Novas perspetivas na produção de embalagens alimentares
Mariana C. Pedrosa1, Sandrina Heleno1, Márcio Carocho1,*, Isabel C.F.R. Ferreira1, Lillian Barros1
1 Centro de Investigação de Montanha (CIMO), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253, Bragança, Portugal
RESUMO
A indústria alimentar é uma das maiores utilizadoras de plásticos, sobretudo sob a forma de embalagens, mas também como películas que revestem os alimentos e os protegem. Contudo, com as novas diretivas europeias e mundiais que visam reduzir e preferencialmente eliminar o uso de plásticos, a indústria e a comunidade científica terão que se reinventar para desenvolver tecnologias que permitam com eficiência proteger alimentos e, ao mesmo tempo, não constituírem fontes de poluição ou contaminação para os ecossistemas. Assim, terão que ser tecnologias biodegradáveis e com pouco ou nenhum impacto negativo. Um longo caminho foi já trilhado, havendo alternativas que parcialmente substituem os plásticos convencionais, mas que ainda não conseguem competir em termos económicos e também a nível das propriedades físicas. Ainda assim, o aparecimento de bioplásticos abre oportunidade para se introduzirem nestes biopolímeros compostos naturais que irão ajudar a conservar alimentos, criando uma base para futuras inovações. A próxima década será determinante para a reinvenção dos bioplásticos.
Palavras-chave: bioplásticos, biopolímeros, indústria alimentar, economia circular.
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1. INTRODUÇÃO
A indústria alimentar é dominada pelo uso de plásticos, principalmente para utilização em embalagens que desenvolvem funções básicas como armazenamento, proteção, conservação da qualidade e segurança do alimento (Asgher et al., 2020). No entanto, para que a embalagem possa exercer a sua finalidade de maneira satisfatória, características como a estrutura e forma devem ser estudadas e, como consequência, a permeabilidade de água e de gases, elasticidade, solubilidade e resistência mecânica são exemplos de propriedades mais específicas que devem ser aprimoradas. Além disso, a viabilidade da produção, conveniência e o descarte do produto final são aspetos que também se tornam importantes para que a embalagem se torne competitiva no mercado e se encaixe dentro das novas exigências e preocupações mundiais de sustentabilidade. Assim, a interligação entre diferentes áreas da química e da engenharia, juntamente com a indústria torna-se essencial para alcançarctodos estes objetivos (Han, 2005; Peelman et al., 2013).
Neste cenário, a indústria alimentar e a comunidade científica tendem a aumentar o interesse em soluções mais “eco-friendly” relacionadas com embalagens de produtos alimentares (Jõgi & Bhat, 2020). Em 2016, a Ellen MacArthur Foundation publicou um relatório sobre o futuro dos plásticos e evidenciou as embalagens como a maior porção no volume total de plásticos e que apenas 14% dos plásticos utilizados em embalagens são reciclados, o que representa uma perda anual de 80-120 biliões de dólares em valor de material da embalagem (Foundation, 2016). Grande parte dos plásticos para embalagens são derivados do petróleo (fonte não renovável), sendo por isso prejudiciais ao ambiente, causando a libertação de gases com efeito de estufa; além de não serem biodegradáveis ou compostáveis e permanecerem na natureza durante anos. Desta forma, a tendência para o desenvolvimento de materiais biodegradáveis a partir de fontes renováveis, sem toxicidade e com menor impacto no ambiente para utilização na indústria de embalagens alimentares tem vindo a crescer significativamente (Asgher et al., 2020; Gutiérrez et al., 2021).
Outras tendências de crescimento eminente são a aplicação de filmes e revestimentos comestíveis e a adição de funções complementares às embalagens alimentares, para que possam exercer uma influência no alimento ou na atmosfera interna da embalagem. Isto permite estender o tempo de prateleira ou monitorizar as características específicas do produto. Estas novas embalagens são conhecidas como embalagens ativas e inteligentes (Bhargava et al., 2020; Han, 2005).
O Pacto Ecológico Europeu para a União Europeia (UE), uma das estratégias para alcançar os Objetivos de Desenvolvimento Sustentáveis das Nações Unidas, propõe que as embalagens utilizadas dentro da UE sejam reutilizáveis ou recicláveis até 2030, de forma economicamente viável (Comissão Europeia, 2019). Além disso, em 2020 a Comissão Europeia adotou um Plano de Ação para a Economia Circular, visando um crescimento mais sustentável da UE. Neste plano, destacam-se estratégias para combater o uso de plásticos, embalagens e artigos relacionados com alimentos (Comissão Europeia, 2020).
2. EMBALAGENS ALIMENTARES A PARTIR DE BIOPLÁSTICOS
Biopolímeros ou bioplásticos são definidos como polímeros biodegradáveis ou derivados de fontes naturais. Em relação à sua produção, os bioplásticos biodegradáveis podem ser divididos de acordo com a sua origem: extraídos de biomassa (amido, celulose, carragenina, quitosano, glúten, colagénio), produzidos por microrganismos (polihidroxialcanoatos - PHAs) ou sintetizados quimicamente de fontes naturais (ácido poliláctico – PLA - e ácido poliglicólico - PGA) e ainda de petroquímicos (poliacetato de vinila - PVA – e policaprolactona - PCL) (Asgher et al., 2020; Ibarra et al., 2016; Jõgi & Bhat, 2020).
Dados apontam que, em 2018, a produção de bioplásticos foi de 2,01 milhões de toneladas, representando apenas 0,56% da produção mundial (Jõgi & Bhat, 2020). Os principais problemas enfrentados pelos biopolímeros são as suas propriedades inferiores e maiores custos de produção em relação aos polímeros convencionais. Em contrapartida, estes problemas proporcionam oportunidades de inovação para potenciar as características e viabilizar a sua aplicação (Bilo et al., 2018).
Misturar diferentes polímeros para criar biomateriais com melhores propriedades mecânicas, termais, de biodegradação e químicas de um material isolado é uma técnica que tem vindo a ser amplamente estudada. Desta forma, as fragilidades de um polímero são melhoradas com a presença de outro polímero complementar (Lukic et al., 2020). Um exemplo desta aplicação é a mistura de PLA com diferentes amidos (trigo, milho, batata, arroz, mandioca), como potenciais alternativas para embalagens alimentares.
As misturas PLA/amido têm sido alvo de investigação nos últimos anos devido à possibilidade de apresentarem propriedades similares aos polímeros convencionais utilizados em embalagens (Muller et al., 2017). O amido melhora a biodegradabilidade e fragilidade do PLA, além de reduzir os custos da produção do filme de PLA (Guan et al., 2019; Lv et al., 2017; Teixeira et al., 2014). Em contrapartida, o PLA melhora as propriedades mecânicas e resistência à humidade do amido (Zhou et al., 2021).
Várias frentes de estudos são necessárias para a substituição dos polímeros convencionais por biopolímeros, nomeadamente a interação entre as estruturas, a compatibilização entre os componentes, o rácio de cada polímero e a otimização das propriedades, bem como dos processos produtivos. Se a conjugação de todos estes fatores for bem sucedida, será possível a obtenção de um biomaterial com melhores propriedades finais que seja competitivo no mercado (Muller et al., 2017).
3. EMBALAGENS ATIVAS E INTELIGENTES
O termo “embalagem ativa” como objeto de estudo apareceu na década de 80 (Han, 2005). Muitos investigadores unem o estudo de novas blendas biopoliméricas com a adição de compostos bioativos ou novas funções às embalagens. Embalagens ativas e inteligentes, embora possam ser confundidas como tendo o mesmo significado, possuem significados distintos. Embalagens ativas são embalagens nas quais são adicionados componentes para interagirem com a atmosfera interna ou com o próprio produto alimentar para melhorar propriedades ou estender o seu tempo de prateleira. Em contrapartida, embalagens inteligentes interagem e monitorizam o alimento, gerando uma resposta para o consumidor ou empresa, sendo um indicador de qualidade e segurança (Bhargava et al., 2020; Comissão Europeia, 2009).
As principais funções das embalagens ativas alimentares são a remoção de gases (oxigénio e dióxido de carbono), absorção de humidade, etileno e de odores, além de funcionarem como sistemas de libertação de antimicrobianos e antioxidantes. Ambas aplicações têm como objetivo prolongar o tempo de prateleira e manter a segurança e a qualidade do alimento (Brody et al., 2001; Han, 2005). Removedores de dióxido de carbono são úteis para produtos fermentados, enquanto os removedores de oxigénio impedem a oxidação, o escurecimento e o aumento de microrganismos aeróbicos. Os antimicrobianos também atuam como agentes de prevenção contra o crescimento de fungos e bactérias (Ibarra et al., 2016). Os antioxidantes reduzem e inibem reações oxidativas pela reação com radicais livres, evitando, por exemplo, a peroxidação lipídica (Brody et al., 2001).
Com o aumento da necessidade e procura por produtos mais naturais, saudáveis, sem toxicidade e efeitos nefastos à saúde, as plantas têm-se tornado numa alternativa interessante como fontes de compostos bioativos (Carocho et al., 2019). Estes compostos, nomeadamente sob a forma de extratos e óleos essenciais, são substâncias reconhecidas pelas suas propriedades antimicrobianas e antioxidantes, que podem atuar como conservantes alimentares para estender tempo de prateleira, sendo, portanto, passíveis de serem inseridas em embalagens ativas (Ibarra et al., 2016; Jafarzadeh et al., 2020; Pedrosa et al., 2021; Ueda et al., 2021).
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