O modelo de crescimento econômico que vem sendo usado atualmente
gera enormes desequilíbrios; um nível de riqueza e fartura no mundo nunca
alcançado, porém, a miséria, a degradação ambiental e a poluição aumentam
a cada dia. Diante desta constatação, surge a ideia do Desenvolvimento Sustentável
(DS), buscando conciliar o desenvolvimento econômico com a preservação ambiental
e, ainda, combater a pobreza no mundo. O desenvolvimento em harmonia é exatamente
o que propõem os estudiosos em DS, que pode ser definido como “equilíbrio
entre tecnologia e ambiente, relevando-se os diversos grupos sociais de uma
nação e também dos diferentes países na busca da equidade e justiça social”.
Para ser alcançado o DS, a proteção do ambiente tem que ser entendida como
parte integrante do processo de desenvolvimento e não pode ser considerada
isoladamente [1].
De acordo com o relatório da Pesquisa Nacional de Saneamento Básico (PNSB),
realizada pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) no ano
2000, em 24 horas o Brasil produz 230 mil toneladas de resíduo sólido [2].
Essa superprodução de lixo veio diante das mudanças de hábito entre os brasileiros.
Por exemplo: nos anos 60 e 70, os brasileiros produziam a maioria dos alimentos em casa, enquanto que nos dias atuais compra-se quase de tudo em supermercados, crescendo assim o número de embalagens plásticas, de papéis, depósitos de vidros e metais que são descartados após o uso. Essa quantidade de lixo gerada pode levar a uma série de problemas, já que o meio ambiente leva muito tempo para decompor alguns detritos provenientes de descartes industriais e domésticos.
A Composição do Resíduo Sólido Urbano (RSU) se divide em:
resíduos orgânicos, que correspondem a 60% do lixo coletado; materiais
recicláveis, 35% do lixo (papel, metais, vidros, plásticos, alumínio etc)
e resíduos não aproveitados, 5% [3]. A reciclagem dos resíduos sólidos é fonte
de empregos e uma questão muito debatida em todos os países dos cinco continentes,
já que se pode obter uma série de benefícios como a melhoria na limpeza das
cidades, diminuição da poluição do solo, da água, do ar e, também, evita o
desmatamento.
Dentre os diversos tipos de RSU, os materiais poliméricos apresentam-se com
um volume cada vez maior em sua composição. Em razão dessa crescente utilização
de materiais poliméricos por químicos, engenheiros, cientistas em geral, entre
outras áreas, propõe-se que vivamos a Era dos Polímeros.
Os polímeros se dividem em: os de ocorrência natural e os obtidos por alguma rota de síntese, porém os princípios científicos aplicados a eles são os mesmos [4]. O diferencial entre os polímeros se encontra na sua aplicabilidade, sejam plásticos, fibras e elastômeros ou borrachas. Na sociedade contemporânea, os polímeros vêm substituindo gradualmente os materiais convencionais em quase todos os setores da economia, não só por seu baixo custo, mas também em consequência do desenvolvimento contínuo de sua funcionalidade. Apesar do apelo visual comercialmente interessante, são as suas propriedades físicas e químicas que os fazem tecnologicamente atraentes. Todavia, são estas mesmas propriedades que os tornam vilões do meio ambiente. Os polímeros degradam-se por vários mecanismos e essa deterioração pode dar-se de forma gradual ou mais rapidamente. Em particular, os polímeros formados por hidrocarbonetos são resistentes ao ataque químico e biológico, de tal forma que isso lhes assegura longevidade mediante micro-organismos.
Dada a principal propriedade da grande maioria dos polímeros,
a durabilidade, um sério problema acompanha o homem contemporâneo: a
enorme quantidade de resíduos produzidos nas comunidades sociais, principalmente
nos grandes centros urbanos. Esses resíduos, constituídos, em grande parte,
por produtos industrializados produzidos por polímeros sintéticos, podem levar
mais de uma centena de anos para se decompor, provocando graves problemas
ambientais, a menos que ocorra um sério trabalho coletivo de reciclagem desses
resíduos [5].
Como solução para os problemas decorrentes da poluição ambiental gerada
pelo resíduo plástico, são propostas três soluções: reciclagem, incineração
e uso de polímeros biodegradáveis (PBs). Várias são as publicações em periódicos
nacionais e internacionais que demonstram que os diversos tipos de reciclagem
e a incineração são metodologias indispensáveis para o desenvolvimento econômico
e a preservação ambiental e de recursos naturais [6-9]. Contudo, essas alternativas
sozinhas não atendem à necessidade mundial diante do grande volume de plásticos
que é descartado diariamente. Na busca por novas soluções e como alternativa
aos polímeros convencionais, os polímeros biodegradáveis têm alçado uma posição
de destaque. Dessa maneira, as pesquisas em torno desses materiais também
têm adquirido proporções cada vez maiores. Além do aspecto ambiental, o esgotamento
inexorável da principal fonte de matéria-prima para os polímeros sintéticos
– o petróleo – implica na aceleração da busca por alternativas industrialmente
realizáveis.
Especificamente, quando aplicada à área de polímeros, o termo degradação se aplica a qualquer mecanismo que leve a danos irreversíveis de algum tipo de propriedade.
Os polímeros podem ser degradados por vários tipos de mecanismos: fotodegradação, oxidação, termodegradação, degradação mecânica, hidrólise, biodegradação e por meio da combinação de alguns destes tipos de degradação, como foto-oxidação, oxidação térmica etc. Especificamente para biodegradação, são encontradas diversas definições, porém, na maioria das vezes não são muito claras. Neste texto será usada a definição do termo biodegradação como sendo a degradação catalisada por micro-organismos, que leva a uma fragmentação acompanhada de danos em algum tipo de propriedade, conjuntamente com a formação de dióxido de carbono, água e biomassa [10].
O processo químico da biodegradação de polímeros pode ser sumarizado pelas seguintes equações:
Existem três elementos indispensáveis para o processo de biodegradação de polímeros no estado sólido.
Estes são:
Organismos: a base para o processo de biodegradação é a existência de micro-organismos com ações metabólicas apropriadas para síntese de enzimas específicas que conseguem dar início ao processo de despolimerização e mineralizam os monômeros e oligômeros formados por este processo;
Ambiente: alguns fatores são indispensáveis ao processo de biodegradação. Estes incluem temperatura, sais e umidade, sendo o último citado o mais importante;
Substrato: a estrutura do polímero influencia o processo de biodegradação. Este fator estrutural inclui os tipos de ligação química, nível de ramificação, nível de polimerização, nível de hidrofilicidade, esterioquímica, distribuição de massa molar, cristalinidade e outros aspectos morfológicos dos polímeros.
A biodegradação ocorre em dois estágios, despolimerização
do plástico e a mineralização. A despolimerização ocorre por meio da quebra
das ligações poliméricas por clivagem, como consequência ocorre a fragmentação
do material. Durante esta fase há um aumento da área de contato entre o polímero
e os micro-organismos, e em seguida inicia-se a decomposição das macromoléculas
em cadeias menores. Esta etapa ocorre na superfície da amostra em razão do
tamanho da cadeia polimérica e sua natureza insolúvel. Enzimas extracelulares
são responsáveis pela clivagem das cadeias poliméricas. Essas enzimas podem
ser endoenzimas (responsáveis pela clivagem randômica das ligações internas
da cadeia do polímero) ou exoenzimas (responsáveis pela clivagem sequencial
nas unidades monoméricas terminais da cadeia principal). A segunda etapa,
a mineralização, ocorre quando os fragmentos oligoméricos são suficientemente
pequenos para serem transportados pelo interior dos organismos onde eles são
transformados em biomassa e, então, mineralizados. Com base nesse processo
de mineralização, são produzidos gases (CO2, CH4, N2 e H2), água, sais minerais
e novas biomassas [10].
Uma das disposições finais mais adequadas para os plásticos biodegradáveis
é a sua utilização em usinas de compostagem. A compostagem é um processo biológico
de decomposição de matéria orgânica que pode estar contido em restos de origem
animal ou vegetal. Este processo envolve transformações extremamente complexas
de natureza bioquímica, promovidas por milhões de micro-organismos do solo
que têm na matéria orgânica in natura sua fonte de energia, nutrientes minerais
e carbono. Por essa razão, uma pilha de composto não é apenas um monte de
lixo orgânico empilhado ou acondicionado em um compartimento, é um modo de
fornecer as condições adequadas aos micro-organismos para que esses degradem
a matéria orgânica, tornando disponíveis os nutrientes presentes. O produto
final resultante do processo de compostagem, composto ou húmus, pode ser considerado
como um enriquecedor do solo.
Dentre os benefícios proporcionados pela existência dessa cobertura
morta no solo, destacam-se:
Estímulo ao desenvolvimento das raízes das plantas, que se tornam mais capazes de absorver água e nutrientes do solo
Aumento da capacidade de infiltração de água, reduzindo a erosão
Mantém estáveis a temperatura e os níveis de acidez do solo (pH)
Dificulta ou impede a germinação de sementes de plantas invasoras (daninhas)
Ativa a vida do solo, favorecendo a reprodução de micro-organismos benéficos às culturas agrícolas.
Polímeros sintéticos convencionais como polietileno
(PE), polipropileno (PP), poli (cloreto de vinila) (PVC) e poli(tereftalato
de etileno) (PET) permanecem inalterados, química e fisicamente, por vários
anos após seu descarte [11-13]. Isto se deve ao fato de que a sua estrutura
química não permite que haja uma absorção danosa da radiação UV ou que estes
se degradem por outros mecanismos, nem que sofram degradação por ação enzimática
via micro-organismos como bactérias, fungos e algas. Além do que, nas próprias
formulações industriais há adição de aditivos foto e termoestabilizantes que
retardam a degradação.
Em contraste com estes polímeros citados anteriormente, há os polímeros biodegradáveis
(PBs), que dispõem de uma degradação ativada biologicamente por meio da ação
enzimática. Suas cadeias poliméricas também podem ser quebradas por processos
não-enzimáticos, como a hidrólise e a fotólise. Os polímeros biodegradáveis
são quase sempre derivados de plantas por meio do processamento de CO2 atmosférico.
As principais aplicações para PBs incluem materiais para embalagens (sacolas,
papel para embrulho, recipientes para comidas, papel laminado), não-tecidos
descartáveis, produtos higiênicos (fraudas descartáveis, chumaço de algodão),
bens consumíveis (acessórios de mesa de fast foods, depósitos, brinquedos,
aparelhos de barbear descartáveis etc.) e utensílios agrícolas (filmes para
recobrimento de plantação, contêineres para germinação de sementes). Limitações
em sua performance e o alto custo dos PBs são as maiores barreiras para sua
aceitação como substituinte de polímeros não-biodegradáveis. A alta performance
de plásticos tradicionais é o resultado de anos de pesquisa, porém, os PBs
são agora de grande interesse mundial graças a problemas ambientais e apelo
social. O alto custo dos PBs, comparado aos plásticos tradicionais, não é
apenas por causa do valor da matéria-prima para sua síntese. Ele é atribuído,
principalmente, ao baixo volume de sua produção. Este baixo volume está ligado
à pequena diversidade de aplicação e dificuldade no processamento destes polímeros.
Contudo, no momento em que novas e emergentes aplicações forem atribuídas
aos PBs, a produção dos mesmos irá aumentar. Realmente, o grande desafio está
no melhoramento do processamento e nas características do produto final que
atendam às necessidades exigidas pelo mercado.
O desenvolvimento dos polímeros biodegradáveis (PB’s) ainda está num
estágio inicial quando comparado com a performance dos polímeros de alta longevidade.
Porém, em algumas situações, as pessoas são iludidas pelos fabricantes quando
estes falam deste assunto, pois a palavra biodegradável é erradamente usada
em vários sentidos. Como citado anteriormente, a biodegradação depende de
uma ação enzimática e não somente da quebra de ligações químicas por outros
mecanismos, como acontece pela fotodegradação, os quais não são sinônimos.
Dentre os polímeros biodegradáveis, pode-se citar duas classes, sendo uma
a que insere os de ocorrência natural, e a outra, os produzidos por meio de
sínteses. Dentro dos de ocorrência natural encontram-se o amido, a celulose,
os polissacarídeos e a lignina. Dentre os PBs obtidos de sínteses, podem ser
alguns derivados de poliésteres e os solúveis em água.
Mais que 1011 toneladas da biomassa são formadas, anualmente, pelo processo
da fotossíntese, consistindo a maior parte de amido, celulose, outros polissacarídeos,
e a lignina [14]. Estes, por sua vez, apresentam-se como os mais promissores
materiais biodegradáveis graças à sua abundância natural e seu baixo custo.
No caso específico da celulose, esta não possui característica de ser processada
como um termoplástico. Para a obtenção de fibras e filmes, a celulose precisa
ser modificada. Alguns exemplos para esses casos são os derivados da celulose
obtidos por meio da acetilação – acetatos de celulose. Porém, nestas
situações, o nível de acetilação não pode exceder 2,5 por unidade de repetição,
senão o material deixa de ser biodegradável. Uma outra classe é a carboximetil
celulose (CMC) com diferentes níveis de substituição de carboximetila. Neste
caso, mais de uma substituição por unidade de repetição ocasiona perda quase
completa da sua biodegradabilidade. Os polissacarídeos mais comumente encontrados
na literatura de polímeros biodegradáveis são os produzidos pela fermentação
microbiológica, como o caso da Xantana e da Pululana [14].
O amido é geralmente encontrado em raízes do tipo tuberosa (mandioca, batata
doce, cará), caules do tipo tubérculo (batatinha), frutos e sementes (milho).
O amido constitui um polímero de glicose (mais ou menos 1400 unidades de glicose)
com ligação glicossídica.
O amido constitui-se de dois tipos diferentes
de polissacarídeos: a amilose, com cerca de 1.000 unidades de glicose
numa longa cadeia não ramificada enrolada em hélice, e a amilopectina, com
cerca de 48 a 60 unidades de glicose dispostas em cadeias mais curtas e ramificadas.
A razão entre a amilose e a amilopectina variará de acordo com a fonte e afetará
as propriedades físicas do amido [15,16].
Em contraste com a celulose, o amido pode ser processado termoplasticamente
sem a necessidade de nenhum tipo de modificação, contanto que tenha na formulação
uma razoável quantidade de água. Sua biodegradabilidade se deve, principalmente,
aos átomos de oxigênio presentes na cadeia principal e no anel. Algumas tentativas
de obtenção de blendas à base de amido já foram feitas, principalmente com
poliésteres [16,17], porém a propriedade mecânica final do produto ainda fica
aquém do desejado. Esta baixa performance é devida à sua natureza hidrofílica
que leva a baixa tensão interfacial entre os componentes da blenda. Alguns
pesquisadores utilizam alguns tipos de compatibilizantes ou usam técnicas
para modificação química do amido ou do outro componente da blenda a fim de
melhorar esta tensão interfacial [18-20]. Outros pesquisadores têm preparado
blendas de amido com polímeros solúveis em água [21-23]. Estas pesquisas também
têm como objetivo melhorar propriedades mecânicas do amido e sua processabilidade,
introduzindo na formulação alguns tipos de plastificantes, como glicerol e
aminoácidos. Em se tratando de aplicabilidade, essas blendas ficam restritas
a situações em que o tempo requerido para sua decomposição não seja muito
grande.
A biodegradabilidade dos poliésteres está diretamente ligada à presença do
grupo éster, que é facilmente hidrolisado, levando à quebra das ligações,
e pela ação de enzimas do tipo esterease, que são facilmente encontradas no
solo. A síntese do poli(ácido láctico) – PLA de alta massa molar foi
descrita por Carothers et al em 1932. Desde 1970, copolímeros baseados em
ácido láctico e ácido glicólico são utilizados em aplicações biomédicas, como,
por exemplo, matriz degradável para liberação controlada de drogas. A produção
biotecnológica do ácido láctico é feita pela fermentação de carboidratos,
a qual também produz enantiômeros de alta pureza. A obtenção do PLA por síntese
direta por meio da policondensação do ácido láctico possui as características
básicas da polimerização por etapa, tendo como empecilho para obtenção de
um polímero com alto peso molecular a presença de etanol e ácido acético provenientes
da fermentação [14,24]. Em 1997, a empresa CargillDow começou a produzir o
PLA pela polimerização via abertura de anel do lactídeo dimérico. Dependendo
do lactídeo, o PLA produzido poderá ser altamente cristalino ou completamente
amorfo. A alta cristalinidade se deve à estereoregularidade dos referidos
lactídeos, enquanto a obtenção dos PLA amorfos ocorre em virtude da falta
desta [25]. O PLA é um termoplástico rígido com temperatura de transição vítrea,
Tg, em torno de 60oC, e temperatura de fusão cristalina, Tm, entre 170oC e
180oC. A inserção de pequenas quantidades de meso-lactídeo pode reduzir a
estereoregularidade e produzir um material mais dúctil. Suas aplicações se
igualam ao poli(tereftalato de etileno) – PET na área de contêineres
e fibras para a indústria têxtil.
No Brasil, a família dos poli(hidroxialcanoatos) – PHAs tem um papel
muito importante no setor de desenvolvimento de polímeros biodegradáveis.
O PHB e o copolímero PHBV, mais especificamente, são polímeros produzidos
no Brasil por meio de uma tecnologia desenvolvida pelo Instituto de Pesquisas
Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT) [26]. Esta tecnologia é baseada
na conversão microbiológica de bactérias do gênero alcalígenes, que consomem
a sacarose proveniente da cana-de-açúcar, transformam parte dela em grânulos
intracelulares – que são poliésteres (com propriedades semelhantes aos
poliésteres advindos do petróleo) – e, após passarem pelo processo de
extração, separação e purificação, dão origem ao biopolímero. A inserção de
25% de unidades de hidroxivalerato produz um copolímero PHBV com Tm inferior
à do PHB (Tm ~ 180oC) em cerca de 45oC. Esta modificação melhora razoavelmente
o processamento e as propriedades mecânicas (resistência ao impacto), as quais
são um fator negativo do PHB. Porém, ainda se mantém a dificuldade em processar
esse tipo de polímero, evitando que este seja utilizado em uma faixa maior
de aplicabilidade.
A síntese de poliésteres com ácido carboxílico e diol é apropriada para a
obtenção de polímeros com valores de Tm acima da temperatura ambiente, temperatura
essa requerida para a maioria das aplicações. Dentre eles se encontram o PET
e o poli(butilenotereftalato) – PBT, porém estes não são biodegradáveis.
Mantendo-se essas características e incorporando a biodegradabilidade, encontra-se
o poli(butilenosuccinato) – PBS, que quando na forma de filmes possui
propriedades mecânicas similares às do polietileno de baixa densidade –
PEBD. Com a incorporação de ácido adípico na síntese do PBS, obtém-se o copolímero
poli(butileno succinato-co-butileno adípico) – PBSA. Este copolímero
apresenta uma maior biodegradabilidade quando comparado ao PBS por causa da
sua menor cristalinidade [14]. O poli(e-caprolactona) – PCL é também
um poliéster biodegradável bastante usado em aplicações que não exigem temperaturas
muito elevadas, pois sua Tm é de aproximadamente 60oC. Este é sintetizado
pela conversão química do óleo cru, seguido de polimerização por abertura
de anel.
O poli (álcool vinílico) – PVA é o único polímero solúvel em água, tendo
exclusivamente átomos de carbono em sua cadeia principal, e é considerado
biodegradável. Um outro polímero solúvel em água é o poli(N-vinil-2-pirrolidona)
– PVP, contudo poucos trabalhos se empenharam em verificar a sua biodegradabilidade.
Os polímeros biodegradáveis solúveis em água são obtidos do ácido acrílico,
anidrido maléico, ácido metacrílico e várias combinações desses monômeros.
Porém, apenas seus oligômeros são biodegradáveis.
Atualmente, muitos grupos de pesquisa vêm se dedicando ao estudo de preparação
de blendas à base de polímeros biodegradáveis [16-23, 27-29]. A atenção dada
a estas pesquisas está relacionada com o melhoramento do desempenho de algumas
propriedades dos polímeros, tais como processabilidade [17], propriedades
mecânicas [16, 17, 19, 21, 22], propriedades térmicas [28, 29] e aumento da
biodegradabilidade de um dos componentes da blenda [18, 29]. Outro campo de
pesquisa que está sendo bastante explorado é a preparação de nanocompósitos
poliméricos biodegradáveis [30-47]. Após décadas de desenvolvimento de fibras
artificiais, como fibras de carbono e de vidro, as fibras naturais, como fibras
de juta, rami, sisal etc, vêm se destacando como material de substituição
das fibras artificiais.
Algumas empresas anunciam que conseguem transformar polímeros conhecidamente
não-biodegradáveis, tais como PP e PE, em produtos biodegradáveis por meio
da inserção de algum tipo de aditivo pró-oxidante. Alguns representantes da
comunidade acadêmica mundial também têm publicado alguns artigos sobre o tema
[48-53]. Esses artigos apresentam estudos relativos à presença de aditivos
pró-oxidantes e/ou amido em poliolefinas, contudo, a maioria deles apenas
avalia modificações em propriedades mecânicas, massa molar, aparição de novos
grupos químicos, crescimento de colônia de fungos e bactérias, deixando de
lado os reais testes de avaliação de biodegradabilidade, como perda de massa
e emissão de CO2. Um dos únicos artigos que avaliam corretamente a biodegradabilidade
desses materiais é o trabalho desenvolvido por Chiellini et al [53], que mostra
o grau de mineralização e emissão de CO2 de amostra de polietileno de baixa
densidade com adição de pró-oxidantes. Contudo, apenas avaliam as amostras
após serem submetidas a um tratamento térmico. Em recente pesquisa, Fechine
e colaboradores [54] mostraram que a adição desse tipo de aditivo no polipropileno
apenas acelera o processo fotodegradativo do PP, diminuindo massa molar mais
rapidamente e inserindo uma maior quantidade de novos grupos químicos na sua
estrutura. A conclusão desta pesquisa leva a crer que a inserção de algum
tipo de aditivo pró-oxidante pode não alterar a biodegradabilidade de um polímero
dito não-biodegradável, e o uso deste aditivo deve ser seriamente monitorado
e avaliado mediante normas técnicas apropriadas, como as normas da ABNT NBR
15448-1 “Embalagens plásticas biodegradáveis e/ou de fontes renováveis
Parte 1: Terminologia” e a NBR 15448-2 “Embalagens plásticas biodegradáveis e/ou de fontes renováveis
Parte 2: Biodegradação e compostagem – Requisitos e métodos de ensaio”, que avaliam a biodegradabilidade de embalagens plásticas.
Vários são os institutos de normalização no
campo de materiais biodegradáveis, alguns desses são: American Society
for Testing and Materials – ASTM, Comité Européen de Normalisation (European
Committee for Standardization) – CEN, Deutsches Institut für Normung
eV – DIN, International Organization for Standardization – ISO,
Japanese Institute for Standardization – JIS e Organisation for Economic
Cooperation and Development – OECD. Todos eles têm proposto vários métodos
de análise e acompanhamento da biodegradação dos polímeros, basicamente os
ensaios de biodegradabilidade fazem com que as amostras dos polímeros em questão
sejam expostas a micro-organismos por meio do uso de compostos em ambientes
aeróbicos e anaeróbicos. Estes compostos, essencialmente, possuem uma série
de fungos e bactérias, que produzem enzimas como lípases, invertases, lactases,
entre outras que utilizam os polímeros como nutrientes.
Dentre os métodos usados, diferentes parâmetros de medição podem ser utilizados
para quantificar a biodegradabilidade das amostras, entre eles encontra-se
o crescimento de colônia de fungos e bactérias (baseado na norma ASTM G-21
e G-22), consumo de O2 (ISO 14851:1999), produção de CO2 (ISO 14852:1999 e
ISO 14855:1999) e perda de massa (ASTM G 160–03). Outra variável para
definir o método de avaliação de biodegradabilidade que deve ser usada é o
meio em que o material será avaliado. Normalmente, existe uma tendência a
avaliar a biodegradabilidade dos polímeros em meio sólido, mas também existem
diversas normas que fazem essa avaliação em meio líquido, como água (ISO 14851-1999,
ISO 14852-1999, ISSO/DIS 14953-1999 e JIS K6951-2000), água do mar (ASTM D6691-01,
D 6692-01), resíduo de sistema de tratamento de água – lodo ativado (ASTM
D5271-02, JIS K6950-2000) e diretamente em lodos (ASTM D5210-92).
Diferentemente dos plásticos convencionais, os polímeros biodegradáveis quando
em contato com o solo ou um composto (processo de compostagem) são mineralizados
por meio da ação de micro-organismos. Algumas das normas descritas anteriormente
apenas avaliam a biodegradabilidade dos polímeros, contudo, não avaliam o
efeito ecotoxicológico gerado pelos produtos dessa mineralização. Os procedimentos
usados para avaliar esse efeito podem ser conduzidos durante todo o processo
de avaliação da biodegradabilidade, ou apenas no final do teste. Esses testes
normalmente avaliam não só a qualidade final do composto gerado após o processo
de compostagem (DIN 54900-1997) como também a germinação e o crescimento de
plantas no solo ou no composto (ASTM D6002-1996, EN 13432-2001, OECD 208,
ISO 11269-1 e 11269-2).
Vários outros tipos de testes podem ser encontrados na literatura especializada
[55-63], porém, apesar da diversidade dos testes, muitas dúvidas ainda permanecem.
Dependendo da aplicabilidade final do produto, um determinado teste deve ser
escolhido, ou seja, a simulação da biodegradabilidade do produto deve ser
feita em condições reais de uso e descarte.
O fenômeno da evolução do mercado mundial de polímeros
biodegradáveis quando comparado com os polímeros convencionais é relativamente
recente. O consumo mundial de polímeros biodegradáveis tem aumentado de 14
milhões de kg em 1996 para cerca de 68 milhões de kg em 2000 [64], e vem crescendo
numa taxa anual de cerca de 20%, porém ainda representa apenas 0,1% da produção
mundial de plástico [65]. No início dos anos 70, a indústria iniciou o desenvolvimento
dos plásticos biodegradáveis, contudo, sérios problemas de
eficácia, legislação e restrição de aplicações acarretaram numa desaceleração
na produção destes tipos de polímeros. Esses problemas se estenderam nos anos
80 até que as indústrias nos EUA e Europa iniciassem a produção de polímeros
completamente biodegradáveis e que também apresentassem boas propriedades.
Um exemplo é a ICI do Reino Unido, que em 1981 iniciou a comercialização dos
polímeros BIOPOLTM (PHB e PHBV), sendo que hoje a produção desses produtos
é feita pela Monsanto [65]. Um dos fatos mais importantes para o crescimento
do mercado de plásticos biodegradáveis foi a criação da Cargill
Dow Polymers pela Dow Chemical e Cargill nos anos 90. A Cargill iniciou sua
produção com o PLA em escala semicomercial, produzindo 4.500 toneladas por
planta em Minnesota nos EUA em 1994, e no final de 1997 esta produção já havia
aumentado para 140 mil toneladas em Nebraska nos EUA [65].
Uma empresa de consultoria da China acredita que a produção de polímeros biodegradáveis
obtidos de fontes renováveis acarretará numa redução do consumo de petróleo
entre 15% e 20% em 2025, em virtude das melhorias em suas propriedades e da
abertura de novos campos de aplicação, como nas áreas automotiva, medicinal
e eletrônica [66].
Diferentemente do PHB, amido e PLA, os quais são derivados primariamente de
matérias-primas agrícolas renováveis, no final dos anos 90 um grande número
de companhias introduziu polímeros biodegradáveis derivados de matéria-prima
petroquímica. Participam desta lista a DuPont’s BiomaxÒ, Eastman’s
Eastar Bio copolyester e BASF’s EcoflexÒ. Estes polímeros oferecem uma
melhora em propriedades e ao mesmo tempo apresentam-se com baixo custo, já
que são produzidos por matéria-prima de commodity, como ácido adípico e dimetil
tereftálico [65]. Porém, alguns ambientalistas não estão de acordo com essa
tecnologia, porque, apesar de se produzir polímeros biodegradáveis, utiliza-se
matéria-prima não-renovável.
Os Estados Unidos da América acreditam que haverá um crescimento de 10% no
uso de derivados de plantas de fontes renováveis como base química para diversas
utilidades até 2020, e este número aumentará para 50% em 2050 [67].
O mecanismo de biodegradação, exemplos de polímeros
biodegradáveis, normas que estabelecem procedimento de avaliação da biodegradabilidade
e uma visão sucinta do mercado mundial de plásticos biodegradáveis
foram apresentados nesse artigo. A todo o momento a comunidade mundial é vista
diante de discussões sobre o uso de PBs, a fim de esclarecer se esses são
a solução para a poluição ambiental e escassez de fonte de matéria-prima não-renovável.
Do ponto de vista sobre a escassez de matéria-prima não-renovável, como o
petróleo, sabe-se que a produção de plásticos no mundo consome apenas cerca
de 4% do petróleo. Desta forma, a contínua produção de polímeros obtidos do
petróleo não será a principal vilã do esgotamento dessa matéria-prima, como
normalmente as pessoas acreditam. Contudo, este fato não justifica que esses
polímeros sejam subaproveitados com apenas uma única utilização, desperdiçando
a energia contida em todo o seu processo de obtenção (síntese) e processamento.
A melhor saída para esses casos é que esses materiais sejam reciclados, retornando
a comunidade na forma de produtos ou de energia.
No caso dos polímeros biodegradáveis, incluindo os obtidos de fontes renováveis
ou não, primeiramente há a necessidade de avaliar o tipo de aplicação que
se pretende atender. Sacolas plásticas, materiais para sutura médica, filmes
para recobrimento de plantações, materiais descartáveis no geral, são casos
em que se prevê um único uso, situações concretas para utilização de PBs,
principalmente aqueles obtidos de fontes renováveis. Porém, sabe-se que o
processo de biodegradação depende de vários fatores, e que este só ocorrerá
em situações bem específicas. Ou seja, o crescimento da produção de PBs terá
que ser acompanhado pelo aumento da infraestrutura de coleta e descarte de
resíduos sólidos, senão muitos dos PBs descartados nunca irão se decompor
nem voltar ao ciclo de “carbono”, tornando-se vilões idênticos aos
polímeros convencionais no que diz respeito à poluição ambiental e volume
em aterros sanitários. Este é um fato bastante preocupante, porque a grande
maioria das cidades brasileiras não possui um sistema efetivo de gerenciamento
de resíduos sólidos, nem se tem à disposição um grande número de usinas de
compostagem.
No início deste artigo, comentou-se sobre a Era dos Polímeros. Num momento
não muito distante, poderá ser mencionado que o mundo no final do século 20
começou a ser invadido pela Era dos Polímeros Biodegradáveis, inicialmente
graças ao apelo ambiental e posteriormente pelo desenvolvimento tecnológico
na área de síntese e processamento desses tipos de polímeros. A população
em geral, a comunidade acadêmica e as indústrias terão que se adaptar e conviver
com os plásticos biodegradáveis, além de rever os conceitos
relativos a eles, porque num futuro muito próximo a presença destes poderá
ser não só uma saída para a diminuição do acúmulo de material plástico em
lixões, mas também uma alternativa de substituição dos plásticos não-biodegradáveis
obtidos por fontes não-renováveis.
Guilhermino J. M. Fechine
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Fonte: www.plastico.com.br
Os plásticos, por sua resistência, flexibilidade, capacidade de
receber impressão, transparência, impermeabilidade, leveza, reciclabilidade,
entre outras características, é cada dia mais usado e indicado para um grande
número de aplicações. São, em geral, insubstituíveis como embalagens. Um relatório
feito em Viena por Gesselschaft für Umfassende Analysen of Vienna comprova
a importância dos plásticos e sua contribuição para redução do consumo de
energia e de emissão de gases quando comparados a outros materiais utilizados
como embalagens, por exemplo, papel. Porém, estas características tornam os
plásticos comuns de difícil e demorada degradação.
A maior parte são descartados de forma incorreta, não são coletados e não
são reciclados, causando sérios problemas ao meio ambiente. É por isto que
as mais importantes e renomadas empresas, redes de lojas e supermercados do
mundo adotam o que existe de mais moderno, eficiente e principalmente seguro
para o meio ambiente e a vida.
A tecnologia d2w:
São recicláveis por todos os métodos juntamente com plásticos convencionais antes do início de sua degradação
Podem ser fabricados a partir de plásticos reciclados
Podem ser reutilizados enquanto não começarem a degradar
Podem ser destinados a compostagem após o descarteSão testados, seguros e aprovados para contato com alimentos
Não emitem Metano em sua degradação
São Degradáveis por oxidação e são biodegradáveis após a Degradação
A tecnologia do plástico d2w é baseada no uso de um aditivo combinado
com uma mistura de polietileno ou resinas de polipropileno e poliestireno
durante o processo padrão de produção. O processo de degradação se inicia
com uma combinação de luz, calor e estresse, os quais agem como catalisadores
e afetam a velocidade na qual a degradação progride. Uma vez que o processo
é iniciado ele continuará mesmo em um aterro sanitário, ou se o plástico ficar
preso em um galho de arvore, ou numa cerca ou até debaixo da água.
Os plásticos biodegradáveis possuem pois, no final, restará
somente H2O, CO2 e biomassa em quantidades desprezíveis. Testes comprovam
que tais materiais são seguros para contato direto com alimentos e não têm
quaisquer efeitos nocivos e que eles, em última instância, se degradam totalmente
dentro ou sobre o solo. Seja bem vindo a era dos plásticos biodegradáveis!
Fonte: permacoplasticos.com.br
Os artigos feitos de plásticos, desde as terríveis sacolas de compras e sacos de lixo, até garrafas, canetas, copos, etc., são considerados poluidores e contaminadores de rios, lagos, oceanos e praias.
A reciclagem e a conscientização nunca serão suficientes para deter essa poluição que alcança níveis alarmantes.
A solução está na fabricação em larga escala desses materiais com plástico biodegradável e leis severas que proíbam a fabricação do plástico poluidor, principalmente as sacolas de compras e sacos de lixo.
Além de toda a praticidade e diversidade de uso que proporciona, o plástico agora pode ser ambientalmente correto. Sacolas de compras para supermercados, sacos de lixo, canetas, pratos, talheres, copos, cobertura para fraldas, vasos de plantas, garrafas e frascos em PET, além de muitos outros tipos de embalagens, podem ganhar características de degradabilidade, biodegradabilidade, compostabilidade e/ou hidrossolubilidade se produzidos a partir de aditivos inertes ou matérias primas de origem vegetal.
Felizmente já existe no Brasil uma empresa que importa com exclusividade a matéria prima para a produção do plástico degradável.
A RES Brasil e uma empresa de representação, distribuição e licenciamento industrial sediada no município de Cajamar, Estado de São Paulo.
A empresa fornece às fábricas de plásticos aditivos que, adicionados aos plásticos comuns, tornam o produto final naturalmente degradável. Portanto, a matéria prima é no mínimo 97% nacional no caso dos produtos aditivados. O aditivo representa no máximo apenas 3% do material, o que não prejudica as empresas locais.
Em outros casos, a empresa distribui a matéria prima de origem vegetal (biopolímeros) para a fabricação de artigos biodegradáveis, compostáveis. Outros produtos podem ser ainda solúveis em água. Dessa forma, são rapidamente absorvidos na natureza e m certos casos podem até servir de adubo e alimentação animal, eliminando o descarte em aterros sanitários (onde levam até 100 anos para se decompor) e deixando de poluir rios, lagos e oceanos.
Os produtos de plástico "verde", longe de ser apenas um ideal, já estão em plena fabricação no Brasil. Cerca de 600 toneladas de embalagens plásticas com este conceito já foram fabricadas e distribuídas no Brasil desde outubro de 2003.
Explicando de maneira simplificada a ação do aditivo, este reduz o tamanho e o peso das cadeias moleculares do plástico comum e fragiliza as ligações entre as moléculas de carbono e hidrogênio que formam o plástico, fazendo com que o material comece a se degradar sob condições comuns existentes no meio ambiente ao ser descartado para o lixo. Posteriormente à degradação, os pequenos fragmentos resultantes virão a ser mais facilmente digeridos pelas bactérias e fungos existentes na natureza.
O tempo de decomposição, também pode ser regulado de acordo com a finalidade do produto. Essas propriedades não alteram nenhuma das características originais e desejáveis do plástico comum.
Uma vez quebradas as ligações entre os átomos de carbono e hidrogênio existentes no plástico aditivado, estes átomos se ligarão aos átomos de oxigênio existentes na atmosfera, resultando em dióxido de carbono (CO2) e água, as mesmas substâncias que os seres vivos exalam durante a respiração .
Apesar de representar um pequeno aumento de custo em relação ao plástico comum, a versão aditivada ainda tem preço menor do que o papel, opção utilizada na confecção de sacolas por empresas que dão preferência ao material por ele ser 100% orgânico. Apesar de ecologicamente viável, o papel é mais caro porque é uma matéria prima renovável.
Com uma provável boa receptividade do mercado, em tempos "ecologicamente corretos e ambientalmente exigentes", a expectativa é que os produtos de plástico biodegradável tenham seu custo reduzido.
Além do aditivo que fragiliza as moléculas do plástico comum, feitos com polietileno , polipropileno, BOPP, PET, PS, entre outros, a RES Brasil trouxe para o Brasil resinas de amido feitas principalmente de mandioca, milho ou batata (não transgênicas), que resultam em um plástico 100% orgânico.
O filme resultante se deteriora pela ação de microorganismos em contato com o solo, em contato com resíduos orgânicos e em ambientes de compostagem e de aterros sanitários, os chamados lixões, em um período de 40 a 120 dias, se transformando em um composto orgânico que pode ser usado como humus na adubação.
Outra matéria prima representada pela empresa é destinada à fabricação de plástico hidrossolúvel, à base de álcool polivinílico que se desmancha em contato com a água sem deixar resíduos tóxicos ou nocivos. A principal aplicação desse material é no envase de detergentes, desinfetantes e saponáceos em pó que podem ser jogados diretamente na máquina de lavar roupa ou louça e no vaso sanitário.
Como podemos ver, ha muitas alternativas para o uso consciente do plástico, basta que as empresas invistam nessa alternativa e que nos consumidores demos preferência por estes produtos na hora da compra.
Fonte: www.ecolnews.com.br
