¿Qué es la Industria 4.0?

"Pienso que hay mercado en el mundo como para unos cinco ordenadores."– Thomas J. Watson, Presidente de la Junta Directiva de IBM, en 1948

INDUSTRIA Y REVOLUCIÓN DIGITAL

La era de la información ha hecho posible que podamos acceder cada vez a más información, pudiendo procesarla y compartirla a la velocidad a la que viaja una onda electromagnética. Esto ha transformado el modo en el que consumimos y el modo en el que nos relacionamos, creando grandes redes de intercambio de datos que renuevan nuestra idea de lo individual y de lo colectivo.

'La exponencialmente creciente capacidad de almacenar, procesar e intercambiar datos es, precisamente, una de las claves de lo que se ha venido a llamar industria 4.0'

INDUSTRIA 4.0: UNA BREVE DEFINICIÓN 
La industria está en medio de una transformación digital acelerada exponencialmente por tecnologías en pleno crecimiento, como la sensórica, la robótica (automatizará aún más los procesos), los drones (transformarán la logística), la impresión 3D (en lugar de comprar productos, compraremos los planos y los fabricaremos nosotros, cuando queramos y en la cantidad deseada), el internet de las cosas (todo estará conectado), el Big Data (organizaremos esa gran cantidad de información) y la realidad aumentada (realizaremos el mantenimiento de los activos gracias al examen a través de un dispositivo tecnológico).
Estas tendencias no suponen únicamente un aumento de la automatización de la producción (cosa que lleva sucediendo desde los años 70's con el desarrollo de la electrónica y las tecnologías de la información), sino una aproximación totalmente disruptiva a la manera en que producimos y entendemos la totalidad de la cadena de valor.

La industria 4.0 por lo tanto, es un concepto que une las tecnologías que dieron paso a la tercera revolución industrial (procesos de automatización y nuevas tecnologías de producción) con las tecnologías propias de la era de la información, como el almacenamiento, procesamiento y transmisión masiva de datos.

La unión de estos dos caminos lleva a 4 elementos esenciales de la industria 4.0:
Los sistemas ciberfísicos
El Internet de las Cosas
El Big Data
El Cloud Computing (o internet de los servicios)

Así, los sistemas ciberfísicos recogen información de procesos en el mundo real a través de sensores. Gracias al Internet de las cosas, estos sistemas ciberfísicos se comunican con otros sistemas ciberfísicos y con seres humanos, dentro de la propia organización, pero también entre organizaciones, proveedores, clientes, y usuarios, dando lugar a una cadena de valor absolutamente interconectada en forma de tela de araña.

'La industria 4.0 une las tecnologías que dieron paso a la tercera revolución industrial (procesos de automatización y nuevas tecnologías de producción) con las tecnologías propias de la era de la información, como el Big Data y el Cloud Computing'

La Industria 4.0 en 5 características principales

1. Conexión vertical en forma de red: los Sistemas Ciber Físicos están interconectados entre ellos y con trabajadores, directivos, desarrolladores, proveedores, clientes, usuarios, y hasta con el propio producto una vez vendido, gracias al Internet de las Cosas y al Internet de los Servicios (Cloud Computing).
2. Virtualización: El mundo real de la planta es capturado por sensores, creando una imagen virtual de la planta, que está a su vez conectada a Modelos de Simulación, Aplicaciones de Análisis Predictivo y Software para la ayuda en la Toma de Decisiones. Todo ello ayudado por el Big Data.
3. Descentralización: La toma de decisiones es ejecutada por los Sistemas Ciberfísicos, ayudada por Modelos Predictivos y Aplicaciones para la Toma de Decisiones.
4. Reacción en tiempo real: la captura de información, su procesado y las decisiones tomadas al respecto, se realizan en tiempo real.
5. Orientación al cliente: La arquitectura de la Industria 4.0 está diseñada para establecer un feedback directo entre el usuario, el producto, y el diseñador del mismo.

DIFERENCIAS ENTRE INDUSTRIA 3.0 E INDUSTRIA 4.0
La Industria 3.0, o Tercera Revolución Industrial, viene marcada por el inicio de la automatización y la computación industrial. Algunos de sus hitos son la introducción del primer PLC, el Modicon 084 en 1969, o el primer sensor inteligente fabricado por Honeywell ese mismo año.

Elaborado por www.industriaconectada40.gob.es

La continuación natural de estos dos hechos ha sido:

1. La evolución de dispositivos físicos a nivel de campo (sensores, actuadores…), encargados de captar la información.
2. La evolución de dispositivos a nivel de control (PLC, HMI), encargados de la automatización de procesos electromecánicos.
3. La evolución de los sistemas a nivel de supervisión (SCADA), encargados de corregir los procesos y retroalimentarlos.
4. La evolución de sistemas de tracking y productividad (MES), encargados de monitorizar la transformación de las materias primas en productos terminados para optimizar la producción.
5. La evolución de los sistemas de gestión de procesos de negocio (ERP), encargados de la gestión integral de los procesos de negocio.

Elaborado por blogs.salleurl.edu

Es habitual confundir la evolución de estos dispositivos con la Industria 4.0, pero es importante recordar que dicha evolución por sí sola no constituye ninguna innovación disruptiva. El cambio de reglas viene de combinar la evolución de estos dispositivos con la Revolución Digital. (almacenamiento, procesamiento y conectividad).

INDUSTRIA 4.0: LA REVOLUCIÓN QUE ESTÁ POR VENIR
Impresión 3D, sensórica, Inteligencia Artificial, robótica, drones y nanotecnología.
Son solo unos pocos ejemplos de campos que, combinados, pueden cambiar completamente la manera en la que vivimos, la manera en la que producimos bienes, y la manera en la que esos productos están conectados con sus usuarios, y, a su vez, con sus fabricantes.

Estas tecnologías no son nuevas. La mayoría se inventaron hace 20 o 30 años. Pero el dramático aumento en capacidad de computación y la reducción de costes, así como la miniaturización, hacen de estas tecnologías herramientas capaces de propiciar un salto para la industria, y para la forma en la que vivimos, y para el mundo que conocemos hoy en día.

Redes eléctricas inteligentes, logística inteligente y hogares inteligentes (domótica), fábricas inteligentes.

Vehículos, electrodomésticos, edificios y ciudades, estarán permanentemente conectados con fabricantes, proveedores energéticos, usuarios, y por supuesto, entre ellos

LOS 4 RETOS DE LA INDUSTRIA 4.0
4 vectores van a definir los factores clave de éxito de la industria y el mundo que está por venir, como se revela en este fantástico informe de Deloitte.

1.Generar redes para integrar verticalmente a todos los actores de la cadena de valor
La transmisión automática de datos relevantes entre sistemas de la planta de producción es esencial hoy en día. También lo es la transmisión automática de datos relevantes entre departamentos diferentes de la misma empresa.

'Automatizar la transmisión de información con todos los niveles de proveedores, así como con clientes y usuarios finales, será una de los factores clave de éxito para ser líder de la Industria 4.0'

Esta integración vertical en forma de red, redundará en una mayor eficiencia en el uso de recursos (humanos, materiales, energéticos).

Algunas claves para generar estas redes de integración vertical serán:

a) Integración IT
En muchos casos, las infraestructuras de tecnologías de la información están muy fragmentadas, y el resultado es una red pobre. Se necesitarán sensores, sistemas de control, redes de comunicación, aplicaciones de negocios… Las empresas deben ser capaces de integrar todos estos componentes.

b) Analítica y gestión de datos (big data)
La industria 4.0 va a generar enormes cantidades de datos. Procesar y analizar este big data generará nuevos insights, apoyará la toma de decisiones, y creará ventajas competitivas. Las compañías necesitarán contratar especialistas en las áreas del análisis y la gestión de datos (data science).

c) Aplicaciones cloud
El cloud hosting ofrece excelentes soluciones para almacenar grandes cantidades de datos. Las soluciones cloud serán cada vez más cruciales en la industria 4.0. El almacenamiento en la nube hace que cualquier información sea accesible desde cualquier lugar. Esto facilitará el acceso y el análisis de datos no sólo entre fábricas, sino a través de la cadena de valor entera.

2. Integración horizontal para generar sinergias

La transformación de la industria no solo ocurrirá en sentido vertical, sino también en sentido horizontal. Estas integraciones horizontales crearán redes flexibles y con una altísima capacidad de respuesta.

Como la integración e interacción con los clientes (gracias al internet de las cosas y a las redes sociales) hará que se puedan mejorar los productos y prever la demanda, se generarán grandes redes de partners de productos que son complementarios, compartiendo la tremenda información generada (también llamada “memoria del producto”), y creando valor para el usuario y para las empresas.

Esto puede generar modelos de negocio absolutamente novedosos, así como nuevos modelos de cooperación. Los aspectos legales relacionados a la protección de la propiedad intelectual y a la propiedad de la información serán cada vez más importantes.

Se crearán grandes redes de partners de productos complementarios, generando modelos de negocio absolutamente novedosos basados en la cooperación

Estas serán algunas de las claves de la futura integración horizontal:

a) Optimización de modelos de negocio
La industria 4.0 generará aproximaciones radicalmente diferentes a los modelos de negocio de hoy en día, y no solo representará una mejora incremental de lo existente. Para lograrlo, las compañías necesitarán desarrollar nuevas habilidades individuales y capacidades colectivas.

Una aproximación de arriba de la compañía hacia abajo creará resistencia al cambio, formando lagos de innovación rodeados del “business as usual” que generarán problemas organizacionales debido a los enfrentamientos entre los que han abrazado un nuevo paradigma y los que se resisten a cambiar.

De este modo, las compañías que hagan una transición exitosa hacia el uso de las herramientas que la industria 4.0 puede ofrecer, desarrollarán nuevos segmentos de clientes y nuevas líneas de negocio, que en un momento dado podrán ser centrales para la compañía.

Deloitte

b) Cadenas de valor inteligentes
Los nuevos modelos de negocio estarán más enfocados en las necesidades individuales de cada cliente, y en el crecimiento de la cooperación con otros actores. Esto hará que aparezcan nuevas necesidades en la cadena de suministro.

La transformación digital unirá toda la información en una sola base de datos, agilizando todos los procesos desde las necesidades del cliente a la entrega del producto, e Investigación y desarrollo, compras, producción y marketing se convertirán en diferentes facetas de un mismo diamante, mucho más alineadas en una red colmena.

Las compañías más exitosas harán un mejor uso de la comunicación y el intercambio de datos para integrarse con partners que ofrezcan productos y servicios complementarios a los suyos.

c) Ciberseguridad
La extensa red de conexiones y la gran cantidad de datos que implica la Industria 4.0 van a aumentar dramáticamente las necesidades de cíber seguridad, ya que las actividades más importantes de las empresas cada vez van a estar más ligadas a dicho almacenamiento y transmisión de información, con lo cual la protección de dichas actividades será clave.

Elaborado por Siemens www.ciudadesdelfuturo.es

Productos y propiedad intelectual tendrán que estar bien protegidos frente al uso ilegal de los mismos, y las fábricas del futuro estarán equipadas con nuevos sistemas de seguridad, acercando la industria al nivel de cíber seguridad hoy existente en los servicios financieros.

d) Nuevos modelos fiscales
La impresión 3D permitirá crear productos a través de países y continentes, sin que éstos hayan de cruzar ninguna frontera física. Esto creará necesidades de legislación en relación a los impuestos al valor añadido.

e) Gestión de la Propiedad intelectual
La impresión 3D hará necesaria mucha más legislación en relación con la propiedad intelectual, ya que muchos objetos físicos podrán ser comprados en forma de información para ser impresos ulteriormente. El cambio se parecerá a los ebooks frente a los libros de papel.

3. Diseño e ingeniería presente en toda la cadena de valor 
Con todos los actores de la cadena de valor conectados en tiempo real, el rediseño, la personalización y la optimización de la ingeniería serán un flujo continuo y retroalimentado, ya que la información de toda la cadena de valor estará llegando constantemente, en lugar de ser recabada periódicamente mediante técnicas poco fiables como los cuestionarios. Esto llevará la filosofía Lean a otro nivel.

Además, la impresión 3D hará que gradualmente los clientes prefieran descargar archivos de programas de diseño, para configurar e imprimir los productos en su propia casa, cuando quieran y cuantos quieran. De este modo, los fabricantes se convertirán en gestores de derechos intelectuales y patentes. De este modo, pequeñas empresas que se adelanten y comiencen a generar dichos planos para la impresión 3d doméstica cambiarán industrias enteras.

La impresión 3D convertirá algunas industrias en peer2peer, y al igual que el intercambio de archivos musicales, la gente intercambiará planos, comprará planos diseñados por otros, y los imprimirá en sus casas, o en empresas especializadas en la impresión 3D.

La impresión 3D transformará algunas industrias en redes peer2peer, convirtiendo a proveedores altamente especializados en commodities

Algunas de las claves serán:

a) Entender los 10 tipos de innovación
La industria 4.0 permitirá que la innovación salga de sus áreas tradicionales (el producto), para polinizar otras áreas de la empresa. Así, nos encontraremos con 10 tipos de innovación:

• Modelo de negocio: cambiar la manera en la que monetizas a tu cliente.
• Operar en redes: capitalizar los procesos, tecnologías, ofertas, canales y marcas de otras compañías a través de la cooperación.
• Estructura: reorganizar los activos de la compañía.
• Procesos: cambiar la manera en que se realizan las actividades del día a día.
• Productos: simplificación y personalización son solo algunos ejemplos.
• Sistemas de productos: crear líneas de negocio que se potencian entre sí.
• Servicios: cambiar la manera de probar y usar el producto son algunos ejemplos.
• Canales: cambiar la manera de llegar a tu cliente.
• Marca: cambiar las causas por las que los clientes te reconocen, te recuerdan y te prefieren.
• Experiencia de usuario: cambiar la manera en la que tu cliente se relaciona con tu compañía y tu producto a todos los niveles.

b) Gestionar la innovación de forma eficiente
La gestión de la innovación implica a la compañía entera, desde la estrategia, la organización, las líneas de negocios y el desarrollo de productos. Las tecnologías de la información afectarán profundamente al desarrollo de productos, haciéndolo mucho más ágil y enfocado a las necesidades de cada cliente individual. Los clientes formarán redes globales, no solo con sus opiniones, sino con la información del uso que hacen de sus productos, creando redes globales similares a las comunidades de jugadores que hacen mejorar al propio juego.

c) Comprender y gestionar mejor el ciclo de vida
El Big Data y el Análisis Predictivo generarán indicadores capaces de anticipar la evolución de los productos. Aplicaciones de Inteligencia Artificial, en disposición de toda la información, generarán las bases para la toma de decisiones.

4. Aceleradores tecnológicos  
Ya hemos mencionado ampliamente aquellas tecnologías existentes que darán forma al mundo y a la industria que está por venir. La buena comprensión y uso de dichos aceleradores tecnológicos permitirán soluciones individualizadas, más flexibilidad, ahorro de costes, y una total interconexión de toda la cadena de valor.

La Inteligencia Artificial y la sensórica harán de los vehículos autoconducidos algo normal, algo que agilizará y abaratará la logística. Nanosensores y nanomateriales se utilizarán en control de la producción para hacer el control de calidad mucho más eficiente. Los almacenes y la logística en general podrá ser gestionada por drones, que directamente tomarán el producto y lo llevarán al siguiente punto crítico de la ruta.

Los trabajadores cualificados del futuro se convertirán en expertos interactuando con estos sistemas ciberfísicos, enseñando al sistema los procesos y valores correctos, para que ella comience su proceso de aprendizaje. Así, el ser humano tendrá que interpretar los datos que devuelve el sistema y realizar mejoras en él.

Los trabajadores de la planta del futuro se convertirán en expertos interactuando con sistemas ciberfísicos, mejorando los procesos y enseñando a la máquina a aprender

Algunas de las claves para aprovechar estos aceleradores tecnológicos serán las siguientes:

a) Corporate Venturing
Las empresas emplearán una mayor parte de sus recursos a la inversión en startups, externalizando de algún modo la innovación, a través de la inversión en empresas que investigan tecnologías disruptivas.  Esto estaría en consonancia con las tesis de Clayton M. Christensen en su obra de referencia “El dilema del innovador”.

b) Aprendizaje organizacional
La Big Data y el Análisis Predictivo asegurará que la organización aprenda y no repita los sesgos propios de los seres humanos en la toma de decisiones, obligando a los directivos  a observar la realidad con mucha más objetividad.

'Hay mil maneras de seguir, pero ninguna de volver.' Fito Páez. Sobre el futuro

Geinfor
21 Abril 2016

Los envases 'nanotecnológicos' también pueden existir

Cuando se habla de nanotecnología siempre se asocia a desarrollos electrónicos, informáticos o a los materiales de última generación, pero nunca se piensa que la nanotecnología está presente también en el sector alimentario. Aunque parezca ciencia-ficción o incluso irreal, en los envases alimentarios podemos encontrar nanotecnología que nos ayuda a hacer que nuestros alimentos se conserven durante más tiempo.

Cuenta la historia que en 1959, en una reunión de la Sociedad Americana de Física, Richard Feynman, Premio Nobel de Física en 1965, predijo la existencia de la nanotecnología. Con una conferencia titulada “Hay un montón de espacio al fondo” (“There’s plenty of room at the bottom”) dio una primera visión de esta tecnología diciendo que podía imaginar un montón de enciclopedias escritas en la cabeza de un pin. 50 años después, lo que en su día provocó escepticismo y risas entre la comunidad científica, es toda una realidad y una tecnología con un gran potencial en múltiples aplicaciones.

La nanotecnología abarca toda una serie de técnicas y ciencias en las que se estudian, manipulan y producen los materiales, sustancias y dispositivos entre 1 y 100 nm. Actualmente podemos encontrar nanomateriales o nanosustancias en dispositivos electrónicos, fármacos, materiales para diversas aplicaciones, e incluso en alimentos.

No podemos decir que la nanotecnología sea una ciencia nueva o de reciente nacimiento ya que si echamos la vista atrás podremos encontrar sustancias o materiales a esta escala, por ejemplo la mayonesa, que está constituida por partículas de aceite a escala nanométrica formando una emulsión. Lo que ha hecho que esta ciencia haya despegado tan vertiginosamente ha sido el desarrollo de equipos de medida y manipulación de estos materiales a escala atómica. Pero no es el momento de hablar de estos equipos de medida sino de la aplicación de la nanotecnología a las tecnologías de envase de alimentos.

Los envases alimentarios de mayor uso hoy en día son los basados en materiales poliméricos que proceden del petróleo. La tendencia actual en el sector del envase plástico alimentario es a producir envases con menores contenidos de polímero (disminución del peso del envase y, por tanto, del coste final), que mantengan sus propiedades intactas (barrera a los gases y a la luz, propiedades mecánicas,…) y que no se ponga en riesgo la seguridad del alimento envasado. Una de las vías de conseguir este objetivo es mediante la incorporación de determinadas partículas a tamaño nanométrico (también llamadas nanopartículas) a los polímeros durante el proceso de fabricación de los envases. La principal ventaja de utilizar estas nanopartículas es que, añadiendo cantidades muy pequeñas de las mismas a los polímeros, se consiguen mejorar determinadas propiedades de los envases como es, por ejemplo, la barrera a los gases.

Los envases plásticos alimentarios que se utilizan habitualmente están compuestos por varias capas de diferentes materiales poliméricos ya que de esta manera se consiguen las propiedades que se buscan en función del alimento a envasar. Por ejemplo, cuando se envasa una carne o un producto sensible al oxígeno, los envases tienen una capa intermedia de un material polimérico que es barrera al oxígeno y/o CO2 impidiendo su entrada/salida y, así, aumentando su vida útil. Si se incorporan nanopartículas de arcilla a la matriz polimérica del envase, éstas se disponen en el polímero de tal manera que forman un camino tortuoso impidiendo a los gases moverse rápidamente. Así, se consigue mejorar las propiedades barrera a los gases de los materiales monocapa.

Los polímeros que incorporan nanopartículas de arcilla son los primeros polímeros nanocompuestos que emergieron como materiales mejorados para el envasado de alimentos. El uso de arcillas se debe a su bajo coste, efectividad, alta estabilidad y su escasa toxicidad.

No solo se pueden emplear arcillas a escala nanométrica para la mejora de las propiedades barrera de los envases alimentarios, hay otras partículas que también se pueden incorporar con el fin de proporcionar a los envases propiedades antioxidantes y/o antimicrobianas con el fin de aumentar la vida útil del alimento. Es el caso de las partículas de plata, óxido de zinc y óxido de titanio, que poseen capacidad antimicrobiana y/o antioxidante.

Obstáculos encontrados para hacer realidad estos envases
Pero antes de llevar a la práctica todo lo expuesto y empezar a usar envases “nanotecnológicos” para envasar nuestros alimentos es necesario que la legislación tanto a nivel europeo como español lo permita. Actualmente se está trabajando en darle un marco legal a todo este aspecto ya que existe cierto vacío y, por tanto, no se permite utilizar ninguna partícula a nivel nanométrico que no se encuentre recogida en las listas positivas del Reglamento (UE) No 10/2011 sobre materiales y objetos plásticos destinados a entrar en contacto con alimentos. En la actualidad, tan solo una partícula se encuentra en dicho reglamento, el nitruro de titanio (TiN), y puede ser usada únicamente cuando no se detecte migración de nanopartículas en el alimento. Se usa tan solo en botellas de PET y en concentraciones superiores a 20 mg/Kg.

Entonces… si sólo es posible utilizar una determinada partícula en los envases alimentarios, ¿no sirven para nada el resto de partículas estudiadas hasta ahora y que han demostrado una mejora en la eficiencia de los envases alimentarios? La respuesta es que no ha sido un trabajo en balde pero hay que darle un giro a la investigación y centrarse en estudiar los posibles daños que puedan ejercer estas partículas a las células del cuerpo humano, los efectos que pueden tener a nivel celular si estas partículas migran desde el envase al alimento y son consumidas por el ser humano. Y en ello nos encontramos ahora…

¿Qué dice la legislación alimentaria al respecto?
En los últimos años se ha trabajado en relación con este tema, aunque debemos reconocer que todavía no se cuenta con legislación de la UE específica para aplicaciones de nanotecnología en los alimentos. Es muy importante para la industria alimentaria porque la nanotecnología permite la generación de nuevas soluciones de envase, la creación de nuevos ingredientes para alimentos funcionales y la creación de recubrimientos para instalaciones a través de nanopartículas que mejoren ingredientes, permitan el ahorro en costes de materiales plásticos, etc.

Desde el año 2008 la Comisión Europea ha considerado que la legislación ya abarcaba los riesgos potenciales asociados a los nanomateriales, de tal manera que estos riesgos podían resumirse en riesgos medioambientales o riesgos sobre la salud y la seguridad alimentaria. Llegamos a esta idea al revisar, por ejemplo, la normativa general que hace referencia a los materiales en contacto con los alimentos, expresamente a los materiales y objetos inteligentes en contacto con los alimentos.

Sin embargo, y continuando con el mismo ejemplo, sabemos que existe una normativa específica, por ejemplo, sobre materiales poliméricos, pero no una legislación que especifique lo referente a los nanomateriales destinados a entrar en contacto con los alimentos. Por todo ello, un año después, el Parlamento Europeo lanzó una resolución en abril de 2009 sobre los aspectos reglamentarios de los nanomateriales donde manifestaba su desacuerdo con las conclusiones de la Comisión. Planteó la revisión de toda la legislación relativa al uso de los nanomateriales a fin de garantizar la seguridad de las aplicaciones de los nanomateriales.

A la vista de esta situación, la Comisión decidió a finales de 2009, dentro del Plan de acción para Europa, presentar una actualización de la normativa que todavía estamos esperando. Os invito a que leáis la Comunicación de la Comisión al Parlamento Europeo, al Consejo y al Comité Económico y Social Europeo “Segunda revisión de la normativa sobre nanomateriales” de octubre de 2012 (COM(2012) 572 final) y esperemos a ver que acontece en lo que resta de 2013 y en el 2014.

Ana Valera - Ainia

23 Julio 2013

El envase, clave para preservar las propiedades de los alimentos en verano

En verano las altas temperaturas afectan a los alimentos que consumimos. El calor o la mala conservación pueden provocar el crecimiento microbiano y ser la causante de algunas patologías como la gastroenteritis. La luz, el oxígeno o el tiempo, por ejemplo, son otros factores clave en el deterioro de los productos. A parte de la lógica utilización en casa del frigorífico, los envases que produce la industria tiene un papel fundamental para proteger más y mejor a los alimentos.

Las últimas tendencias se dirigen hacia los llamados envases barrera, que permiten, entre otros factores, alargar la vida útil de los alimentos, es decir, que los productos duren más en condiciones adecuadas, tanto desde el punto de vista nutritivo como sensoriales (su sabor, olor, presencia…).

El secreto está en el material del envase
Gracias a los materiales utilizados para su fabricación, el envase proporciona una especie de barrera física a factores que afectan a los alimentos (calor, oxigeno, luz), lo que permite mantener durante más tiempo y en mejores condiciones las propiedades del producto, aumentar el control del crecimiento microbiano o la oxidación. Por poner un ejemplo, para alimentos muy sensibles a oxidarse, un envase plástico puede incorporar absorbedores de oxígeno que permite prolongar su vida útil entre 13 y 21 semanas más que un envase plástico PET sin estas propiedades.

Algunas de estas tendencias se presentaron en el encuentro internacional Meetingpack celebrado en el mes de abril en Valencia: materiales más resistentes, flexibles y que permiten mejorar el sellado, o nuevos envases que atrapan el oxígeno y lo convierten en agua son algunas de las últimas novedades que se vieron.

Otros proyectos como NOVOVASE que desarrollan ainia y aimplas de forma conjunta, estudian también posibles materiales que puede utilizarse para proteger al alimento de los agentes adversos como los microorganismos, identificando además sustancias funcionales con efectos beneficiosos sobre el alimento, así como recubrimientos comestibles depositados directamente sobre el propio alimento. 

La nanotecnología, aliada para estos envases
La nanotecnología abarca toda una serie de técnicas y ciencias en las que se estudian, manipulan y producen los materiales, sustancias y dispositivos entre 1 y 100 nm. Con el devenir del tiempo, una de las tendencias en el sector del envase plástico alimentario se dirige a producir envases más ligeros, manteniendo sus propiedades intactas. Para ello, se está empezando a incorporar a tamaño nanométrico cantidades muy pequeñas de partículas a los polímeros (material plástico), que consiguen mejorar determinadas propiedades de los envases como es, por ejemplo, la barrera a los gases.

Ainia

12 Agosto 2013 

Nuevo recubrimiento basado en la nanotecnología

La posibilidad de aplicar este recubrimiento sobre tubos plásticos cargados con grafeno, hace que este sistema, aumente significativamente su eficiencia y transmisión de calor

El proyecto Thermalcond, coordinado por Aimplas, finalizó el pasado enero cumpliendo con los objetivos marcados: el desarrollo de un material termoplástico con mayor conductividad térmica, la fabricación de un recubrimiento novedoso de fácil aplicación que permite aumentar la absorción de la luz solar y el mantenimiento de las propiedades mecánicas de los materiales de partida. Pero todo ello no hubiera sido posible sin la nanotecnología.

Raquel Llorens (Aimplas) y Raquel Puelles (Avanzare)

El grafeno es un nanomaterial descubierto en el año 2004 formado por láminas de dos dimensiones constituidas básicamente por hexágonos de átomos de carbono (red tipo panal de abejas) de un átomo de espesor. No obstante lo más sorprendente de este material son sus características, siendo un material extremadamente resistente y buen conductor tanto térmico como eléctrico, características que lo convirtió en el nanomaterial apropiado para la fabricación del recubrimiento.

Para conseguir un sistema que por un lado permita obtener una buena eficiencia de absorción de la luz solar y que ésta se transmita al fluido térmico que hay en el interior del sistema, se procedió a preparar un tratamiento sobre la superficie de los tubos plásticos en los que se empleó una combinación de diferentes nanoparticulas, entre ellas el grafeno. De este modo se consiguió una buena sinergia entre el plástico y el recubrimiento desarrollado.

La posibilidad de aplicar este recubrimiento sobre tubos plásticos cargados con grafeno, hace que este sistema, aumente significativamente su eficiencia y transmisión de calor. Inicialmente, a escala de laboratorio, se procedió a evaluar los recubrimientos en un simulador solar, obteniéndose aumentos del 80% en eficiencia cuando se compara con un sistema comercial basado en metales.

Una vez optimizada la formulación, se procedió a su escalado, tanto en la síntesis de nanomateriales como en la producción del recubrimiento, obteniéndose resultados comparables. Finalmente se procedió a preparar un prototipo, que fue evaluado tanto en un simulador solar como en su comportamiento real a intemperie.
Este prototipo, se montó empleando tubos plásticos recubiertos. La adherencia del recubrimiento se testeó previamente obteniéndose resultados excelentes.

Prototipo proyecto Thermalcond comparado con un colector solar comercial.

El éxito del recubrimiento, ha sido poder conseguir una eficiencia similar a un panel solar térmico comercial, empleando la mitad de área expuesta.

Por otro lado, el recubrimiento de los tubos plásticos, que pueden ser producidos por extrusión, es sencilla, ya que puede realizarse aplicándolo en espray y con un coste aproximado de 2 €/m2, frente a los procesos convencionales.

Otra de las características que hacen tan interesante este recubrimiento es que a pesar de haber sido diseñado para el empleo en el proyecto Thermalcond y por tanto para su uso en poliolefinas, este producto presenta muy buena adherencia en múltiples superficies de distintos materiales, incluidos los metales.

Interempresas - Plastico

07 Junio 2013

Poliestireno a prueba de elefantes

Un innovador proceso de nanotecnología molecular aplicada al poliestireno es el resultado de un esfuerzo de colaboración entre la Universidad de Milano-Bicocca (en concreto, el equipo interdisciplinario dirigido por Piero Sozzani, profesor de química industrial) y la Universidad de Kyoto. El proyecto ha llevado al desarrollo de un nuevo poliestireno atáctico que es más fuerte, más ligero y más barato que el acero o fibra de carbono. En efecto, una carrocería de este material promete ser lo suficientemente fuerte como para soportar el peso de un elefante!

El método comúnmente utilizado para preparar poliestireno implica el estiramiento de los polímeros para alinearlos y alargarlos. Sin embargo, este proceso es reversible y no siempre es perfecto. El nuevo método molecular, por el contrario, alinea los polímeros, conforme son creados de manera que, la alineación se incorpora en su estructura molecular. Las cadenas de polímeros se mantienen en su posición mediante pinzas moleculares, es decir, nano tenazas que garantizan la estabilidad a largo plazo de la estructura molecular ordenada.

El material resultante, obtenido en forma cristalina a través de la reticulación, exhibe una alta resistencia mecánica, precisamente debido a su estructura: la alineación estable de las cadenas de polímero permite que el material soporte cargas de hasta 6-8 toneladas por centímetro cuadrado, a diferencia de 1,5 toneladas para materiales compuestos de fibra de carbono. Otra gran ventaja de este novedoso material con respecto a la fibra de carbono o las más comunes fibras de aramida es que cuesta al menos diez veces menos producirlas.

Sozzani está muy satisfecho: "Con este descubrimiento por fin tenemos la capacidad de emplear un material más ligero, más fuerte y más económico en una gama de diferentes aplicaciones industriales: desde las industria automotriz y naval hasta las industrias de alta tecnología y aeroespacial"

Macplas
30 Mayo 2013