Proyecto UCSC avanza en el desarrollo de un material biobasado, antimicrobiano y biodegradable para reemplazar plásticos

Tras más de un año de ejecución, la iniciativa logró optimizar las condiciones de desarrollo del nuevo material biobasado y establecer las propiedades mecánicas, antimicrobianas, térmicas y de biodegradabilidad. El próximo desafío es escalar su producción mediante procesos de extrusión y validar las propiedades del nuevo material para packaging.

 A poco más de un año de iniciado el proyecto de la Facultad de Ciencias de la Universidad Católica de la Santísima Concepción (UCSC), el equipo avanzó en la optimización de un material biodegradable elaborado a partir de residuos agrícolas. La iniciativa ha permitido cuantificar sus propiedades mecánicas y antimicrobianas, además de comprobar su biodegradabilidad.

El proyecto: “Desarrollo de un nuevo material antimicrobiano, biodegradable y térmicamente estable, apto para extrusión y aplicación en packaging”, financiado por FONDEF IDeA I+D 2025, comenzó su ejecución en julio de 2025. La investigación es liderada por la Dra. Carolina Quezada,  la Dra.Fabiola Valdebenito y por la Dra. Elizabeth Elgueta. El packaging es el proceso de diseño, creación y producción del envase, empaque y envoltorio de un producto

Francisco Vásquez, ingeniero civil en biotecnología y Doctor en Ciencias Forestales, quien se unió al equipo del proyecto como Investigador Postdoctoral, explicó que uno de los principales resultados ha sido la optimización de la resistencia mecánica alcanzada por el material además validar la biodegradabilidad del material. “El gran avance en el desarrollo del material biobasado es la resistencia mecánica que se4 suma a las propiedades antimicrobianas ya estudiadas y establecidas. Además, se logró demostrar que es un material biodegradable a través de normas ISO, como era esperado”, declaró.

Los resultados obtenidos demuestran que el nanocomposito puede competir directamente con los materiales comerciales que utiliza actualmente la industria del packaging. Según el Dr. Vásquez, las pruebas revelan un desempeño mecánico comparable e incluso superior al de opciones convencionales de referencia para envases flexibles, como el polietileno de baja densidad, entre otros.

A estas características se suman las propiedades de barrera y la mejora en propiedades térmicas. El material se desarrolla a partir de nanofibras de celulosa obtenidas en laboratorio desde residuos agrícolas, que posteriormente se incorporan a un polímero para generar el material biobasado nanocompositado.

Del laboratorio a una escala mayor

Uno de los principales desafíos actuales del proyecto, es demostrar si las propiedades alcanzadas a escala de laboratorio se mantienen a mayor escala de producción. Para avanzar en esta etapa, el proyecto adquirió un equipo de extrusión semi-piloto que actualmente se encuentra en proceso de instalación.

La incorporación de esta tecnología permitirá elaborar el material a una escala semipiloto y evaluar su comportamiento bajo un proceso utilizado habitualmente en la industria de los plásticos. “Estamos en verificación. Vamos a poder también dar el salto semipiloto y verificar que el proceso se pueda escalar”, señaló el investigador. Esta etapa permitirá comprobar si las propiedades del material se mantienen durante el proceso de transformación y avanzar hacia niveles superiores de desarrollo y madurez tecnológico.

La progresión también permitirá evaluar posibles aplicaciones. Si bien el proyecto considera su utilización en packaging, las características del material pueden modificarse según las exigencias de cada mercado.

Por ello, el equipo contempla comenzar con aplicaciones que presenten menores exigencias y, posteriormente, avanzar hacia envases que requieran mayores niveles de protección frente a factores como la humedad o el oxígeno.

Convertir residuos en nuevos materiales

 El proyecto utiliza residuos agricolas, para obtener nanofibras de celulosa que luego se incorporan al material. La propuesta busca otorgar valor a recursos que actualmente presentan poco o ningún valor comercial y transformarlos en componentes para nuevos productos.

Para Francisco, este enfoque se relaciona directamente con la bioeconomía, ya que permite aprovechar un residuo para generar un producto con una nueva utilidad industrial. “Al darle un valor agregado para sustituir otro componente que está en la industria química, disminuyes la huella de carbono”, sostuvo.

En este contexto, el desarrollo de nuevas alternativas se vincula con las regulaciones que Chile ha implementado para reducir el impacto del material sintético. La Ley de Plásticos y Productos de un Solo Uso, establece restricciones, promueve alternativas reutilizables y materiales que cumplan requisitos específicos para fomentar la economía circular. A esto se suma la Ley de Responsabilidad Extendida del Productor (REP), que establece obligaciones para la gestión de residuos, entre ellos los envases y embalajes.

Para el investigador, este escenario también abre oportunidades para valorizar residuos de las industrias agrícolas y agroforestales. Así, se reutilizan en los procesos productivos. “La idea es que esta bioeconomía genere un círculo virtuoso: partimos de una materia prima y luego el producto, mediante su biodegradabilidad, va a llegar al suelo y va a alimentar nuevamente al mismo producto que nos va a generar la materia prima”, explicó.

De esta manera, el proyecto avanza desde la formulación y optimización del material hacia una etapa de validación a mayor escala. El próximo paso será determinar si el material biobasado mantiene sus características posterior a la producción mediante extrusión y evaluar su potencial para convertirse en una alternativa sustentable frente a materiales utilizados actualmente en la industria, principalmente del packaging.