Valorización de residuos agroalimentarios para obtención de biopolímeros y aplicación como estrategias de conservación alimentarias

La industria agroalimentaria enfrenta el desafío de responder a una creciente demanda alimentaria derivada del aumento poblacional, en un contexto de crisis medioambiental, escasez de recursos, cambio climático y generación masiva de residuos. En este marco, iniciativas como el Pacto Verde Europeo, el Plan de Economía Circular y la Agenda 2030 promueven una transición hacia modelos de producción más sostenibles. Esta transición requiere una evolución desde un modelo económico lineal hacia uno basado en los principios de la bioeconomía circular, que combina el uso responsable de recursos biológicos renovables con estrategias para prolongar el ciclo de vida de productos y reducir la generación de residuos. El sector agroalimentario genera grandes volúmenes de biomasa residual, principalmente en forma de subproductos lignocelulósicos como hojas y tallos, tradicionalmente utilizados con bajo valor añadido. Esta situación ha motivado la búsqueda de estrategias de valorización más sostenibles, como los procesos de biorrefinería, que permiten fraccionar la biomasa para obtener compuestos de alto valor. Entre ellos, la celulosa destaca como uno de los polímeros naturales más abundantes y prometedores, gracias a sus propiedades estructurales y su carácter biodegradable y renovable, especialmente interesante en la sustitución de plásticos convencionales en el sector del envasado. A través de tratamientos específicos como el pasteado, blanqueo y fibrilación mecánica, es posible obtener nanofibras de celulosa (CNF) y lignonanofibras (LNFC), materiales con excelentes propiedades mecánicas, barrera y de funcionalización, adecuados para su uso en materiales de envasado sostenibles. Esta Tesis Doctoral se centra en la valorización de residuos lignocelulósicos procedentes de podas de aguacate y frambuesa para la producción de pastas celulósicas y LNFC, con aplicaciones en envases rígidos, films y recubrimientos comestibles. En la Publicación I, se estudió la producción de pasta celulósica a partir de residuos de frambuesa y el aislamiento de CNF y LNFC mediante pretratamientos catalíticos con TEMPO. Se evaluó cómo el contenido residual de lignina afecta las propiedades funcionales del material, especialmente en su aplicación como refuerzo en matrices de quitosano para la elaboración de films. Se observó una mejora en propiedades mecánicas y barrera. Posteriormente, se aplicaron las LNFC en recubrimientos comestibles para frambuesas frescas, aprovechando su capacidad de bloqueo de radiación UV. Estos recubrimientos demostraron beneficios en la conservación del fruto durante el almacenamiento. En la Publicación II, se analizó la viabilidad de los residuos de poda de aguacate como fuente de fibra celulósica. Las fibras se incorporaron como refuerzo a una matriz termoplástica de polietileno biobasado, utilizando un agente compatibilizante para mejorar la adhesión entre fases. Se optimizó su concentración y se estudiaron las propiedades mecánicas, térmicas y morfológicas de los biocomposites. También se llevó a cabo un análisis micromecánico para entender el comportamiento de la interfase y su influencia en la transferencia de cargas. En la Publicación III, los biocomposites desarrollados fueron evaluados en términos de procesabilidad, termosellabilidad y resistencia estructural para la fabricación de envases rígidos tipo bandeja. Se determinó la concentración óptima de fibra que permitía el termoformado sin comprometer la integridad del material. Además, se evaluó su eficacia como envase para la conservación de alimentos, realizando estudios fisicoquímicos, microbiológicos y de desintegración en suelo. Finalmente, se seleccionó el biocomposite con mejores propiedades para su uso en el envasado de tomates Cherry. Su eficacia se evaluó durante 30 días de almacenamiento, observando mejoras en parámetros como pérdida de peso, color y aspecto visual, lo que demuestra el potencial de estos materiales como alternativa sostenible para el envasado alimentario.