puede definir los objetivos concretos y los requerimientos ambientales
que el equipo de diseño tendrá que tener
en cuenta, conjuntamente con el resto de
requerimientos, a la hora de diseñar un
nuevo producto (ESCI et al., 2005).
Análisis ambiental de producto
El ecodiseño adopta una visión integrada
de la relación entre los productos y servicios y el medio ambiente. El análisis ambiental se tiene que realizar considerando
este enfoque integrado y multicriterio
para que se eviten transferencias de impactos ambientales entre las diferentes
etapas del ciclo de vida del producto o categorías de daño (cambio climático, destrucción de la capa de ozono, lluvia ácida,
etc.). Si no se adopta esta visión se corre
el riesgo de que, al intentar mejorar, en
realidad se esté provocando un problema
aún más grave. Para ello, se deben identificar los principales aspectos ambientales
críticos del producto sobre los que habrá
que actuar para obtener resultados más
eficientes ambiental y económicamente.
Es importante realizar el análisis de los impactos considerando todo el ciclo de vida
completo del producto e incluyendo todos
los elementos que forman parte de su sis-
tema para evitar que las actuaciones de
mejora ambiental sean parciales y se limiten
a transferir los impactos ambientales. Como
resultado de su aplicación deberían identificarse y/o cuantificarse los aspectos ambientales clave relacionados con el ciclo de
vida del producto y/o los impactos ambientales derivados (figura 3).
Producto físico
Descripción de los componentes
físicos del producto.
Sistema del producto
Descripción del ciclo de vida del
producto, desde “la cuna a la
tumba” con el objetivo de
identificar todos los elementos que
permiten al producto desarrollar su
función final y, una vez finalizada
esta, integrarse en el medio natural
o volver al sistema productivo.
Aspectos ambientales
Identificación y/o cuantificación de la
relación entre el producto y el medio
ambiente a lo largo de su ciclo de
vida, mediante:
• Consumo de recursos
(materiales, energía, agua).
• Generación de residuos
(al aire, agua o suelo).
Impactos ambientales
Identificación y/o cuantificación de
los cambios producidos en el
medio ambiente por cada uno de
los aspectos ambientales que
intervienen en el ciclo de vida del
producto (por ejemplo, cambio
climático, destrucción de la capa
de ozono, etc.).
Figura 3. Esquema a seguir para la aplicación de una
herramienta de análisis ambiental.
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Herramientas de análisis ambiental
A lo largo del proceso de desarrollo de un
producto o servicio se pueden realizar diferentes análisis ambientales para identificar los puntos de mejora o comparar alternativas de diseño. Para hacerlo, se
pueden utilizar diferentes herramientas
que incorporen la visión de ciclo de vida.
La selección de la herramienta más adecuada en un caso concreto depende,
entre otros factores, de los objetivos del
análisis, de la complejidad del producto,
del acceso a información de calidad y de
la disponibilidad de recursos para desarrollar el análisis ambiental.
Las herramientas de análisis ambiental se
utilizan principalmente para:
• Identificar los puntos fuertes y débiles
del producto/sistema de referencia en
relación al medio ambiente.
• Comparar y seleccionar alternativas de
diseño como, por ejemplo, distintos
productos, materiales, formas, etc.
• Analizar diferentes procesos productivos
o de gestión de residuos para buscar
posibles opciones de mejora.
• Obtener información rigurosa útil para
el desarrollo de ecoetiquetas u otras actividades de comunicación.
Existen varias herramientas útiles para
analizar el comportamiento ambiental de
los productos a lo largo de su ciclo de
vida, con diferente grado de profundidad y complejidad. En función de la
herramienta de análisis ambiental aplicada, se obtendrán resultados más o
menos detallados, de tipo cuantitativo o
cualitativo:
• Herramientas descriptivas: las listas de
comprobación (checklists).
• Herramientas semicuantitativas: la matriz MET (materiales, energía, emisiones
tóxicas), el análisis MIPS, la demanda
acumulada de energía, el diagrama de
la tela de araña o VEA (Valoración de la
Estrategia Ambiental del Producto).
• Herramientas cuantitativas: el Análisis
de Ciclo de Vida.
Las checklists o listas de comprobación
consisten en una serie de preguntas
acerca del ciclo de vida del producto que
ayudan a identificar cuáles son sus puntos
fuertes y débiles desde el punto de vista
ambiental. Normalmente la aplicación de
estas preguntas es rápida y no es necesario tener experiencia previa.
La matriz MET muestra los materiales (M)
utilizados, la energía (E) consumida y las
emisiones tóxicas (T) generadas durante
las diferentes etapas del ciclo de vida de
un producto indicado para las fases iniciales de análisis ambiental en el proceso
de ecodiseño. Proporciona una descripción general de los principales impactos
detectados en cada una de las fases del
ciclo de vida del producto. Si se utilizan
recursos gráficos (como banderas rojas),
esta información puede además centrar
al usuario de la matriz sobre las principales fuentes de impacto ambiental y los
elementos que requieren atención (prospección) (Rieradevall J, et al., 1999).
El diagrama de la tela de araña representa
en distintos ejes que parten de un mismo
punto central los principales aspectos ambientales relacionados con el ciclo de vida
del producto. El producto recibe una puntuación sobre cada uno de estos grupos
de estrategias para determinar el grado en
que está introduciendo mejoras ambientales. En general, se aprovecha el mismo
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diagrama para introducir la nueva propuesta de producto y ver así la evolución
que se plantea con las nuevas estrategias.
Se consigue así posicionar el producto actual y de proyecto de ecoproducto respecto a las estrategias de mejora ambiental (Rieradevall J, et al., 1999).
El análisis MIPS consiste en la cuantificación de los recursos materiales utilizados
por un producto para desarrollar su función. Este indicador fue creado a principios de los 90 por el Wuppertal Institute
for Climate, Environment and Energy
(Alemania), para poner en relieve que los
productos cargan con una “mochila ecológica” invisible correspondiente a sus
efectos sobre el medio ambiente.
La demanda acumulada de energía (DAE)
consiste en la cuantificación de toda la
energía consumida directa o indirectamente a lo largo del ciclo de vida del producto. Permite una comparación simplificada de diferentes alternativas de diseño,
mediante la consideración de la energía
Entradas
Materias primas
Energía
como único aspecto ambiental. Pero el
impacto ambiental de un producto o servicio no puede ser estimado sólo en función de la demanda energética. Este método sólo tiene sentido en combinación
con otros (Niembro J, et al., 2007).
El Análisis de Ciclo de Vida (ACV) es “una
técnica para determinar los aspectos ambientales y los impactos potenciales asociados a un producto: compilando un inventario de las entradas y salidas relevantes
del sistema; evaluando los impactos potenciales asociados a estas entradas y salidas,
e interpretando los resultados de las fases
de inventario e impacto en relación a los
objetivos del estudio” (ISO 14040:2006).
La metodología del ACV está normalizada
mediante las normas ISO 14040 e ISO
14044 y la guía ILCD desarrollada por la
European Platform on LCA (CE). Su aplicación requiere conocimiento experto y gran
cantidad de información, obteniéndose resultados más detallados y fiables en comparación a las metodologías anteriores.
Salidas
Adquisición de
materias primas
Emisiones
atmosféricas
Impactos ambientales
Calentamiento
global
Producción
Aguas residuales
Destrucción de la
capa de ozono
Uso/Reutilización
Mantenimiento
Residuos sólidos
Acidificación
Coproductos
Eutrofización
Reciclado
Gestión del residuo
Otros vertidos
…
Figura 4. Esquema del Análisis de Ciclo de Vida de un producto o servicio. Fuente: ISO 14040:2006.
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Estrategias del ecodiseño
Los aspectos ambientales considerados en
base a los requerimientos fijados y a los
resultados del análisis ambiental deben
traducirse en acciones concretas de diseño. Según el caso concreto, serán más
apropiadas unas estrategias de ecodiseño
u otras. A la hora de seleccionar las más
adecuadas habrá que tener en cuenta,
juntamente con los resultados del análisis
ambiental, su viabilidad económica y su
aceptación por parte de los diferentes actores sociales implicados (ESCI et al.,
2005). La figura 5 muestra el proceso de
selección de las estrategias de ecodiseño.
Se muestra a continuación un listado de
tipos de estrategias a tener en cuenta a la
hora de ecodiseñar un envase (ESCI et al.,
2005):
• Desarrollo de nuevos conceptos, como
la desmaterialización, el uso compartido
o la integración de varias funciones.
• Elección de materiales de bajo impacto
ambiental, como materiales de baja intensidad energética, materiales reciclados o materiales libres de sustancias
peligrosas.
• Reducción del uso de materiales (p. ej.:
evitar el uso de pinturas, lacas u otros
tratamientos superficiales, o minimizar
los componentes del producto sin una
función importante, o que no incremente su calidad o valor estético).
Resultados análisis impacto
ambiental producto de referencia
Legislación, objetivos de innovación,
requerimientos del cliente, etc.
¿Cuáles son los aspectos
ambientales críticos?
¿Cuáles de estos aspectos deben
ser tenidos en cuenta?
Identificación de los componentes y/o fases del ciclo de vida a mejorar ambientalmente
Estrategias de ecodiseño
¿Cuáles de las estrategias se centran en los puntos críticos a mejorar?
Primera selección de las estrategias de ecodiseño que pueden ser desarrolladas
Análisis ambiental general
Análisis de la viabilidad
económica y tecnológica
Selección final de las acciones de ecodiseño a aplicar
Figura 5. Selección de estrategias de ecodiseño.
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Ecodiseño de envases
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• Optimización de la producción (p. ej.:
reducir el número de etapas productivas, seleccionando materiales y procesos que permitan reciclar internamente los residuos de producción o
escoger procesos de producción ambientalmente correctos).
• Optimización de la distribución (p. ej.:
minimizar el uso de envases, utilizar materiales de menor impacto ambiental
para los envases y reducir el peso del
producto y de su envase para disminuir
el consumo de energía durante su
transporte).
• Incremento de la durabilidad (p. ej.: permitir y promocionar la reutilización del
producto o identificar y procurar eliminar
los puntos débiles del producto).
• Disminución del impacto en el fin de vida
(p. ej.: utilizar materiales reciclables o biodegradables, utilizar el menor número posible de materiales diferentes o simplificar
el desmontaje del producto).
Comunicación ambiental
Los beneficios ambientales del producto
o servicio ecodiseñado pueden ser comunicados a los consumidores o clientes utilizando diferentes herramientas. Una de
las más utilizadas son los sellos ambientales que pueden hacer referencia al envase o al conjunto envase-contenido y
contener logotipos o frases. En el mundo
del envase, cabe destacar dos tipos de
ecoetiquetas: las autodeclaraciones y las
huellas de carbono.
Las autodeclaraciones (o ecoetiquetas del
tipo II según la Norma ISO 14021) son desarrolladas por los fabricantes, distribuidores, etc., para transmitir información
sobre aspectos ambientales de sus pro-
ductos o servicios. No existe certificación
por una tercera parte, pero la información
ofrecida debería ser verificable, exacta y
pertinente para mantener la credibilidad
de los consumidores. Esta falta de certificación y validación reduce su credibilidad
en comparación con otros tipos de ecoetiquetas, aunque por otro lado hace que
su proceso de desarrollo sea más rápido
y menos costoso. Es recomendable seguir
los procedimientos descritos en normas
como ISO 14021 a la hora de definirlas
para incrementar así su credibilidad.
Las huellas de carbono constituyen una
tendencia relativamente nueva, existiendo
en la actualidad múltiples definiciones y
enfoques. La más general la define como
medida de la cantidad de emisiones totales de gases de efecto invernadero (GEI)
producidas directa o indirectamente por
personas, organizaciones, productos o
eventos (Carbon Trust, 2011). La gran mayoría de los métodos existentes para calcular la huella de carbono se basan en el
concepto de ciclo de vida, siendo por
tanto necesario el uso de la metodología
de ACV.
En el ámbito del envase y embalaje, habitualmente se calcula la huella de carbono
del producto teniendo en cuenta desde la
fase de extracción de las materias primas
utilizadas en el envase hasta su fin de vida.
Las normas de referencia utilizadas para el
correcto cálculo son las normas ISO de ACV
y el estándar británico PAS 2050-Assessing
the life cycle greenhouse gas emissions of
goods and services. A largo plazo, es probable que la PAS 2050 sea reemplazada por
la futura ISO 14067, la norma internacional
para el cálculo de la huella de carbono de
productos, actualmente en estado de desarrollo. Se espera que la publicación de la
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ISO 14067 cubra tanto la evaluación de las
emisiones de gases de efecto invernadero
como la comunicación de los resultados
(Russel S., 2009).
Observatorio Punto Verde de Ciclo de
Vida de Envases
Pertenece a la Cátedra UNESCO de Ciclo de
Vida y Cambio Climático de ESCI (UPF). El
objetivo del Observatorio Punto Verde es
recoger, generar y divulgar información
científica sobre la sostenibilidad de los
envases en todo su ciclo de vida, ayudando
al debate social y a la innovación
empresarial. Dirigido por la Cátedra
UNESCO, ECOEMBES y Sociedade Ponto
Verde, también cuenta con la colaboración
de diferentes universidades y centros
tecnológicos en España y Portugal.
Informe IRCA. Contabilizando el carbono con la
PAS 2050. Issue 22, 2009 [página web en
Internet] Reino Unido [última consulta 07-0711]. Disponible en: http:// spain.irca.org/inform/
issue22/SRussell.html#.
International Reference Life Cycle Data System
(ILCD) Handbook-General guide for Life Cycle
Assessment. European Commission-Joint
Research Centre-Institute for Environment and
Sustainability: First edition March 2010.
Luxembourg: Publications Office of the
European Union, 2010.
James K. How LCA will create opportunities for
the packaging industry. CarterHoltHarvey.
Australia, 2004.
Niembro J, González M. Categorías de evaluación de impacto de ciclo de vida vinculadas con
energía: revisión y perspectiva. 12th International Conference on Project Engineering.
Zaragoza, 2007.
Bibliografía recomendada
PAS 2050:2008. Specification for the assessment
of the life cycle greenhouse gas emissions of
goods and services. Carbon Trust, defraDepartment for environment Food and Rural
Affairs, BSi-British Standards, 2008.
Carbon Trust [página web en Internet].
Londres [actualizado en 2011, última consulta
04-07-11]. Disponible en: http:// www.car
bontrust.co.uk.
Rieradevall J, Vinyets J. Ecodisseny i ecoproducts
Generalitat de Catalunya, Departamento de
Medi Ambient. Rubes Editorial, S.L. Barcelona,
1999.
Más información en: www.unescochair.esci.es.
Ecoembalajes España S.A. Plan empresarial de
Prevención 2009-2011. Ecoembes. Madrid,
2009.
ESCI (Escuela Superior de Comerç Internacional)
y Centre d’Innovació i Desenvolupament
Empresarial de Catalunya. Guies i eines de suport a la innovació. Eines de Progrés-Ecodisseny.
Generalitat de Catalunya. Barcelona, 2005.
Eurostat [página web en Internet]. Luxemburgo.
[actualizado en 2011; 30-06-11]. Disponible en:
http://epp.eurostat. ec.europa.eu/.
Fernández C. Envase y seguridad alimentaria.
Conferencia Packaging Innovation 2011. ITENE.
Barcelona, 2011.
UNE-EN ISO: 14021: 1999. Environmental labels
and declaration-Self-declared environmental
claims (Type II environmental labelling).
UNE-EN ISO: 14040: 2006. Environmental
Management –Life Cycle Assessment– Principles
and Framework.
UNE-EN ISO: 14044: 2006. Environmental
Management –Life Cycle Assessment–
Requirements and Guidelines.
Wuppertal Insitute for Climate, Environment and
Energy [página web Internet]. Alemania [actualizado en 2011]. Disponible en: http://www.wup
perinst.org/
28/3/12
10:35
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Retos medioambientales
de la industria alimentaria
Retos medioambientales de la industria alimentaria
P390_PORTADA:Maquetación 1