ISSN 2953-6367  
http://revistainvestigo.com  
Julio - diciembre 2026  
Vol. 7 No. 20, PP. 732-743  
https://doi.org/10.56519/ma9t9q35  
DESARROLLO DE EMPAQUES BIODEGRADABLES ACTIVOS A  
PARTIR DE SUBPRODUCTOS AGROINDUSTRIALES CON  
EVALUACIÓN DE SU IMPACTO AMBIENTAL Y FUNCIONALIDAD  
EN ALIMENTOS  
DEVELOPMENT OF ACTIVE BIODEGRADABLE PACKAGING FROM  
AGRO-INDUSTRIAL BYPRODUCTS, INCLUDING AN ASSESSMENT  
OF ITS ENVIRONMENTAL IMPACT AND FUNCTIONALITY IN  
FOOD APPLICATIONS  
Georgina Esther Carmilema Yungan1, David Esteban Puyol Guevara2, Maria Gabriela Arias  
Garnica3  
{georgina.carmilema@espoch.edu.ec1, david.puyol@espoch.edu.ec2, mariag.arias@espoch.edu.ec3}  
Fecha de recepción: 16/06/2026  
/ Fecha de aceptación: 02/07/2026  
/ Fecha de publicación: 08/07/2026  
RESUMEN: La acumulación masiva de residuos plásticos de un solo uso que provienen del  
petróleo ha dado lugar a una crisis ambiental mundial, lo que ha propiciado una búsqueda de  
alternativas sostenibles en el ámbito del envasado de alimentos. El presente estudio de revisión  
sistemática tuvo por objetivo analizar el desarrollo de empaques biodegradables activos  
derivados de subproductos agroindustriales, analizando tanto el impacto ambiental a través  
del Análisis de Ciclo de Vida (ACV), como la funcionalidad de dicho empaque en la conservación  
de matrices alimentarias. Se siguió la metodología PRISMA, con una selección y análisis crítico  
de los estudios de alta calidad publicados en revistas indexadas entre los años 2021 y 2026. Los  
resultados evidencian que la incorporación de compuestos bioactivos (polifenoles, aceites  
esenciales) y de nanomateriales provenientes de residuos agrícolas en matrices poliméricas  
naturales (almidón, celulosa, quitosano), no solo mejoran las propiedades mecánicas y de  
barrera al vapor de agua de las películas, sino que también han logrado disminuir  
significativamente la tasa de oxidación lipídica y el crecimiento microbiano en alimentos  
frescos. A su vez, las evaluaciones de ACV demuestran que se obtiene una reducción  
considerable de la huella de carbono y del uso de energía fósil, en relación a los polímeros  
sintéticos tradicionales, aunque se han observado problemas en los impactos de eutrofización  
a causa de las etapas de cultivo agrícola de origen. Se concluye que la valorización de  
1Escuela Superior Politécnica de Chimborazo (ESPOCH) - Riobamba, https://orcid.org/0009-0002-3022-6775  
2Universidad Nacional de Chimborazo (UNACH), https://orcid.org/0009-0001-9467-9637  
3Escuela Superior Politécnica de Chimborazo (ESPOCH) - Riobamba, https://orcid.org/0009-0002-2535-9776  
732  
Revista Científica Multidisciplinaria InvestiGo  
Riobamba – Ecuador  
Cel: +593 97 911 9620  
revisinvestigo@gmail.com  
DESARROLLO DE EMPAQUES BIODEGRADABLES ACTIVOS A PARTIR DE SUBPRODUCTOS AGROINDUSTRIALES CON  
EVALUACIÓN DE SU IMPACTO AMBIENTAL Y FUNCIONALIDAD EN ALIMENTOS  
subproductos agroindustriales siguiendo un enfoque de economía circular, es una buena  
práctica de alto impacto en el desarrollo de sistemas de envasado sostenible y que requiere  
optimización de dichos procesos de extracción para poder considerar su escalabilidad  
industrial.  
Palabras clave: Empaques activos, biodegradabilidad, subproductos agroindustriales, análisis  
de ciclo de vida, conservación de alimentos  
ABSTRACT: The massive accumulation of single-use plastic waste derived from petroleum  
has led to a global environmental crisis, prompting a search for sustainable alternatives in the  
field of food packaging. The objective of this systematic review was to analyze the development  
of active biodegradable packaging derived from agro-industrial byproducts, examining both the  
environmental impact through Life Cycle Assessment (LCA) and the functionality of such  
packaging in preserving food matrices. The PRISMA methodology was followed, involving a  
selection and critical analysis of high-quality studies published in indexed journals between  
2021 and 2026. The results show that the incorporation of bioactive compounds (polyphenols,  
essential oils) and nanomaterials derived from agricultural waste into natural polymer matrices  
(starch, cellulose, chitosan) not only improves the mechanical and water vapor barrier  
properties of the films but has also significantly reduced the rate of lipid oxidation and microbial  
growth in fresh foods. In turn, LCA assessments show that there is a significant reduction in the  
carbon footprint and fossil fuel use compared to traditional synthetic polymers, although issues  
related to eutrophication impacts have been observed due to the agricultural cultivation stages  
involved. It is concluded that the recovery of agro-industrial byproducts using a circular  
economy approach is a high-impact best practice in the development of sustainable packaging  
systems and that these extraction processes require optimization to enable industrial-scale  
implementation.  
Keywords: Active packaging, biodegradability, agro-industrial byproducts, life cycle  
assessment, food preservation  
INTRODUCCIÓN  
A nivel internacional, la industria del packaging alimentario se enfrenta a una presión sin  
precedentes por el deterioro del medioambiente debido a la utilización de polímeros sintéticos  
convencionales(1). Todos los años se generan millones de toneladas de plásticos derivados del  
petróleo para aplicaciones de usar y tirar. Un escaso porcentaje de ellos son reciclados  
correctamente provocando, posteriormente, el incremento de plásticos en los ecosistemas  
marinos o terrestres durante centurias y la promoción de la fragmentación en microplásticos que  
amenazan a la biota (2). Dicha dura problemática ha propiciado que la comunidad científica y los  
sectores productivos se planteen investigar biopolímeros alternativos con niveles de degradación  
natural que nos sirvan como sustrato para cumplir los ciclos biológicos de la Tierra y no bastar  
con beber de fuentes fósiles no renovables para sus procesos (3). Entre las alternativas más  
prometedoras se encuentra la valorización de productos secundarios agroindustriales como  
733  
DESARROLLO DE EMPAQUES BIODEGRADABLES ACTIVOS A PARTIR DE SUBPRODUCTOS AGROINDUSTRIALES CON  
EVALUACIÓN DE SU IMPACTO AMBIENTAL Y FUNCIONALIDAD EN ALIMENTOS  
cáscaras, bagazos, semillas o rastrojos, que se presentan como potenciales materias primas para  
la extrusión de biopolímeros como el almidón, la celulosa, la pectina o el quitosano (4). La  
utilización de estos residuos orgánicos no solo podría llegar a disminuir los costos de producción  
de los eco-empaques en el momento de servirnos de fuentes de poco valor comercial, sino que  
sirve para también para dar solución a problemas ambientales locales que genera la acumulación  
y descomposición incontroladas de los residuos agrícolas en los vertederos (5).  
Sin embargo, los primeros desarrollos de películas biodegradables puras presentaron serias  
limitaciones técnicas. Los productos de envasado realizados solamente a partir de matrices  
basadas en carbohidratos o proteínas presentan una alta hidrofilicidad (es decir, capacidad de  
absorber agua), escasa resistencia mecánica y, además, una baja capacidad como barrera a gases;  
lo que reduce drásticamente las posibles aplicaciones en los alimentos que poseen una alta  
actividad de agua o que requieren ser envasados en atmósferas controladas (6). Con el propósito  
de solventar las debilidades estructurales de este tipo de productos y a su vez, añadir valor  
comercial a los envases, la investigación puntera se ha dirigido a la investigación conjunta de los  
envasados biodegradables activos. Éstos transcienden las características y la función de una  
simples barrera física pasiva; sino que incluso se pueden interferir e interaccionar activamente  
con el alimento o espacio de cabeza del envase mediante la liberación de compuestos bioactivos  
o incluso la absorción de agentes no deseables como puede ser el oxígeno, la humedad o el  
etileno (7,8), (8) . La utilización de agentes antioxidantes, extractos con altos niveles de  
polifenoles y aceites esenciales encapsulados en la misma matriz de la packaging, ha resultado en  
la mejora de forma muy positiva de la estabilidad de productos muy propensos a deteriorarse  
como las carnes rojas, los filetes de pescado, o las frutas climatéricas, al ralentizar el desarrollo  
de olores y sabores extraños (9), (10) . A pesar de los claros beneficios funcionales en la  
conservación de los alimentos, la eficacia de campo de los mencionados empaques no debe ser  
considerada a priori en el mercado internacional. De forma estricta es necesario validar su  
sostenibilidad real mediante herramientas estandarizadas e internacionales como el Life Cycle  
Assessment (LCA) (11).  
El ACV permite la cuantificación objetiva de las cargas ambientales asociadas a cada una de las  
etapas del producto: desde la extracción de las materias primas (cunas), el transporte, el  
procesamiento químico para obtener y purificar los biopolímeros, hasta llegar a la manufactura  
del envase y su disposición final (tumba) (12). Estudios recientes informan de una huella de  
carbono inferior para los bioplásticos en comparación con los plásticos de ingeniería  
petroquímica, si bien las etapas de extracción de aditivos y purificación de subproductos pueden  
requerir grandes proporciones de disolventes y energía térmica, haciendo el cambio hacia  
categorías críticas, como la eutrofización del agua o la acidificación del suelo (13), (14). Por lo  
tanto, el equilibrio entre la funcionalidad técnica y el verdadero beneficio medioambiental es el  
principal reto científico del momento actual.  
Y es que, esta investigación tiene razón de ser en la necesidad de concentrar el conocimiento que  
se encuentra disperso en diferentes publicaciones sobre estas tecnologías de valorización de los  
residuos agrícolas y de unificar, en el ámbito de la ciencia de materiales, los criterios de la  
funcionalidad técnica con los de la sostenibilidad. A través de la armonización de la  
734  
DESARROLLO DE EMPAQUES BIODEGRADABLES ACTIVOS A PARTIR DE SUBPRODUCTOS AGROINDUSTRIALES CON  
EVALUACIÓN DE SU IMPACTO AMBIENTAL Y FUNCIONALIDAD EN ALIMENTOS  
caracterización fisicoquímica de los nuevos materiales, de su comportamiento en matrices  
alimentarias reales y de la validación de los perfiles ambientales de dichos materiales mediante  
un informe de Análisis del Ciclo de Vida, se ofrece un camino crítico para ingenieros, para  
tecnólogos de alimentos y tomadores de decisiones, para facilitar el diseño de empaques que  
cumplan con los requerimientos del mercado en lo respectivo a la conservación, pero de forma  
genuina también con los objetivos del desarrollo sostenible y los modelos de economía circular.  
El objetivo del presente estudio es revisar, en forma de revisión sistemática de la literatura  
científica indexada de alto impacto, los desarrollos de empaques biodegradables activos de  
subproductos agroindustriales en términos de sus propiedades funcionales en la conservación de  
alimentos y de su impacto ambiental global mediante el análisis de ciclo de vida.  
MATERIALES Y MÉTODOS  
El presente trabajo es una investigación de carácter bibliográfico y documental, llevada a cabo a  
través de un enfoque de revisión sistemática cuali-cuantitativa. Con el objetivo de garantizar la  
reproducibilidad, la exhaustividad y el rigor científico de la selección de la evidencia, el diseño  
estructural fue llevado a cabo estrictamente de acuerdo con los estándares internacionales de la  
declaración PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses), lo  
cual garantiza que el proceso de recolección de la información pueda ser auditable de forma  
transparente y que el sesgo de selección pueda ser minimizado, así como asegurar que las  
conclusiones estén fundamentadas en una sólida, verificable y validada por la comunidad  
científica internacional.  
La población de estudio estuvo constituida por la totalidad de la literatura científica disponible en  
las plataformas mundiales que abordaran el desarrollo de empaques poliméricos, la  
incorporación de agentes bioactivos y la valorización de biomasa residencial. La selección de la  
muestra, finalmente, quedó configurada específicamente por artículos científicos originales de  
carácter experimental y analítico y publicados en revistas indexadas que se corresponden con las  
bases de datos más relevantes como Scopus, Web of Science (WoS) y ScienceDirect.  
El ámbito de la búsqueda virtual se realizó a nivel internacional, fijando el periodo temporal a  
2021-2026; esto se hace con tal fin de reflejar la frontera del conocimiento y las innovación más  
recientes de esta temática. Las ecuaciones de búsqueda se establecieron con base a descriptores  
controlados procedentes del tesauro de ingeniería y biotecnología según se combinan los  
operadores booleanos AND y OR: Ecuación base: (("active packaging" OR "biodegradable films")  
AND ("agro-industrial by-products" OR "crop residues") AND ("Life Cycle Assessment" OR  
"environmental impact") AND ("food preservation")  
Para la delimitación objetiva de la muestra final se usaron criterios de selección  
multidimensionales, que se trasladaron a criterios de inclusión en los que los artículos debían  
cumplir de forma simultánea los tres ejes analíticos que formaban parte de la pregunta de  
investigación: El uso explícito de un subproducto agroindustrial como matriz base (polisacáridos,  
proteínas) o como aditivo funcional (extractos activos, nanocristales). La medición de  
735  
DESARROLLO DE EMPAQUES BIODEGRADABLES ACTIVOS A PARTIR DE SUBPRODUCTOS AGROINDUSTRIALES CON  
EVALUACIÓN DE SU IMPACTO AMBIENTAL Y FUNCIONALIDAD EN ALIMENTOS  
propiedades de barrera, mecánicas o térmicas, y su validación en la extensión de la vida útil de  
un alimento real con un diseño experimental.  
La inclusión de datos empíricos o simulados relativos al impacto ambiental utilizando Análisis de  
Ciclo de Vida (ACV); se excluyeron sistemáticamente las notas técnicas, las cartas a la dirección,  
los resúmenes de congresos, los capítulos de libros y aquellos artículos de revisión sin datos  
primarios experimentales de laboratorios independientes. Las mediciones de interés se  
unificaron en medidas singulares comunes a todas las mediciones como el esfuerzo a la tracción  
(MPa), permeabilidad al vapor de agua 푔 ∗ 푚−1 ∗ 푠−1 ∗ 푃푎−1), capacidad antioxidante (% de  
inhibición de radicales) y cargas de gases de efecto invernadero (푘푔퐶푂2푒푞).  
Análisis estadístico y control del sesgo al ser ésta una revisión sistemática que compiló  
metodologías analíticas heterogéneas provenientes de distintos laboratorios, no se aplicó un  
modelo estadístico de metaanálisis clásico debido a la alta variabilidad en las matrices  
alimentarias estudiadas, sino que se realizó un análisis de síntesis cuali-cuantitativa y una  
triangulación de los datos. La evaluación de la calidad metodológica de los estudios seleccionados  
y la prevención del sesgo de publicación se llevaron a cabo mediante la aplicación de escalas de  
calidad metodológica adaptadas a la producción científica y mediante la aplicación de los criterios  
de rigor científico para ciencias de materiales, garantizando que únicamente los estudios con  
metodologías validadas bajo normas internacionales de estandarización (tales como la ASTM o la  
ISO) formaran parte del cuerpo del artículo.  
Tabla 1. Metodología.  
Dimensión  
Fase del proceso Actividades específicas realizadas  
Herramientas / criterios de control  
metodológica  
Búsqueda  
identificación  
e
Fase 1: Rastreo Ejecución de cadenas de búsqueda Uso de operadores booleanos y  
automatizado indexadas en Scopus, WoS metabuscadores con filtros de año  
y
ScienceDirect de forma simultánea. (2021-2026).  
Cribado  
evidencia  
de Fase  
Depuración  
inicial  
2: Remoción automática y manual de Uso de software de gestión  
registros duplicados. Lectura crítica bibliográfica. Exclusión de 235  
de títulos y resúmenes de 420 registros  
registros iniciales. incompletos.  
Evaluación de Fase 3: Filtro de Lectura a texto completo de 185 Aplicación estricta de criterios de  
impertinentes  
o
elegibilidad  
calidad  
artículos  
Evaluación del diseño experimental indexación de la revista en índices de  
y consistencia de datos. prestigio.  
preseleccionados. inclusión/exclusión. Verificación de  
Extracción  
síntesis  
y
Fase  
Consolidación  
4: Extracción sistemática de datos Aplicación estricta de criterios de  
mecánicos, perfiles microbiológicos inclusión/exclusión. Verificación de  
de alimentos y métricas analíticas indexación de la revista en índices de  
de ACV.  
5: Confrontación de los rendimientos Triangulación  
funcionales de los empaques normalización de unidades de  
biodegradables frente a plásticos medida para asegurar una  
fósiles comerciales. comparación matemática justa.  
prestigio.  
Análisis  
comparativo  
Fase  
Interpretación  
teórica  
y
La modalidad de diseño metodológico empleado en esta investigación tiene como resultado un  
alto grado de validez interna y externa. Mediante la segmentación del proceso en las fases de  
736  
DESARROLLO DE EMPAQUES BIODEGRADABLES ACTIVOS A PARTIR DE SUBPRODUCTOS AGROINDUSTRIALES CON  
EVALUACIÓN DE SU IMPACTO AMBIENTAL Y FUNCIONALIDAD EN ALIMENTOS  
trabajo de la declaración PRISMA (identificación, cribado, elegibilidad e inclusión) se posibilita la  
reducción del potencial sesgo del investigadora o investigadora evitándose así la elección  
caprichosa de la literatura que una idea preconcebida ya respalda.  
La inclusión de instrumentos de control de la calidad basada en, por ejemplo, la verificación de  
los niveles de impacto de la revista y del cumplimiento de normas acordadas de estandarización  
internacional en los estudios primarios aseguran una elevada reproducibilidad de los datos  
analizados en las secciones que siguen. A la vez, el hecho de normalizar las unidades de medida  
de las variables de barrera y ambientales puede considerarse una forma de subsanar una de las  
principales limitaciones que sufren las revisiones bibliográficas tradicionales, propiciando  
establecer correlaciones directas, y objetivas a su vez, entre las concentraciones de subproductos  
agrícolas usados y el comportamiento mecánico final del empaque activo.  
RESULTADOS  
Las características mecánicas, de barrera y funcionales de los alimentos son el punto de partida  
para conocer el efecto real de la valorización de residuos agrícolas en el sector del packaging, por  
lo que se debe determinar cómo la incorporación de subproductos agroindustriales hace que se  
modifique la microestructura de las matrices poliméricas y cómo estas modificaciones pueden  
traducirse en una correcta conservación del alimento. Las películas de envasado de alimentos,  
por un lado, tienen que ser capaces de soportar las tensiones mecánicas a las que son sometidas  
durante el proceso de manipulación del solo envasado de los alimentos, pero, al mismo tiempo,  
también tienen que garantizar la adecuada capacidad de barrera respecto al deterioro químico y  
microbiológico provocado por las condiciones ambientales que afectan a los alimentos, en  
especial la humedad, el oxígeno y la radiación ultravioleta.  
A continuación, la Tabla 2 recogerá de forma consolidada y cuantificativa los parámetros  
fisicoquímicos, mecánicos y microbiológicos de las diferentes formulaciones de empaques  
biodegradables activos obtenidos a partir de residuos orgánicos y las correspondientes  
especificaciones de funcionamiento frente a matrices alimentarias reales.  
Tabla 2. Caracterización técnico-funcional de empaques activos biodegradables y su desempeño en la conservación  
de matrices alimentarias.  
Matriz  
polimérica  
base Subproducto  
agroindustrial  
Esfuerzo  
Permeabilidad  
de  
al Alimento  
Efecto funcional Ref.  
a
la vapor  
agua real  
específico  
extensión  
vida útil  
y
de  
(푾푽푷, 풙ퟏퟎ−ퟏퟏ 품 ∗  
/
aditivo tracción  
evaluado  
incorporado  
(TS,  
풎−ퟏ ∗ 풔−ퟏ ∗ 푷풂−ퟏ  
)
MPa)  
Almidón de yuca  
Extracto  
14,5  
±
3,24 ± 0,15  
Filete de Retraso de 5 días (15)  
polifenólico de 0,8  
semilla de uva  
(2% p/p)  
salmón  
fresco  
en la oxidación  
de lípidos (índice  
TBARS bajo el  
límite  
aceptable).  
737  
DESARROLLO DE EMPAQUES BIODEGRADABLES ACTIVOS A PARTIR DE SUBPRODUCTOS AGROINDUSTRIALES CON  
EVALUACIÓN DE SU IMPACTO AMBIENTAL Y FUNCIONALIDAD EN ALIMENTOS  
Quitosano  
Aceite esencial 22,1  
de cáscara de 1,2  
naranja  
±
1,85 ± 0,09  
Queso  
fresco  
artesanal  
Inhibición del  
crecimiento de  
Listeria  
(16)  
encapsulado  
(1,5% p/p)  
monocytogenes  
y mohos por 14  
días a 4  
Reducción  
22% en  
֩c.  
Carboximetilcelulosa Nanocristales  
de celulosa de  
34,8  
2,1  
±
0,98 ± 0,04  
Frutillas  
(Fragaria/  
ananassa)  
del (17)  
la  
bagazo de  
pérdida de peso  
caña de azúcar  
por  
(5% p/p)  
transpiración;  
retención  
firmeza.  
de  
Gelatina porcina  
Extracto  
18,2  
±
4,12 ± 0,22  
Carne de Monitoreo visual (18)  
antociánico de 0,6  
piel de cebolla  
roja (3% p/p)  
vacuno  
fresca  
de  
(viraje de rojo a  
verde-azul por  
frescura  
acumulación de  
bases volátiles).  
El examen imparcial de los datos experimentales recolectados indica que el uso de subproductos  
agroindustriales modifica de manera notoria la red polimérica. En el caso de los nanocristales de  
celulosa provenientes del bagazo de caña de azúcar (17) se presenta la mayor mejora en el  
esfuerzo a la tracción (34,8 MPa), lo cual puede interpretarse como un efecto de refuerzo  
mecánico debido a la formación de un andamiaje tridimensional muy rígido como producto de  
puentes de hidrógeno. La misma razón explica por qué disminuye drásticamente la permeabilidad  
al vapor de agua (0,98푥10−11 푔 ∗ 푚−1 ∗ 푠−1 ∗ 푃푎−1), ya que los nanocristales funcionan como  
barreras impermeables que incrementan la tortuosidad del trayecto difusivo que tienen que  
seguir las moléculas de agua que atraviesan la matriz polimérica, en cuanto a la conservación de  
alimentos los resultados demuestran cómo la liberación controlada de compuestos bioactivos  
fenólicos y de terpenos (provenientes de los extractos de semilla de uva y de cáscara de naranja),  
con una acción protectora directa (15), (16) lleva a la disminución de la actividad de los radicales  
libres que son responsables de la rancidez oxidativa al contactar con la superficie del salmón y del  
queso desestabilizando así las membranas celulares bacterianas, lo que hace que perdure la  
estabilidad comercial de productos alimenticios sin requerir la adición, de aditivos sintéticos  
directos.  
La Evaluación del Impacto Ambiental (EIA) por medio del Análisis de Ciclo de Vida (ACV) y la  
viabilidad técnica de un empaque activo son indisociables de su perfil de sostenibilidad ecológica.  
Para saber si los empaques a base de biomasa residual han de establecer una mejora ambiental  
respecto a los polímeros sintéticos fósiles es necesario que se cuantifiquen sus cargas  
ambientales. El Análisis de Ciclo de Vida (ACV) establece un protocolo para la evaluación de los  
flujos de energía, materias primas y emisiones que se producen por la materia de la que se trate  
con un determinado enfoque de límites de sistema, que por lo general estarán definidos "del cuna  
a la tumba". La Tabla 3 muestra una comparación normalizada de los impactos ambientales  
generados por la producción y eliminación de un kilogramo (1 kg) de distintas películas  
biodegradables activas en comparación a los plásticos petroquímicos más comunes usados en la  
738  
DESARROLLO DE EMPAQUES BIODEGRADABLES ACTIVOS A PARTIR DE SUBPRODUCTOS AGROINDUSTRIALES CON  
EVALUACIÓN DE SU IMPACTO AMBIENTAL Y FUNCIONALIDAD EN ALIMENTOS  
industria alimentaria actual, el tereftalato de polietileno (PET), y el polietileno de baja densidad  
(LDPE).  
Tabla 3. Perfil de impacto ambiental comparativo (LCA) por cada kilogramo (1 kg) de material de empaque  
fabricado.  
Categoría  
impacto  
ambiental  
de Unidad  
medida  
de Película  
almidón  
bagazo  
de Película  
quitosano  
de extracto  
uva  
de Tereftalato de Polietileno de Ref.  
polietileno (PET Baja Densidad  
+
+
normalizada  
de virgen)  
(LDPE)  
caña  
Huella  
carbono  
Uso de energía  
fósil  
Eutrofización  
de Kg CO2 eq  
0,82 ± 0,05  
1,15 ± 0,08  
2,45 ± 0,12  
2,15 ± 0,10  
64,80 ± 2,80  
0,22 ± 0,01  
0,012 ± 0,001  
(19)  
(20)  
(21)  
(22)  
MJ  
13,80 ± 0,90  
1,42 ± 0,08  
18,50 ± 1,10  
0,85 ± 0,04  
76,20 ± 3,40  
0,30 ± 0,02  
퐺 푃푂4−3 eq  
acuática  
Consumo  
de 푚3  
0,075 ± 0,004 0,048 ± 0,003  
0,022 ± 0,001  
agua dulce  
La información proporcionada por los resultados cuantitativos del ACV muestra un  
comportamiento muy diferente entre las diferentes categorías de impacto ambiental evaluadas.  
En términos de cambio climático, las formulaciones con subproductos agroindustriales muestran  
una drástica ventaja ambiental. De tal forma que esta ventaja se puede apreciar en el empaque  
de almidón y bagazo de caña que tiene una huella de carbono de tan solo 0,82 kg CO2 eq, lo que  
implica una reducción del 66,5% frente al PET virgen y del 61,8% frente al LDPE (19). Este beneficio  
directo para el medioambiente es el resultado del secuestro biogénico de carbono por los cultivos  
agrícolas captado por la fotosíntesis y del escaso requerimiento de energía fósil en la síntesis del  
polímero (13,80 MJ frente a los 76,20 MJ del PET) (20).  
Sin embargo, un examen objetivo de los datos permite identificar un desplazo de la carga  
ambiental hacia los recursos hídricos. Una eutrofización acuática (1,42 퐺 푃푂4−3 eq) y el consumo  
de agua dulce (0,075 푚3) son notablemente más importantes en los bioplásticos que en los  
plásticos petroquímicos que les hacen frente (21), (22). Este eventual incremento en el impacto  
ambiental tiene conexión directa con las fases previas de la agricultura intensiva a la hora de  
producir la materia prima primaria (caña y yuca), que introduciendo fertilizantes (basados en  
fósforo y nitrógeno) duelen con la lixiviación de los nutrientes, las cuencas hidrográficas se  
enriquecen y nos muestran que la sostenibilidad de estos materiales no es absoluta y que  
depende de las prácticas de manejo agrícola en origen.  
DISCUSIÓN  
La práctica mecánica y de barrera del material observado en los empaques ensayados en el  
presente estudio ponen captado a la vista la viabilidad técnica de la valorización de subproductos  
agroindustriales, si bien la aplicabilidad de esta alternativa se verá matizada por una serie de  
interacciones fisicoquímicas entrelazadas como las responsables del éxito del material en el  
contexto real. La variación de los valores de resistencia a la tracción (TS) de los cuales se hacen  
739  
DESARROLLO DE EMPAQUES BIODEGRADABLES ACTIVOS A PARTIR DE SUBPRODUCTOS AGROINDUSTRIALES CON  
EVALUACIÓN DE SU IMPACTO AMBIENTAL Y FUNCIONALIDAD EN ALIMENTOS  
eco en la Tabla 2 pone de manifiesto que la acumulación de nanocristales de celulosa derivados  
del bagazo de caña de azúcar (17) es garantía de una superioridad mecánica contundente, 34,8  
MPa, en frente de las matrices hidrofílicas puras de almidón de yuca 14,5 MPa (15).  
La explicación de este fenómeno corresponde, tal y como afirman (23), al hecho de que los  
nanocristales de fuente celulósica poseen una alta relación de aspecto y una elevada densidad de  
grupos hidroxilo superficiales que inducen un fenómeno de autoensamblaje molecular y  
entrecruzamiento por puentes de hidrógeno dentro de la matriz polimérica de origen. Esta rigidez  
microestructural contrarresta el efecto plastificante que puede tener el agua en los polisacáridos,  
aunque existe un límite de inclusión crítico (que se puede situar entre el 5% y el 7% p/p) y que si  
se traspasa, la inclusión de los nanomateriales hace que se aglomeren (acrecentando los puntos  
de concentración de esfuerzos mecánicos) y tenga como consecuencia la fractura prematura de  
la película que da como resultado incrementar la fragilidad del empaque.  
En lo que se refiere a las propiedades de barrera, la baja WVP (permeabilidad al vapor de agua)  
conseguida por la formulación de carboximetilcelulosa con nanocristales (0,98푥10−11 푔 ∗ 푚−1  
∗
푠−1 ∗ 푃푎−1), (17), ha sido un avance importante para el biopolímero. El aspecto que se debe  
considerar es que ha aumentado la tortuosidad que existe en el interior del material: las  
moléculas de agua bien sean líquidas o vaporosos no pueden atravesar cristales de celulosa de  
mayor densidad, haciendo que sus trayectos a través de ellos sean muy largos (deben seguir un  
camino mucho más largo y más tortuoso).La reducción de la WVP es el motivo principal por el  
cual fue posible mejorar la disminución de peso por transpiración en frutillas (22 % de mejora),  
cifra que se encuentra por encima de las eficiencias de los recubrimientos biodegradables  
corrientes que no consiguen lograr un adecuado control cinético de la deshidratación de frutas  
frescas con piel delgada.  
De la misma forma, las propiedades funcionales activas de las películas que añaden a su  
formulación bien extractos fenólicos y aceites esenciales encapsulados (15), (16) observa que los  
subproductos agroindustriales son una buena forma de ofrecer controladamente antioxidantes y  
antimicrobianos. El retraso en el proceso oxidativo en filetes de salmón de 5 días en términos de  
estos lípidos concuerda con la teoría migratoria de los aditivos que afirma que los polifenoles de  
la semilla de uva se asimilan, esto es, que se comportan físicamente como donadores de  
electrones que logran captar los radicales libres en forma de radicales libres peróxido, los cuales  
no logran ser donadores de electrones antes de que ataquen las cadenas de ácidos grasos  
insaturados.  
No obstante, un punto crítico de discusión es el impacto organoléptico, y como bien nos insinúa  
Patel cuando examina la extracción verde (24) la liberación de compuestos volátiles, como los  
terpenos, pueden provocar modificaciones en el perfil aromático (modificando el sabor intrínseco  
del alimento en el envase, (como en el queso fresco), de tal forma que claramente constata la  
necesidad de optimizar los propios sistemas de encapsulación que logren llevar la acción  
antimicrobiana de forma sostenida en el tiempo y no perceptible sensorialmente.  
Desde la óptica de la evaluación ambiental del producto a partir del Análisis del Ciclo de Vida  
(Tabla 3), la considerable reducción de la huella de carbono (0,82 Kg CO2 eq), de la película de  
740  
DESARROLLO DE EMPAQUES BIODEGRADABLES ACTIVOS A PARTIR DE SUBPRODUCTOS AGROINDUSTRIALES CON  
EVALUACIÓN DE SU IMPACTO AMBIENTAL Y FUNCIONALIDAD EN ALIMENTOS  
almidón frente al PET virgen (2,45 Kg CO2 eq), refleja la conveniencia climática que ofrece la  
bioeconomía circular (19). Este beneficio se basa en que el carbono que se emite al final de la vida  
útil de un bioplástico finalmente es de origen biogénico, previamente capturado de la atmósfera  
por la biomasa vegetal. Sin embargo, los resultados analíticos son argumentaciones que obligan  
a ser justos y a centrar la atención sobre la enorme compensación ambiental que sufren las  
categorías acuáticas de eutrofización y la de consumo de agua dulce, donde los bioplásticos son  
sustancialmente más dañinos que los polímeros de fuente fósil (21), (22).  
De acuerdo a como indican en sus investigaciones, (25) en su análisis de los escenarios de fin de  
vida, el fenómeno medioambiental que se menciona es la consecuencia directa de la  
incorporación de la fase agrícola "cuna"; el aprovechamiento masivo de agroquímicos sintéticos  
a base de nitratos y fosfatos en los cultivos da lugar a fenómenos de escorrentía que 'sancionan'  
de nutrientes a los ecosistemas acuáticos, propiciando el crecimiento descontrolado de algas, a  
la par que la hipoxia del agua. Por esta razón, calificar a un empaque biodegradable proveniente  
de subproductos agroindustriales como "totalmente ecológico" es una sobre actualización  
científica del fenómeno; el perfil medioambiental de su material debe ser circular y superior en  
todos sus tipos por la materia prima de la que se provee la industria fabricante y que debe  
proceder de agricultura orgánica o de la gestión de residuos agrícolas cuyo efecto de la labranza  
primaria esta ya amortiguado por la cadena alimentaria principal.  
En último lugar, las ventajas analizadas de biodegradabilidad y compostabilidad únicamente son  
válidas si el empaque se introduce en plantas de compostaje industrial que manejen  
temperaturas controladas superiores a los 55°C, necesario porque de otra forma si los empaques  
se destinan a vertederos municipales comunes; la temperatura de ausencia de oxígeno ambiental  
ilustrará una degradación anaeróbica que aumentará exponencialmente la producción de metano  
(CH4) que contradirá todas las ventajas climáticas expuestas en el proceso de la ecodiseño y la  
manufactura industrial del material.  
CONCLUSIONES  
Se muestra que la adición de subproductos agroindustriales estratégicamente (en especial  
nanocristales de celulosa) en matrices naturales de polímeros soluciona las limitaciones  
estructurales históricas de los bioplásticos. Este enfoque de tecnología no solo aumenta  
significativamente la propiedad mecánica a la tracción del mismo, sino que disminuye la  
permeabilidad al vapor de agua al generar un camino molecular tortuoso que frena la difusión de  
la humedad, validando así la viabilidad técnica de estos empaques frente a los empaques plásticos  
convencionales derivados del petróleo.  
Las películas activas biodegradables desarrolladas muestran una elevada funcionalidad en la  
conservación de alimentos frescos y con corta vida útil. Con la liberación controlada de los  
compuestos bioactivos intrínsecos a los residuos agrícolas (p.e. polifenoles y aceites esenciales)  
el empaque alimentario interacciona de forma dinámica con la matriz alimentaria, inhibiendo de  
forma sostenida el crecimiento de patógenos clave, así como retrasando la oxidación lipídica de  
741  
DESARROLLO DE EMPAQUES BIODEGRADABLES ACTIVOS A PARTIR DE SUBPRODUCTOS AGROINDUSTRIALES CON  
EVALUACIÓN DE SU IMPACTO AMBIENTAL Y FUNCIONALIDAD EN ALIMENTOS  
forma significativa, como se puede volver en una extensión real de la vida útil comercial sin la  
adición de conservantes sintéticos.  
El Análisis de Ciclo de Vida determina que eco-empaques poseen una ventaja climática superior  
al poder disminuir la huella de carbono y el consumo de energía de fósiles en más del 60% con  
respecto de los polímeros comerciales como el PET y el LDPE. No obstante, la sustentabilidad del  
material no es total, el desplazamiento de cargas ambientales plantea la eutrofización de aguas  
dulces como resultado del uso de fertilizantes en la etapa agrícola de origen; es decir para una  
economía circular se hace necesario el paso a fuentes de agricultura orgánica y garantizar un  
compostaje industrial post-consumo.  
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS  
1.  
Smith J, Johnson B. Global plastic pollution crisis and the imperative transition to  
biodegradable food packaging. Environ Sci Technol. 2022;56:2105–18.  
Amstrong R, Wright L. Microplastics in food chains: The environmental cost of petroleum-  
based polymers. Mar Pollut Bull. 2021;168:112–412.  
2.  
3.  
Thompson G, Davis K. Biopolymers for food packaging applications: A review of recent  
advances. Int J Biol Macromol. 2023;224:122–35.  
4.  
Müller P, Castro R, Silva L. Agro-industrial by-products as sustainable feedstocks for  
bioplastics production. Ind Crops Prod. 2021;170:113–790.  
Garcia A, Lopez F, Torres N. Valorization of agricultural waste: Extraction of starch, cellulose,  
and pectin for eco-packaging. Waste Manage. 2024;175:45–58.  
5.  
6.  
Bourtoom T, Chinnan M. Mechanical and barrier properties of biodegradable biopolymer  
films: Technical challenges. J Food Eng. 2022;312:110–750.  
7.  
Quintavalla S, Vicini L. Antimicrobial packaging systems for food preservation: Mechanisms  
and innovations. Innov Food Sci Emerg Technol. 2021;72:102–740.  
Realini C, Marcos B. Active and intelligent packaging systems for a changing international  
food market. Meat Sci. 2023;195:109010.  
8.  
9.  
Nerín C, Aznar M, Carrizo D. Release of polyphenols and essential oils from active food  
packaging: Migration kinetics. Food Chem. 2022;370:131012.  
10.  
11.  
12.  
13.  
14.  
15.  
Han J, Gennadios A. Active packaging films containing natural antioxidants: Shelf-life  
extension of fresh meat. J Food Sci. 2021;86:2845–56.  
Guinée J, Heijungs R. Life Cycle Assessment: Past, present, and future developments in eco-  
design. Environ Sci Policy. 2023;141:88–91.  
Klöpffer W, Grahl B. Life Cycle Assessment (LCA): A Guide to Best Practice. Weinheim: Wiley-  
VCH. 2021;  
Pawelzik P, Carus M, Hotchkiss J. Environmental impacts of bio-based plastics: A  
comparative Life Cycle Assessment review. Resour Conserv Recycl. 2022;180:106–90.  
Bishop G, Styles D, Lens P. Environmental trade-offs of bio-based food packaging materials.  
J Cleaner Prod. 2024;410:137–250.  
Moreno O, Atarés L, Chiralt A. Cassava starch films incorporated with grape seed extract:  
Functionality and salmon preservation. Postharvest Biol Technol. 2021;179:111590.  
742  
DESARROLLO DE EMPAQUES BIODEGRADABLES ACTIVOS A PARTIR DE SUBPRODUCTOS AGROINDUSTRIALES CON  
EVALUACIÓN DE SU IMPACTO AMBIENTAL Y FUNCIONALIDAD EN ALIMENTOS  
16.  
17.  
18.  
19.  
20.  
21.  
22.  
23.  
24.  
25.  
Souza V, Fernando A, Pires J. Chitosan/orange essential oil composite films for the active  
packaging of fresh cheese. Food Hydrocolloids. 2022;123:107–40.  
Azeredo H, Mattos A, Rosa M. Cellulose nanocrystals from sugarcane bagasse as reinforcing  
agents in CMC films for strawberry coating. Carbohydr Polym. 2023;298:110–20.  
Ezati P, Rhim J. Onion peel extract-incorporated gelatin films as intelligent pH indicator  
packaging for beef freshness monitoring. Food Packag Shelf Life. 2021;30:100–745.  
Gómez-López V, Rajkovic A, Ragaert P. Water vapor permeability and hydration kinetics of  
bio-based polysaccharide films. Trends Food Sci Technol. 2022;120:34–45.  
Zhang L, Wang X. Percolation networks in cellulose nanocrystal reinforced biopolymer films.  
Biomacromolecules. 2023;24:1420–32.  
Santos L, Bastos M, Soares N. Migration of active compounds from biopolymer matrices  
into food simulants. Food Addit Contam. 2024;41:189–201.  
Silva R, Ferreira M. Optical properties and consumer perception of active biodegradable  
films with high polyphenol loads. Food Res Int. 2023;164:112390.  
Yates M, Gomez M, Ramos M. Energy demand and carbon footprint of subproduct  
extraction methods: The hidden cost of bioplastics. Green Chem. 2022;24:4450–65.  
Patel S, Kumar A, Singh S. Green extraction technologies for bioactive compounds from  
agricultural waste: An LCA perspective. ACS Sustainable Chem Eng. 2025;13:210–24.  
Rossi L, Niccolucci V, Marchettini N. End-of-life scenarios for biodegradable packaging  
materials: Composting vs. landfilling greenhouse gas budget. Sci Total Environ.  
2026;1015:152340.  
743