Diageo, con sede en Londres, fabricante de Johnnie Walker Scotch Whisky, Don Julio Tequila y Guinness, probó recientemente botellas de papel para Baileys, el licor de crema irlandés original. Fabricadas en un 90% con papel y con un fino revestimiento de PET, las botellas están diseñadas para reciclarse en flujos de papel estándar y no requieren que el consumidor separe el revestimiento de PET al desecharlas.
Los envases se fabricaron mediante tecnología de fibra moldeada en seco, inventada por PulPac de Suecia y cubierta por múltiples patentes. Completan este envase notable una tapa de aluminio sellada por inducción y una etiqueta autoadhesiva con oro estampado en caliente utilizado para el símbolo de la doble B dorada en la parte superior de la botella. La prueba se llevó a cabo del 25 al 26 de mayo en el Time Out Fest en Barcelona, España, donde se pusieron a disposición de quienes asistieron al festival gastronómico 2000 mini contenedores Baileys de 80 ml cada uno.
Para comprender por qué la fibra moldeada en seco es potencialmente un factor de cambio, es útil señalar que el método probado y verdadero de convertir la fibra en envases (pensemos en cartones de huevos, por ejemplo) implica una cantidad considerable de tiempo, energía y agua. Comienza con el papel, normalmente materiales reciclados como periódicos, cartón y otros tipos de residuos de papel. Estos se trituran para descomponerlos en fibras individuales y luego la pulpa se mezcla con agua para crear una suspensión. Esta suspensión se vierte en un molde diseñado para crear una forma y tamaño consistentes para los cartones de huevos. Lo siguiente es una prensa, que aplica presión para eliminar el exceso de agua de la pulpa. Por último, viene el secado para eliminar los restos de humedad.
PulPac dice que fibra moldeada en seco es 10 veces más rápida que métodos convencionales de fibra moldeada en húmedo
Se trata de un proceso lento y que requiere muchos recursos, y que la tecnología de fibra moldeada en seco puede evitar. PulPac afirma que la fibra moldeada en seco es 10 veces más rápida que los métodos convencionales de fibra moldeada en húmedo. Una vez que se amplíe por completo, dicen sus patrocinadores, será una forma de convertir fibras vegetales renovables en envases totalmente reciclables que puedan reemplazar el plástico de un solo uso a un costo competitivo. Otros beneficios incluyen un bajo uso de energía y casi ninguna demanda de agua en el proceso de moldeo. Esto da como resultado un envase con sólidas credenciales de sostenibilidad. Los datos iniciales de la evaluación del ciclo de vida de la botella de Baileys sugieren que tendrá un 25 % menos de emisiones de CO2 que el envase de rPET actual.
Es importante señalar que la tecnología de fibra moldeada en seco se puede utilizar para formar casi cualquier producto de envase tridimensional. (Consulte la barra lateral a continuación para obtener una descripción de cómo se utiliza la tecnología para fabricar cubiertos de papel o tapas de tazas que se utilizan en la industria de servicios alimentarios). En este relato nos centraremos en cómo se hizo la botella de Baileys. Pero antes de analizar la tecnología de fabricación de botellas en sí, es esencial observar el modelo de negocio de PulPac y la red de socios y codesarrolladores sobre cuyos hombros se apoya la botella de Baileys. En primer lugar, en esa red está PA Consulting, una empresa con sede en Londres que lleva nuevas ideas desde el concepto hasta el éxito comercial, pasando por el diseño y el desarrollo. Jamie Stone, experto en sostenibilidad e innovación de PA Consulting, lo expresa de esta manera: "Estamos en el negocio de llevar las cosas desde la invención hasta la industrialización". En 2022, PA y PulPac formaron algo llamado Bottle Collective para crear la primera botella de fibra moldeada en seco del mundo. The Bottle Collective está invitando a sus socios a unirse ahora. Es un acuerdo por orden de llegada y los socios obtienen exclusividad comercial en su categoría de productos durante los tres años posteriores al lanzamiento. Los socios actuales incluyen Diageo; Sanofi, con sede en París, una empresa farmacéutica y sanitaria mundial; Haleon, una empresa mundial de productos sanitarios para el consumidor con sede en Weybridge, Reino Unido; y la portuguesa Logoplaste, fabricante de envases de plástico rígido.
En cuanto al modelo de negocio de PulPac, poseen la propiedad intelectual detrás de la fibra moldeada en seco, pero no son constructores de maquinaria para la fabricación de contenedores. Reciben una regalía por pieza de los convertidores que fabrican contenedores, quienes firman un acuerdo de licencia con ellos. Los convertidores compran equipos de fabricación de contenedores construidos por fabricantes de equipos originales que PulPac ha identificado como proveedores llave en mano. (Desplácese hacia abajo para ver la barra lateral sobre uno de esos proveedores llave en mano, JOA).
Volviendo a la prueba de Baileys, que con 2.000 botellas fue de pequeña escala, por decir lo menos, las botellas se fabricaron en el Centro Global de Innovación y Tecnología de PA Consulting en Cambridge, Reino Unido. Luego fueron transportadas a Irlanda para ser llenadas y selladas por inducción por el equipo de Baileys en el lugar de llenado antes del envío al sitio de pruebas de Barcelona. Esta fue la primera vez que un consumidor de Diageo enfrentó una prueba con botellas de papel. Probó no sólo cómo viajaban las botellas desde Irlanda a Barcelona, también cómo interactuaban los consumidores con el material y cómo entendieron las credenciales de sustentabilidad de una botella de papel.
La línea de fabricación de botellas utilizada en las instalaciones de PA Consulting en Cambridge, llamada Línea Demostradora, representa la Fase 2 en el impulso de Bottle Collective hacia la producción comercial a gran escala de botellas de fibra moldeada en seco. En la Fase 1, las botellas se crearon utilizando maquinaria adaptada y transferencia manual entre pasos del proceso. Con la Línea Demostradora viene una mayor automatización, ya que el proceso se divide en seis módulos integrados que trabajan juntos con poca intervención humana. La línea demostradora no solo aumenta la eficiencia y el rendimiento de la producción de botellas, sino que también proporciona un entorno de prueba y aprendizaje para ayudar a Bottle Collective a prepararse para la producción a una verdadera escala comercial.
Este dibujo esquemático ilustra los seis módulos principales de la línea Demonstrator en los que se produjeron las botellas de Baileys.
Los seis módulos de la línea demostradora se pueden ver en el esquema ilustrado arriba. El módulo 1 se llama Web to Blank. La gran caja azul es un molino en el que se introducen rollos de pulpa de pelusa. El molino muele la pulpa en pelusa para separar las fibras entre sí, y estas fibras de pulpa en pelusa se "colocan con aire" sobre un papel tisú alimentado por rollos que se desplaza sobre una cinta transportadora que corre inclinada. Lo siguiente es una serie de rodillos donde suceden un par de cosas, incluida una aplicación por pulverización de AKD (dímero de alquilceteno), un agente de apresto comúnmente utilizado para aportar hidrofobicidad a sustratos de papel de todo tipo. En otras palabras, el agente de apresto ayuda al papel a resistir la absorción de humedad.
Lo último que sucede en el Módulo 1 es que el rollo continuo de material se corta en espacios en blanco. Estos espacios en blanco se introducen en el Módulo 2, el Módulo de preparación de espacios en blanco. Aquí, el espacio en blanco plano que se creó en el Módulo 1 se dobla y se manipula para formar una forma de media botella semirrígida. Mientras tanto, en el Módulo 3 o Moldeo de Preformas de Liner, se moldea por inyección una preforma de PET. En el Módulo 4, el rosa, las dos mitades de botella están encerradas en un molde para que se pueda usar calor y presión para unir las dos mitades de botella en una botella llena. Una reacción física llamada "enlace de hidrógeno" crea un vínculo firme donde las dos mitades de la botella se encuentran en lo que se llamaría la "línea de separación" en el moldeo por extrusión y soplado de botellas de plástico. En el Módulo 5, los exteriores de las botellas se rocían con un recubrimiento hidrófobo y luego se curan en un horno de túnel. Aquí también se pueden pulverizar otros recubrimientos dependiendo del tipo de producto de que se trate. Finalmente, en el Módulo 6, la preforma de PET, ahora dentro de la botella, se sopla hacia las paredes laterales interiores.
Vale la pena señalar que MCC Labels está trabajando estrechamente con Bottle Collective para hacer posible el etiquetado de papel en molde en el módulo de preparación en blanco. Otra empresa que ha aportado valiosas aportaciones en la parte del rompecabezas del moldeo por inyección ha sido Arburg. Esto es lo que dice Stone, de PA Consulting, al describir la contribución de Arburg.
“A lo largo del proceso de desarrollo en curso, seguimos comprando equipos de Arburg e inmediatamente invalidamos la garantía al desmontarlos y volver a armarlos en un orden diferente. Pero nos aseguramos de mostrarles lo que hicimos y precisamente por qué. De esta manera, en última instancia, mostraremos lo que debe suceder para que el ecosistema de fabricantes de maquinaria haga realidad una verdadera comercialización. Así es como escalará esta tecnología. No es que no estemos tratando de guardar los secretos. En cambio, estamos tratando de inventarlo y construirlo a gran escala muy rápidamente. A lo largo de ese proceso, nuestra relación con PulPac no cambia. Y todavía cobran una regalía por cada parte de ese negocio cuando llega allí”.
La línea demostradora es capaz de producir algo así como 300 botellas/hora. La línea que a PA Consulting le gustaría poner en marcha en un futuro próximo producirá unas 3.000 botellas por hora. Queda por ver quién operará esa línea. Presumiblemente será un convertidor financiado por Bottle Collective.
Palabras como “presumiblemente” y “quién operará esa línea” impregnan cualquier discusión actual sobre lo que PulPac, PA Consulting y Bottle Collective están tratando de lograr. Todas las partes interesadas reconocen fácilmente que hay mucho camino por recorrer. Pero la actitud predominante tal vez sea mejor expresada por Ewan Andrew, presidente de cadena de suministro y adquisiciones globales y director de sustentabilidad de Diageo. “En lo que respecta a nuestros envases”, afirma, “estamos adoptando un enfoque de progreso por encima de la perfección, sabiendo que nuestros envases tendrán que evolucionar junto con las necesidades de los consumidores y los avances tecnológicos. El consumidor es cada vez más conocedor de la sostenibilidad y creemos que podemos satisfacer esa necesidad utilizando nuestro diseño e innovación para unir productos premium y soluciones más sostenibles”.
No sólo para botellas
Construido por JOA para Matrix Pack es el PulPac Modula que se muestra aquí. El gabinete en el extremo izquierdo con el logo de JOA (A) es el molino donde se muele un rollo de pulpa de pelusa. La sección etiquetada como B es donde se hace un “sándwich” de papel tisú/fibra de pulpa pelusa/papel tisú. Ese material de tres capas está indexado de izquierda a derecha al nivel del piso debajo del gabinete con el logotipo verde de Seyi (C) hasta que llega al gabinete en el extremo derecho. Aquí gira alrededor de una gran rueda (D) que lo toma desde el nivel del piso y lo envía de regreso en dirección opuesta a la prensa de 24 cavidades a la altura de esa prensa (E). Un robot recoge las piezas terminadas de las herramientas y el material de recorte del esqueleto regresa directamente al molino para ser molido nuevamente hasta convertirlo en fibra de pulpa esponjosa. El recuadro superior derecho muestra un primer plano de la prensa de 24 cavidades y el recuadro superior izquierdo muestra las piezas terminadas.
También avanza con la tecnología de fibra moldeada en seco JOA, fabricante de equipos de mecanizado y conversión para productos de higiene desechables que van desde pañales para bebés hasta productos de higiene femenina. Ryan Brown, gerente de desarrollo comercial de JOA, con sede en Sheboygan Falls, Wisconsin, dice que son una opción natural para la fibra moldeada en seco porque la pulpa peluda tratada con recubrimientos hidrofóbicos y laminada entre capas de papel tisú es el núcleo de los productos de higiene que los convertidores fabrican en máquinas construidas por JOA. "Gran parte de la tecnología detrás de la fibra moldeada en seco es simplemente lo que hacemos con las máquinas que siempre hemos construido", dice Brown. "Simplemente tuvimos que reutilizarlo para fibra moldeada en seco".
JOA es uno de los proveedores llave en mano de PulPac. (Para obtener más información sobre la relación PulPac/PA Consulting/JOA, consulte la historia anterior sobre la innovadora botella de Baileys). El primer convertidor en comprar un sistema de fibra moldeada en seco de JOA es Matrix Pack, un fabricante líder de soluciones de embalaje innovadoras y sostenibles con fábricas en Grecia, Bulgaria, el Reino Unido y Tailandia. Su presencia en Norteamérica incluye una planta de fabricación en Florence, Kentucky, y otra en Portland, Oregon, además de oficinas en Chicago.
¿Y cómo un JOA, con sede en Sheboygan Falls, conoció a Matrix Pack, con sede en Atenas, Grecia? Por supuesto, en interpack, en el estand de PulPac. Matrix Pack utilizó el equipo construido por JOA para producir tapas de vasos y bandejas y se unirá a PA Consulting como codesarrollador en la industrialización de la solución de procesamiento de posproducción para producir cubiertos sostenibles para el negocio de servicios de alimentos. De acuerdo con el modelo de negocio de PulPac, Matrix Pack pagará una regalía por artículo a PulPac.
El sistema fabricado por JOA, llamado PulPac Modula, hace todo en una sola pasada, desde el molino hasta la banda, la prensa y la extracción robótica de piezas terminadas. La parte delantera se asemeja al sistema con el que se fabrica la botella de Baileys. Se introducen rollos de pulpa en pelusa en un molino que produce fibra de pulpa en pelusa. Al salir del molino, la fibra de pulpa pelusa con un espesor de entre 400 y 800 g/m2 se “coloca al aire” en una red seca de aproximadamente 2 pies de ancho. Se rocía una fina niebla de agua sobre esta red seguida de una pulverización de agente de encolado AKD. Luego se coloca encima un pañuelo de papel de 29 g/m2.
Aquí es donde el proceso de fabricación se desvía de la configuración de fabricación de la botella Baileys. La red se retroalimenta en la dirección opuesta de modo que el lado opuesto de la fibra de pulpa peluda se pueda rociar con la misma niebla de agua y agente de encolado AKD. Luego se aplica un segundo pañuelo de papel para formar un sándwich de papel, fibra de pulpa pelusa y papel. Luego, en lugar de cortar el material alimentado por rollo en espacios en blanco como vimos en el sistema de fabricación de botellas, el rollo se introduce en una prensa estampadora de 24 cavidades de SEYI. Si el artículo que se fabrica son cubiertos, se aplican 8 toneladas de presión y cada herramienta se calienta a 150 grados C. Según PulPac, se consume una cantidad notablemente modesta de energía. O supongamos que se están produciendo tapas para tazas, como las que se muestran arriba. Se pueden formar 24 por ciclo en 4 segundos. También se muestran arriba las herramientas utilizadas para tal trabajo. Vale la pena señalar que hay un inserto de silicona en el lado macho de la herramienta que empuja hacia los bordes exteriores de la tapa y ayuda a crear un corte que permite que la tapa encaje firmemente en la taza.
Cuando se le preguntó si PulPac inventó un método completamente nuevo de estampado o si, por el contrario, copió tecnologías existentes, PulPac, el director de operaciones, Viktor Borjesson, dijo que fue mitad y mitad. "Esta prensa es básicamente una de estampación de la industria del metal", afirma Borjesson. “Pero es una prensa de estampado muy sofisticada, por lo que podemos programarla para que se comporte de cierta manera. Las herramientas también recuerdan lo que se puede ver en algunos sistemas de termoformado o moldeo por inyección, pero son diferentes porque ninguno de esos sistemas forma materiales fibrosos. Era cuestión de confiar en lo que ya existe y al mismo tiempo introducir formas únicas de controlar la presión y la temperatura para crear algo completamente nuevo”.
