Materiales imposibles: celulosa

22 de julio de 2022 - Última actualización el 22 de julio de 2022 a las 16:18 GMT

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El controvertido dióxido de titanio colorante (E171) ha atraído la atención durante mucho tiempo por su vínculo con las consecuencias negativas para la salud, incluido el desarrollo de cáncer.

El polémico ingrediente -utilizado actualmente como colorante en productos como chicles, bollería, crema de café, suplementos alimenticios, sopas y salsas- también es dañino para el planeta.

En poco más de dos semanas, el 7 de agosto, el dióxido de titanio dejará de estar autorizado como aditivo alimentario en la UE. Los fabricantes de alimentos se esfuerzan por encontrar alternativas de pigmento blanco, y la empresa derivada de la Universidad de Cambridge cree haber encontrado la solución.

Impossible Materials está desarrollando un pigmento blanco sostenible hecho completamente de celulosa.

La inspiración para la tecnología de Impossible Materials proviene de la naturaleza: un género de escarabajos conocido como Cyphochilus, que es originario del sudeste asiático.

La cabeza, el cuerpo y las patas del escarabajo Cyphochilus están cubiertos de pequeñas escamas elípticas que cubren todo el exoesqueleto. Estas escamas son de un blanco inusualmente brillante.

Para que algo parezca blanco, la luz de todas las longitudes de onda visibles debe dispersarse. La clave para crear un material blanco es crear una estructura áspera y porosa en la que la luz pueda 'rebotar', explicó la empresa emergente.

El exoesqueleto del escarabajo Cyphochilus contiene exactamente eso: un sistema similar a una red "extraordinario" que Impossible Materials reconoce como "uno de los mejores" dispersores de luz que se encuentran en la naturaleza.

Usando las escamas del escarabajo como 'bioinspiración', el equipo de Impossible Materials buscó encontrar una estructura fibrosa similar para crear el color blanco, que identificaron en la celulosa. "Su estructura inherente similar a una varilla imita el sistema de dispersión de luz del escarabajo Cyphochilus", explicó la empresa emergente.

Como explicó el CEO Lukas Schertel, crear 'blancura' no es muy difícil. "Siempre se puede hacer blancura usando muchos 'elementos de dispersión', como lo llamamos. Cuando hay muchas partículas, la luz que entra se vuelve aleatoria y crea la apariencia blanca".

"Si agrega más de este material, o hace que su recubrimiento sea muy grueso, siempre logrará una apariencia blanca".

El verdadero desafío para la industria es crear blancura con muy poco material en una escala muy delgada.

Impossible Materials está traduciendo la estructura dentro del exoesqueleto del escarabajo utilizando un material más sostenible: la celulosa. "Combinar nuestro conocimiento sobre cómo optimizar las partículas ópticas y cómo optimizar el uso del material sostenible fue el origen de la tecnología".

La empresa emergente afirma estar fabricando pigmentos estructurales 'más seguros' y más renovables que se pueden usar en colorantes alimentarios, empaques, pintura de automóviles, papel, así como en cosméticos y artículos de cuidado personal como la pasta de dientes.

"Ahora, el producto... está mucho más cerca de lo que la industria está acostumbrada porque no solo existe el aspecto de la blancura, sino también la estabilidad mecánica, la estabilidad de la mezcla y la resistencia a la temperatura.

"Pero sigue siendo 100% celulosa. Nada más".

El 'mayor' impulsor detrás de la ambición de Impossible Materials de reemplazar el dióxido de titanio en el mercado proviene de las presiones regulatorias, explicó Schertel.

El dióxido de titanio, o TiO2, está clasificado por la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) de las Naciones Unidas como posible carcinógeno humano. En octubre de 2020, la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) dictaminó que el TiO2 ya no se considera seguro cuando se usa como aditivo alimentario.

Francia ya había prohibido su uso desde el 1 de enero de 2020, después de que investigaciones anteriores sugirieran que podría causar cáncer. El estudio de 2017, publicado en Nature, encontró que los crecimientos precancerosos en ratas de laboratorio aumentaron en un 40 % después de agregar la molécula al agua potable durante 100 días.

En la UE, el reglamento que prohíbe el uso de TiO2 como aditivo alimentario entró en vigor el 7 de febrero e incluye un período de gracia de seis meses para que las empresas de alimentos tengan tiempo de eliminar gradualmente el uso del aditivo y encontrar una alternativa.

Ese período de gracia de seis meses está llegando a su fin y, sin embargo, Schertel no está convencida de que los fabricantes hayan encontrado la alternativa perfecta. No están satisfechos con la 'blancura' de las alternativas actuales de TiO2 en el mercado en términos de rendimiento, dijo el director ejecutivo a FoodNavigator.

Y eliminar el TiO2 por completo sin un reemplazo no es una opción. "La aceptación de un producto por parte del cliente es menor sin él, porque [con TiO2] tiene una apariencia de 'calidad visual'.

"Por lo tanto, los fabricantes están buscando activamente algo para reemplazarlo. No creo que ninguna de las alternativas en el mercado sea tan innovadora o sostenible como nuestro material".

"Venimos con el aspecto sostenible, venimos sin competencia en términos de rendimiento. Creo que hay muchas posibilidades de que tengamos éxito en el mercado de alimentos".

Con alrededor de 10 millones de toneladas producidas por año, TiO2 es el líder del mercado de la industria de pigmentos blancos de $ 16 mil millones. Se utiliza en casi dos tercios de todos los pigmentos.

Además de sus problemas de salud bien publicitados, el TiO2 también es un material 'ambientalmente cuestionable', explicó Schertel. El compuesto se crea cuando el titanio, que se encuentra en los minerales de la corteza terrestre, reacciona con el oxígeno del aire.

El titanio se extrae en Australia, Sierra Leona, Sudáfrica, Rusia y Japón, y la producción de TiO2 está asociada con "grandes" emisiones de CO2, nos dijeron. La Asociación de Fabricantes de Dióxido de Titanio estima que la huella de carbono del pigmento, según datos de 2012, es de 5,3 tCO2e/TiO2​ producto.

Impossible Materials, por otro lado, está trabajando con el material natural ampliamente disponible celulosa, que puede obtenerse de desechos biológicos, como pulpa de madera o desechos agrícolas.

"La celulosa es mucho más sostenible porque se puede degradar, lo que no ocurre con ninguno de los pigmentos a base de metales pesados. Y se puede regenerar".

Admitiendo que es demasiado pronto para calcular exactamente cuánto CO2e podría eliminarse cambiando el TiO2 por la alternativa de Impossible Materials, el CEO dijo que las predicciones iniciales sugieren un ahorro potencial de CO2 del 90 %, "que es mucho". .​

El mayor desafío para Impossible Materials radica en escalar su ingrediente para el entorno comercial. La puesta en marcha actualmente está recaudando fondos para ayudar a avanzar su producto a la siguiente etapa de escalado y, en última instancia, hacia la comercialización.

Impossible Materials está trabajando actualmente con clientes en pruebas de conceptos.

En cuanto a su estrategia de comercialización, la start-up está investigando el suministro tanto a empresas de ingredientes como a fabricantes. Para empezar, Impossible Materials se centrará en aplicaciones de nicho de alto valor, como las que se encuentran en los sectores alimentario, farmacéutico y cosmético.

En términos de regulación, Schertel enfatizó que el pigmento no es de tamaño nanométrico. "Nuestro producto no es una nanocelulosa... Creo que eso lo hace muy interesante, porque el aspecto nano era la principal preocupación en torno al dióxido de titanio, no el material en sí, sino su tamaño nano".

De hecho, la EFSA descubrió que el TiO2 contiene (como máximo) el 50 % de las partículas en el rango nanométrico (es decir, menos de 100 nanómetros) a las que los consumidores pueden estar expuestos.

Cuando la EFSA consideró que el aditivo no era seguro para el consumo humano, el profesor Maged Younes, presidente del Panel de Aditivos Alimentarios y Saborizantes (FAF) de la EFSA, dijo: "Un elemento fundamental para llegar a esta conclusión es que no podíamos excluir las preocupaciones sobre la genotoxicidad después del consumo de partículas de dióxido de titanio. Después de la ingestión oral, la absorción de partículas de dióxido de titanio es baja, sin embargo, pueden acumularse en el cuerpo".

Schertel explicó que la tecnología de Impossible Materials está "mucho más cerca" de lo que se conoce como celulosa microcristalina y espera que se etiquete como tal en el paquete.

Los materiales celulósicos de este tipo en los EE. UU., por ejemplo, generalmente se reconocen como seguros (GRAS).

"Nuestro trabajo, como proveedor de ingredientes, es producir una calidad consistente con todas las propiedades caracterizadas, y luego esto pasa a la formulación. Luego, la formulación debe ser aprobada por los fabricantes de alimentos", continuó.

"Pero no vemos ningún obstáculo allí, porque estamos en este rango micro y no en el rango nano".

Impossible Materials espera estar trabajando en "etapas de implementación" con los clientes durante los próximos 12 a 18 meses, y planea lograr una producción a gran escala dentro de los próximos dos o tres años.

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