El desafío técnico de los envases sostenibles

Por Jorge Salgado, Responsable de Industria Alimentaria y Packaging en SMC España S.A.U.

La tendencia es clara y no hay vuelta atrás. La preocupación de los consumidores por el medioambiente y la sostenibilidad, en términos de contaminación plástica y el aumento de la conciencia de los principios de la Economía Circular, obliga a la industria del envase y embalaje a utilizar envases más sostenibles. Esto significa utilizar material más fácil de reciclar como plástico monocapa o papel y reducir la cantidad de material utilizado. Avanzar hacia un packaging sostenible plantea retos y desafíos técnicos para los fabricantes de maquinaria de envase y embalaje.  Además, garantizar una mayor sostenibilidad pasa por una mayor eficiencia. ¿Cómo? Sigue leyendo.

Para 2030, todos los envases de plástico de la UE deberán ser reciclables o reutilizables. Afectará a todo tipo de envases, desde los envases primarios hasta los secundarios, en los que se suelen utilizar materiales a base de papel: soplado de botellas de plástico, estampado en caliente de bandejas rígidas, sellado con film o todo tipo de bolsas con material flexible.

Con menos material o con material nuevo, el problema es el mismo. Los procesos deben ser más precisos, mejor controlados y fáciles de configurar. 

El plástico multicapa en el punto de mira como principal forma de abordar la contaminación por plásticos

Las películas compuestas multicapa convencionales son complejas y caras de reciclar debido a la necesidad de separar las diferentes capas de la película. Los materiales de envasado multicapa basados en polímeros se utilizan habitualmente para combinar las prestaciones respectivas de diferentes polímeros, y las ventajas que aportan a los envases son numerosas. Sin embargo, debido a su poca reciclabilidad, la mayoría de los multicapas se suelen incinerar o depositar en vertederos, lo que contrarresta los esfuerzos hacia una economía circular. Además, muchos países no cuentan con los sistemas y procesos de reciclaje necesarios para reciclar los laminados complejos. 
En cambio, las películas de monomateriales son totalmente reciclables, ya que todas las capas están hechas del mismo tipo de plástico. Las películas compuestas multicapa convencionales son complejas y caras de reciclar debido a la necesidad de separar las diferentes capas de la película. 
Los materiales de envasado multicapa basados en polímeros se utilizan habitualmente para combinar las prestaciones respectivas de diferentes polímeros, y las ventajas que aportan a los envases son numerosas. 

Sin embargo, debido a su escasa reciclabilidad, la mayoría de los multicapas suelen incinerarse o depositarse en vertederos, lo que contrarresta los esfuerzos hacia una economía circular. Además, muchos países no disponen de los sistemas y procesos de reciclaje necesarios para reciclar los laminados complejos. En cambio, las láminas monomateriales son totalmente reciclables, ya que todas las capas están hechas del mismo tipo de plástico.

En cuanto al proceso de fabricación, la transición de multicapa a monomaterial implica algunos cambios. En la actualidad, los operarios tienen que ajustar manualmente su proceso y realizar algunas pruebas antes de lanzar el lote completo. Hay que mencionar que los operarios necesitan un verdadero know-how, ya que no existe ninguna herramienta de modelización que permita ajustar los parámetros (tiempo, temperatura, presión...) según la función del material. El modelado del proceso puede ser incluso imposible, ya que los materiales cambian de un lote a otro. Al fin y al cabo, el objetivo es reciclar y reutilizar el plástico, pero la composición cambia a medida que mezclamos diferentes fuentes, a veces directamente en la fábrica, y porque cuanto más se recicle un plástico más se romperá su cadena de carbono y las propiedades del material. Estos ajustes son complejos y requieren mucho tiempo y pueden cambiar de un lote a otro según el material, ¡incluso para producciones muy similares!

Otro problema específico a considerar con los monomateriales es la tecnología de sellado requerida, especialmente en el rango de alta velocidad. Los operarios deben ajustar parámetros como el tiempo de sellado, la temperatura o la presión. En el caso de un film, el termosellado debe alinearse con precisión para evitar daños en la capa exterior sensible al calor, al tiempo que se asegura la integridad del sellado de la capa interior.

Soluciones sostenibles basadas en papel

Otra opción más sostenible son las soluciones basadas en papel. El mayor respeto por el medioambiente de esta alternativa radica principalmente en la perspectiva del final de la vida útil. Una vez en el medioambiente, los envases de papel pueden descomponerse en cuestión de meses, mientras que los plásticos pueden tardar décadas o incluso siglos en degradarse. Gran parte de ellos van a parar al mar. Según la Agencia Europea de Medioambiente, el 82% de la basura recogida en las playas europeas es de plástico, mientras que solo el 2% es de papel o cartón; además, la tasa de reciclaje de papel en Europa ya ronda el 80%.

En cuanto al proceso el sellado es, por supuesto, también un reto, ya que implica tecnologías de adhesión precisas. Sin embargo, el mayor problema podrían ser las partículas de cartón que pueden generar fallos y pérdidas de rendimiento.

Menos plástico

La tercera tendencia de los envases sostenibles consiste en rediseñar los envases para reducir la cantidad de material. Aquí las tolerancias de fabricación son menores y la precisión y la repetibilidad son esenciales.

En resumen, este cambio hacia los envases sostenibles implicará una mayor precisión y un mejor control de los procesos para anticiparse a los problemas. También requerirá una aceleración de los cambios de producción.  Además, el cumplimiento de los objetivos de envasado sostenible, podría acabar generando un sobrecoste del 30 o 40%. Esta es nuestra propuesta para contrarrestar este desafío.

Piensa en el OEE

La eficacia global de los equipos (OEE) es una forma muy práctica de preparar y mitigar los retos de la próxima década. Fabricar solo piezas buenas (calidad), lo más rápido posible (rendimiento) y sin tiempos de parada (disponibilidad).

El packaging sostenible pondrá sin duda al OEE contra las cuerdas. Aumentará todas estas pérdidas de producción, ya que los tiempos de ajuste son más largos y la calidad del producto será más difícil de mantener. Este problema afectará a los fabricantes de máquinas, pero también a los usuarios finales que a menudo actualizan o renuevan su maquinaria, en lugar de invertir en una nueva línea de producción.

Por ejemplo, si la alternativa de embalaje sostenible se basa en el uso de papel, esto implica contaminación y el consiguiente riesgo de fallo, comprometiendo la calidad del producto. De este modo, se requiere la instalación de cilindros con retenedor de lubricante para mantener una película de grasa en la superficie del vástago y evitar la entrada de polvo u otros contaminantes. Estos cilindros mejoran por 4 el número de ciclos de funcionamiento. Proponemos el uso de sistemas de vacío con filtros de aire en línea integrados y mecanismo de bloqueo o vasos transparentes. Además, una selección adecuada del material de la ventosa puede reducir las paradas de la línea. Una última alternativa para garantizar la calidad en el entorno del polvo de papel es cambiar a la tecnología de vacío ciclónica, en la que se suministra una presión positiva al lado del eyector del efector final de vacío para expulsar el polvo.

Sin embargo, hay otras cuestiones no relacionadas con el envasado sostenible, asociadas a la calidad del producto que, si se abordan, pueden aumentar el OEE y ayudar a reducir los costes adicionales y las dificultades que las alternativas ecológicas aportan al proceso de fabricación.
 

Algunos ejemplos sobre cómo abordar la calidad general del producto

Rechazos de puesta en marcha

El envoltorio de plástico, el embalaje de espuma o las etiquetas se adhieren y atraen polvo y suciedad provocando una mala aplicación o, la contaminación de los envases farmacéuticos y alimentarios. Los ionizadores industriales son herramientas idóneas para eliminar, neutralizar y controlar la estática. Disponibles en tipo barra, boquilla y ventilador, se adaptan perfectamente a los distintos espacios de producción donde se ha acumulado electricidad estática problemática para los procesos de fabricación.

Rechazos de producción

Para el soplado y sellado de botellas de plástico, el control de la temperatura es uno de los parámetros clave que permite mantener la calidad y facilitar el tiempo de preparación. SMC ofrece una gama completa de soluciones para gestionar este aspecto cuando se trata de enfriar el plástico o el sellado después de la producción. Pueden controlar digitalmente.

Aumentar el rendimiento con el control digital

La solución estrella para abordar el rendimiento son los sensores digitales y los dispositivos conectados. Contamos con una amplia gama para digitalizar todos los componentes, facilitar el cambio de producción, reducir el tiempo de preparación y permitir que se guarden todas las configuraciones. Sensores y detectores que ayudan a implementar un mantenimiento predictivo eficaz y a verificar el rendimiento de todo el sistema en tiempo real.
Cada detalle cuenta para reducir los tiempos de inactividad y mantener los parámetros de funcionamiento y, por tanto, la precisión y la calidad

Sellado de alta calidad

•    Sensores de caudal y presión que permiten la supervisión en tiempo real, para evitar un mantenimiento no planificado y garantizar el rendimiento de los actuadores.
•    Actuadores con sellado metálico que se caracterizan por un menor desgaste y ofrecen un funcionamiento sin mantenimiento y un rendimiento estable.
•    La tubería puede mejorarse con una herramienta CAD que contribuya a reducir la longitud del tubo y las pérdidas asociadas de presión y precisión. Además, los tubos de color facilitarán la instalación y el mantenimiento, minimizando posibles errores.
•    Antes del marcaje, se pueden utilizar mesas rotativas para un posicionamiento perfecto y amplificadores de aire para preparar la superficie, ofreciendo un gran retorno de la inversión.
•    Detectores magnéticos estándar que pueden adaptarse a cualquiera de nuestros actuadores.
•    Regulador de velocidad, diseñado para reducir el tiempo en la puesta en marcha. El mantenimiento o los ajustes pueden realizarse de forma mucho más rápida ya que incorpora un indicador que permite asegurar la repetitividad del caudal, reduciendo aún más el tiempo de puesta en marcha y mejorando la fiabilidad en la aplicación 
•    Válvulas. SMC dispone también bloques de válvulas que permiten cambiar una válvula sin interrumpir el funcionamiento de la isla de válvulas (hot swap).
•    Además, la formación práctica permitirá a los operarios resolver rápidamente problemas sencillos.

La contaminación por plásticos es un problema que debe ser abordado por todos los miembros de la sociedad. Como consumidores y como fabricantes estamos concienciados con la sostenibilidad. Sin embargo, esto va a implicar muchos retos de fabricación en los próximos 5 a 10 años. Estos desafíos se materializan en modificaciones de la máquina, costes más elevados e incertidumbre en la producción, que como hemos comentado, pueden aliviarse abordando el OEE. En SMC contamos con equipos locales especializados en la industria del packaging para apoyar a nuestros clientes en la transición hacia el packaging sostenible.

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