Una fina capa aplicada con plasma podría resolver uno de los grandes obstáculos de los envases vegetales y acercarlos a aplicaciones hoy dominadas por el plástico.
- 🌱 Nanofibrillas de celulosa procedentes de biomasa vegetal.
- 💧 Menos del 1 % de absorción de agua con uno de los tratamientos.
- ⚡ Plasma DBD para modificar únicamente la superficie.
- 🛢️ Menor dependencia de plásticos derivados del petróleo.
- 🥔 Potencial para envoltorios y envases alimentarios.
- ♻️ Material base renovable y biodegradable.
- 🧪 Tecnología todavía en fase de investigación.
¿Por qué importa?
Encontrar materiales vegetales capaces de competir con el plástico no depende únicamente de fabricar algo biodegradable. También tiene que proteger el alimento de la humedad, el oxígeno y la grasa, resistir la manipulación y hacerlo a un coste razonable.
Las películas de nanofibrillas de celulosa cumplen varias de esas condiciones, pero tienen un punto débil importante: les gusta demasiado el agua. Un equipo internacional ha conseguido modificar su superficie mediante plasma de descarga de barrera dieléctrica (DBD) y reducir drásticamente esa vulnerabilidad. En una de las configuraciones estudiadas, la absorción de agua líquida quedó por debajo del 1 %.
Ahí está lo interesante. No se trata de sustituir un plástico por otro, pues la estructura principal del envase puede fabricarse a partir de fibras vegetales renovables.
La celulosa tiene casi todo lo necesario. Excepto una cosa
Las nanofibrillas de celulosa, conocidas como CNF, pueden obtenerse a partir de biomasa como la pulpa de madera. Con ellas se fabrican películas finas que reúnen varias características especialmente atractivas para el sector del envase: son ligeras, biodegradables y presentan buenas propiedades de barrera frente al oxígeno y las grasas.
El problema aparece con la humedad.
La celulosa es higroscópica, es decir, atrae y absorbe agua del ambiente. En una bolsa destinada a conservar patatas fritas, por ejemplo, esto puede terminar permitiendo que la humedad atraviese el material, afecte al alimento y reduzca su vida útil.
Además, cuando una película de celulosa absorbe humedad puede perder resistencia y deteriorarse también su capacidad para actuar como barrera frente a determinados gases.
Ese inconveniente ha limitado durante años una idea aparentemente sencilla: utilizar las fibras que forman árboles y plantas para fabricar parte de los envases que hoy dependen de polímeros fósiles.
Una capa casi invisible creada con plasma
La solución estudiada por investigadores de North Carolina State University, la Universidad Masaryk de la República Checa y la Universidad de Quebec en Rimouski, Canadá, consiste en cambiar las propiedades de la superficie de la celulosa sin tener que sustituir el material que hay debajo.
Para ello emplearon plasma DBD, abreviatura de descarga de barrera dieléctrica.
El plasma puede entenderse, simplificando bastante, como un gas energizado que permite desencadenar reacciones químicas sobre la superficie de un material. En este caso se utilizó para depositar sobre las películas de celulosa fragmentos organosilícicos extremadamente finos.
Los investigadores ensayaron diferentes configuraciones, gases, tiempos de tratamiento y formas de aplicar esas capas. De esta manera consiguieron modificar cuánto agua acepta o rechaza la superficie.
Uno de los tratamientos generó una superficie superhidrofóbica, con una absorción de agua líquida inferior al 1 %.
No se trata simplemente de impermeabilizar
Hay un detalle que hace especialmente interesante el trabajo. Los investigadores comprobaron que podían modificar de forma bastante precisa la relación de la película con el agua.
Algunas configuraciones mejoraban considerablemente la resistencia al agua líquida. Otras, en cambio, permitían que atravesara más vapor de agua.
A primera vista podría parecer un mal resultado. En realidad muestra que el tratamiento puede ajustarse dependiendo de la aplicación.
Un envase destinado a mantener crujiente un alimento necesitaría una barrera muy eficaz frente a la humedad. Una película destinada a un apósito médico transpirable, por ejemplo, podría beneficiarse de una mayor permeabilidad al vapor.
La tecnología, por tanto, podría servir como una especie de regulador de las propiedades superficiales de la celulosa.
Por qué los envases actuales son tan difíciles de sustituir
Una bolsa de aperitivos parece algo trivial. Técnicamente no lo es.
Muchos envases flexibles combinan varias capas de diferentes plásticos, papel e incluso aluminio. Cada una cumple una función concreta: proporcionar resistencia mecánica, impedir la entrada de oxígeno, bloquear la humedad, evitar el paso de grasas o permitir el termosellado.
El resultado funciona muy bien mientras contiene el producto.
El problema llega al contenedor.
Separar posteriormente esas capas puede resultar técnicamente complicado o económicamente poco atractivo, dificultando su reciclaje convencional. Esa es una de las razones por las que desarrollar materiales renovables capaces de asumir varias funciones a la vez resulta tan interesante.
Una película de celulosa funcionalizada no necesita copiar exactamente la estructura de los envases actuales. La oportunidad está en replantear el material desde el principio para simplificar su final de vida.
Una tecnología que no parte completamente de cero
El empleo industrial del plasma para modificar superficies no es una idea experimental recién descubierta. Diferentes procesos de plasma ya se utilizan para limpiar, activar o recubrir materiales, incluido el sector del envase.
Eso ofrece una ventaja importante para una futura industrialización: no habría que inventar desde cero toda la maquinaria necesaria.
El reto consiste en trasladar el procedimiento desarrollado con las películas CNF a sistemas continuos capaces de tratar grandes cantidades de material con suficiente velocidad y uniformidad.
Y ahí empieza la parte menos vistosa del desarrollo tecnológico: comprobar cuánta electricidad consume, cuánto cuesta cada metro cuadrado tratado, cuánto dura el recubrimiento y cómo responde después de plegarlo, imprimirlo, sellarlo, transportarlo y almacenarlo.
Europa también está cambiando las reglas del envase
La investigación llega además en un momento especialmente oportuno.
El Reglamento europeo sobre envases y residuos de envases (PPWR) comenzó a aplicarse en agosto de 2026 y está aumentando la presión sobre fabricantes y distribuidores para reducir residuos y diseñar envases pensando desde el principio en su recuperación.
El reglamento establece, entre otras medidas, requisitos progresivos de reciclabilidad, reducción de residuos de envases y contenido reciclado para determinadas categorías de plástico.
Desde 2030 comenzarán a aplicarse requisitos de diseño para reciclaje y grados de rendimiento de reciclabilidad. Posteriormente, desde 2035, cobrará importancia que esos envases puedan reciclarse efectivamente a escala.
Esto no convierte automáticamente a la celulosa tratada con plasma en la solución ganadora. Sí cambia las condiciones económicas en las que tendrán que competir los materiales de envasado durante la próxima década.
Todavía quedan preguntas importantes
El resultado de menos del 1 % de absorción de agua es llamativo, pero no debe confundirse con un envase preparado para llegar mañana al supermercado.
Los propios investigadores señalan varios aspectos pendientes.
Uno de ellos es la permeabilidad al vapor de agua. Algunas configuraciones ensayadas empeoraron esta propiedad, algo especialmente problemático para alimentos que necesitan permanecer aislados de la humedad ambiental.
También deben determinarse la velocidad de aplicación necesaria para una línea industrial, el consumo energético del proceso y la resistencia del recubrimiento al uso real.
Queda otra cuestión importante desde el punto de vista ambiental: evaluar el sistema completo. Que la materia prima sea vegetal y biodegradable no permite concluir por sí solo que todo el envase tendrá menor huella ambiental. Habrá que estudiar el recubrimiento, su fabricación, el consumo de energía, el comportamiento al final de su vida útil y la seguridad del material en cada aplicación prevista.
Cómo funciona
El material de partida es una película formada por nanofibrillas de celulosa (CNF). El plasma DBD modifica su superficie y permite depositar fragmentos derivados de un precursor organosilícico.
Variando el gas utilizado, el tiempo de exposición y el modo de aplicación, los investigadores construyen capas con diferentes comportamientos frente al agua. La película conserva así la estructura principal de celulosa mientras su superficie adquiere propiedades que originalmente no tenía.
En cifras
- <1 % de absorción de agua líquida con uno de los tratamientos estudiados.
- 2 estrategias principales de tratamiento investigadas: deposición estática y formación dinámica de estructuras multicapa.
- 8 de septiembre de 2026: publicación online del estudio científico.
- 3 países representados directamente entre las instituciones de los autores: Estados Unidos, República Checa y Canadá.
Qué tiene de diferente
La estrategia no intenta desarrollar desde cero un nuevo polímero que reúna todas las propiedades necesarias.
Parte de un material renovable ya conocido, las nanofibrillas de celulosa, y utiliza ingeniería de superficies para corregir uno de sus principales puntos débiles.
Además, el plasma DBD permite ajustar las características de la superficie cambiando las condiciones del tratamiento. Esto abre la posibilidad de producir películas con comportamientos diferentes partiendo de un mismo material base.
Comparación directa con la tecnología convencional
Envases multicapa convencionales: pueden combinar polietileno, polipropileno, PET, aluminio, papel y adhesivos para conseguir simultáneamente barreras frente a gases, humedad y grasas. Su rendimiento es elevado, aunque la combinación de materiales puede complicar considerablemente el reciclaje.
Películas CNF tratadas con plasma: utilizan celulosa renovable como estructura principal y un tratamiento superficial para mejorar la resistencia al agua. Presentan ventajas potenciales en origen de la materia prima y biodegradabilidad, pero todavía no han demostrado a escala comercial el conjunto de prestaciones, costes y velocidades de producción de los envases convencionales.
Limitaciones
La principal limitación sigue siendo el comportamiento frente al vapor de agua. Conseguir que una superficie repela gotas no significa necesariamente impedir que la humedad atraviese lentamente el material.
También faltan ensayos de producción a gran velocidad, consumo energético, resistencia mecánica durante la vida útil, estabilidad del recubrimiento, costes y evaluación ambiental completa.
El estudio tampoco demuestra que estas películas puedan sustituir todos los envases plásticos. Diferentes alimentos requieren propiedades de conservación distintas y las exigencias de un envoltorio para productos secos no son las mismas que las de un envase para líquidos o alimentos de larga duración.
En qué fase se encuentra
Laboratorio / desarrollo experimental.
El principio ha sido demostrado sobre películas de nanofibrillas de celulosa y los investigadores consideran que el proceso tiene posibilidades de escalado porque la tecnología DBD ya se utiliza industrialmente.
El material concreto desarrollado en este estudio todavía no se encuentra en producción comercial.
Quién está detrás
El trabajo está firmado por Mirela A. Artner y Nathalie Lavoine, de North Carolina State University; Lucia Švandová, vinculada a Masaryk University; y Jacopo Profili, de la Universidad de Quebec en Rimouski.
La investigación recibió apoyo del College of Natural Resources de NC State, el programa Internationalization Seed Grant 2022-2023 de la universidad, Mitacs Globalink Research Award y el programa McIntire-Stennis del National Institute of Food and Agriculture del Departamento de Agricultura de Estados Unidos (USDA).
Fuente de los datos
Los resultados proceden del estudio científico “Surface modification of cellulose nanofibril films via organosilicon deposition using dielectric barrier discharge plasma (DBD) plasma for packaging applications”, publicado en Applied Surface Science.
Los datos sobre aplicaciones, limitaciones y posibilidades de escalado han sido comunicados además por North Carolina State University a partir del trabajo de los investigadores.
Vía North Carolina State University
Más información: Mirela A. Artner et al., Modificación superficial de películas de nanofibrillas de celulosa mediante deposición de organosilicio utilizando plasma de descarga de barrera dieléctrica (DBD) para aplicaciones de envasado, Applied Surface Science (2027).
DOI: 10.1016/j.apsusc.2026.168134
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