Plásticos biodegradáveis e Fotodegradáveis

Não bastassem queijos, sorvetes, iogurtes e roupas, agora o leite também pode 

ser responsável pela produção de plástico. A nova tecnologia verde deve 

estar circulando em dois anos com objetivo de atingir 

o mercado de embalagens de alimentos.

• Quinhentos bilhões. Um número grande, mas ainda inferior ao de sacolas plásticas produzidas anualmente. Cada uma leva mais de cem anos para se decompor.

Neste ritmo de produção, a longo prazo, a Terra terá um acúmulo imenso de sacos plásticos. As alternativas para resolver este problema ainda são pouco claras, mas se baseiam principalmente no uso de sacolas biodegradáveis e sacolas reutilizáveis ou ecobags.

• Maria Filomena Rodrigues, pesquisadora do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), explica que a sacola, para ser biodegradável, obrigatoriamente “deve ser decomposta por bactérias”. Esta sacola, que é uma mistura de plástico e amido, tem um tempo de decomposição muito menor ao dos sacos plásticos comuns: cerca de 18 meses.

A pesquisadora atualmente desenvolve um estudo de produção de plásticos biodegradáveis, a partir de bactérias e açúcar (obtido da cana-de-açúcar). É o modelo de sacola sustentável. As fontes são renováveis e o processo de decomposição deixa como resíduos apenas gás carbônico e água.

• No entanto, a aceitação das sacolas biodegradáveis pelo mercado encontra um grande obstáculo: o alto custo de produção. A estudiosa afirma que o novo procedimento, além de alterar todo o processo de fabricação atual, já que a indústria não possui ainda os equipamentos adequados, seria mais custoso. “O grande problema é este: conseguir materiais competitivos”, completa.

O uso de sacolas reutilizáveis é outra opção que se tornou popular. É comum observar ecobags feitas de maneira artesanal, ou estilizadas com frases que pregam a sustentabilidade. Assim como as sacolas biodegradáveis, as ecobags são itens utilizados por quem deseja escapar do excesso de sacos plásticos

Neste contexto qual delas traria um benefício maior ao meio ambiente? Maria Filomena Rodrigues afirma que ambas têm seu espaço. “A biodegradável deveria ser usada principalmente nas situações de compras esporádicas, não planejadas. As compras do dia-a-dia poderiam ser perfeitamente feitas com a retornável”, diz.

• No entanto, a pesquisadora destaca um ponto essencial na questão das sacolas plásticas: o consumo consciente. Para ela “não adianta usar a [sacola] retornável e ficar jogando fora o tempo todo”. Deste modo, o material acumulado apenas seria substituído por outro. A questão central é repensar as pequenas ações cotidianas. Pode-se estocar sacolas e reutilizá-las, diminuindo, por consequência, a produção.

Uma solução sustentável:

• Garrafas, brinquedos, sacolas e tantas outras centenas de objetos do dia-a-dia são derivados do petróleo. Na indústria petroquímica, uma parte desse recurso não-renovável é destinada à produção de diferentes polímeros, como o plástico das sacolinhas. Maleável, resistente e versátil, o material faz parte do cotidiano e passa despercebido até virar um grave problema. Nos depósitos de lixo e no ambiente, o plástico pode demorar dezenas, até centenas de anos no processo natural de decomposição.

A reciclagem é uma das soluções mais eficazes para o problema, gerando não só mais matéria-prima para a indústria de polímeros, como também empregos e renda. Outra saída para o acúmulo de lixo, não tão eficaz, é a incineração: o plástico é queimado em grandes fornos, liberando grande quantidade de gases poluentes à atmosfera. Desse modo, pode-se até produzir energia em usinas termelétricas, entretanto a um alto custo para o meio ambiente.Ao contrário do plástico comum, o plástico biodegradável, como o pesquisado por Maria Filomena, segue um ciclo sustentável.

• A matéria-prima para sua produção é o açúcar derivado da cana-de-açúcar, recurso renovável, de baixo custo e abundante no Brasil. Através da biossíntese, bactérias especiais metabolizam o substrato orgânico da cana e produzem os polímeros que serão utilizados como material plástico.

Após o uso e descarte, o plástico biodegradável não agride a natureza, algo muito diferente do que ocorre com o plástico derivado do petróleo. Ao invés de acumular-se nos aterros sanitários, lixões e terrenos baldios, o material decompõe-se pela ação de bactérias em pouco tempo.

• Desse processo, são liberados gás carbônico e água, que serão novamente absorvidos pela cana-de-açúcar durante a fotossíntese, reiniciando o ciclo.

O dilema dos supermercados Abolir ou não abolir? Essa foi a grande polêmica do ano envolvendo as sacolinhas plásticas, distribuídas gratuitamente nos supermercados do estado de São Paulo.

• Alguns municípios do interior paulista, como Piracicaba e Sorocaba, já adotaram medidas restritivas desde 2011, mas uma decisão estadual só foi efetivada este ano. De 04/03 até 28/06, um acordo entre a Associação Paulista de Supermercados (Apas) e o Governo do Estado vetou a distribuição das sacolinhas nas principais redes de varejo.

Durante esse período, algumas alternativas como bolsas reutilizáveis, biodegradáveis e caixas de papelão estiveram à disposição do consumidor. Alguns estabelecimentos também substituíram as sacolinhas convencionais pelas oxibiodegradáveis.

• Esse novo modelo de sacolas é composto de polímeros normais com aditivos naturais, como o amido de milho, que aceleram a quebra de ligações químicas das moléculas.

Entretanto, a conscientização não durou muito tempo. Com pouco mais de 3 meses de veto, uma decisão da Primeira Vara Central da capital paulista obrigou grandes redes de supermercados a oferecer novamente as sacolas plásticas de graça. Enquanto o consumidor se adaptava às alternativas, o apelo ambiental crescia, demonstrando uma necessidade não só ecológica, mas também social.

• No dia 08/08, em recorrência da decisão anterior, o Tribunal de Justiça do Estado de São Paulo deliberou que a partir do dia 15/09 os supermercados não distribuiriam mais sacolas gratuitamente. Além disso, terão também de oferecer uma alternativa de sacola reutilizável pelo preço de R$ 0,59 até o dia 15/04 de 2013.

Porém, em 12/09, em informação divulgado pela Apas, essa decisão foi retirada e as sacolas continuarão a ser oferecidas sem se nenhum custo até o dia 15/10.

Dois tradicionais grupos do setor sucroalcooleiro do interior paulista se preparam para produzir em escala industrial o primeiro plástico biodegradável feito a partir da cana-de-açúcar do Brasil.

O saco ainda vai pro lixo:

• Basta ir às compras para constatar: vivemos uma cultura do plástico. Armazenando frutas e legumes, embalando os mais diferentes produtos, carregando as compras, ele está presente, exercendo mil e umas utilidades. Material barato, seu uso acompanhou as demandas de uma sociedade industrial que preza pela eficiência do consumo. São muitas as soluções apontadas para os problemas do uso excessivo de plástico.

Entretanto, uma questão ainda permanece irresoluta. Comumente, as sacolas também são usadas no descarte do lixo doméstico. Mesmo suspensa a distribuição destas nos supermercados, sacos plásticos ainda são usados para acomodação dos resíduos. Questionada sobre as alternativas de descarte, Maria Filomena Rodrigues diz que:

 “existem formas de melhorar e reduzir o consumo destas sacolas de lixo, fazendo a reciclagem de outros materiais”.

A pesquisadora afirma ainda que, com pontos de coleta e depósito de material reciclável, seria possível diminuir tanto o volume de lixo quanto o uso de sacolas.

O Futuro dos Plásticos: Biodegradáveis e Fotodegradáveis:

• Nos últimos anos, vários países em todo o mundo têm reconhecido a necessidade de se reduzir à quantidade de materiais plásticos desperdiçados e descartados, além de incentivarem a reciclagem, que apesar de depender, em grande parte da coleta e seleção do produto, e apesar de grande parte dos municípios brasileiros possuírem algum tipo de coleta seletiva, não atingem a totalidade de recicláveis. Neste contexto, o interesse na utilização de produtos que tenham origem vegetal e a produção de materiais, principalmente plásticos com caráter biodegradável tem se intensificado como política em diversos setores da sociedade.

Em face ao contexto atual, uma nova tecnologia vem revolucionando o mercado de descartáveis: é o amido termoplástico, que é produzido a partir do amido. O amido, reserva de alimentos de plantas como o milho, arroz, mandioca, entre outras, é encontrado abundantemente na natureza graças ao cultivo extensivo e intensivo de cereais, é renovável, possui custo relativamente baixo, é um importante segmento da economia e pode ser convertido química, física e biologicamente em compostos úteis à indústria. O amido, sob pressão e temperatura, e na presença de um agente plastificante, pode ser gelatinizado, e sob efeito de cisalhamento se transformar em um fundido. Este material é denominado amido termoplástico.

• O estudo para o emprego do amido termoplástico na substituição do plástico convencional (de origem petroquímica) destinado a algumas aplicações específicas vem ganhando força e recebendo considerável atenção no cenário dos recursos renováveis. Pode ser empregado como saco de lixo, filmes para proteger alimentos, fraldas infantis, hastes flexíveis com pontas de algodão para uso na higiene pessoal; na agricultura vem sendo empregado como filme na cobertura do solo e recipientes para plantas. Também pode ser usado na preparação de cápsulas, na substituição do poliestireno expandido (ISOPOR®) na proteção de equipamentos durante o transporte; na produção de talheres, pratos e copos descartáveis, na fabricação de canetas, lapiseiras, brinquedos e outras aplicações onde o caráter biodegradável seja requerido.

Com o intuito de se estudar, entender, aperfeiçoar e inovar o amido termoplástico, vários pesquisadores têm trabalhado nesta área. Na Universidade de São Paulo, no campus de São Carlos, atualmente são desenvolvidos três estudos sobre o amido termoplástico, todos com financiamento da Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), sendo dois deles sob orientação do Prof. Dr. Antonio Aprígio da Silva Curvelo (Instituto de Química de São Carlos) e um sob orientação do Dr. Luis Henrique Capparelli Mattoso (Embrapa). 

• Um dos doutoramentos é realizado no estudo da utilização de novos plastificantes aplicados à preparação do amido termoplástico, desenvolvido pela doutoranda Alessandra Luzia Da Róz; um segundo estudo visa o emprego de proteína derivada do milho (zeina) e amido termoplástico na preparação de blendas, realizado pela doutoranda Elisângela Corradini. Estes dois trabalhos são desenvolvidos junto ao Programa de Pós-Graduação Interunidades em Ciência e Engenharia de Materiais. Um terceiro trabalho é o estudo da incorporação de lignina em amido termoplástico, desenvolvido pelo doutorando Luis Carlos de Morais, junto ao Instituto de Química de São Carlos. O primeiro trabalho já concluído neste tema estudou o reforço de amido termoplástico utilizando fibra vegetal, defendido recentemente pelo Dr. Antonio José Felix de Carvalho, também pelo Programa de Pós-Graduação Interunidades em Ciência e Engenharia de Materiais.

No estudo de novos plastificantes empregados na preparação de amido termoplástico, a doutoranda Alessandra utiliza amido de milho em mistura com diversos glicóis e procede ao processamento da mistura em um misturador intensivo, com tempo e temperatura controlados. Após o processamento o amido termoplástico é submetido à prensagem, de onde se obtém corpos de prova para a realização de diversas análises, inclusive análises mecânicas para avaliação das propriedades e características deste novo material. 

• Além da pesquisa acima citada, Alessandra está estudando, por meio de modificações químicas do amido, a diminuição da natural absorção de água apresentada pelo amido, o que conseqüentemente afeta as propriedades dos amidos termoplásticos. A tecnologia para a produção do amido termoplástico vem sendo estudada e algumas empresas estrangeiras, como a Novamont, já estão produzindo e comercializando filmes e peletes de blendas de amido termoplástico.Produtos obtidos exclusivamente de amido termoplástico são mais baratos que os plásticos sintéticos derivados de petróleo e possuem a vantagem adicional de serem biodegradáveis. Adicionalmente, o amido termoplástico é compostável e pode ser processado nos mesmos equipamentos tradicionalmente empregados para o processamento dos plásticos convencionais.

Como conseqüência dos resultados já obtidos pelos trabalhos realizados junto ao Programa de Pós-Graduação do Instituto de Química de São Carlos e do Programa Interunidades em Ciência e Engenharia de Materiais, ambos da Universidade de São Paulo, já foram depositadas duas patentes junto ao INPI, havendo também o interesse manifesto de indústrias na produção e comercialização de produtos derivados de amido termoplástico.

Plástico degradável com luz solar:

• Um plástico revolucionário no mercado, que se deteriora com a luz solar e pode reduzir a poluição no meio ambiente foi desenvolvido - e patenteado no ano passado - por cientistas do Instituto de Química da UNICAMP. Trata-se do plástico fotodegradável, uma mistura de polietileno - muito usado em embalagens e sacolas - com um polímero orgânico, se decompõe pelo menos duas vezes mais rápido que o plástico comum, que se desfaz em 20 a 30 anos.

O material é resultado da dissertação de Mestrado do pesquisador Ralf Giesse, sob orientação do Prof. Dr. Marco Aurelio De Paoli do Instituto de Química da UNICAMP. As propriedades do plástico foram descobertas por acaso, quando estudava- se a alteração das propriedades de barreira do polietileno. Queria-se checar se o segundo componente - o polímero orgânico- alterava a permeabilidade do polietileno a diferentes gases.

• Quando o material foi submetido à radiação ultravioleta por longos períodos de tempo, verificou-se que ele ficava amarelado muito antes que o polietileno puro de mesma espessura.

Amostras de um filme de polietileno comum e de plástico fotodegradável foram submetidas a 300 horas de irradiação sob uma lâmpada ultravioleta. Ao final do experimento, verificou-se que o polietileno comum estava ligeiramente amarelado, enquanto a mistura de polietileno com o polímero orgânico estava bem amarelado e quebradiço, ou “fotodegradado”.

• O segundo componente do plástico fotodegradável - o polímero orgânico “secreto” - fica disperso na estrutura do plástico e atua como acelerador do processo de degradação.

Com a adição do segundo componente, o tempo de decomposição do material cai pela metade. No final do processo total de degradação, o material acaba voltando à natureza, inclusive sob a forma de dióxido de carbono.

• O Prof. De Paoli ressaltou a importância de reduzir o impacto ambiental, causado pelo descarte inadequado de plásticos, comentando que a solução a curtíssimo prazo é a reciclagem do produto; a solução a médio prazo é o uso de plástico fotodegradável e a solução a longo prazo é o uso de plástico biodegradável. No Brasil, são descartadas mais de 100 toneladas por ano de resíduos sólidos e os polímeros representam quase 10% deste total.

O novo produto já obteve licença de patente, em agosto do ano passado, pelo Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI) e recebeu o prêmio de menção honrosa, em novembro do mesmo ano, no Prêmio Governador do Estado de São Paulo “O Invento Brasileiro”, fornecido aos principais inventos patenteados no Brasil. Algumas empresas já estão interessadas em adotar o plástico fotodegradável em suas linhas de produção, mas não houve, ainda, pedido de licença concedido pela Unicamp.

Biodegradação

• A biodegradabilidade é a característica de algumas substâncias químicas poderem ser usadas como substratos por microorganismos, que as empregam para produzir energia por respiração celular e criar outras substâncias como aminoácidos, novos tecidos e novos organismos.

A biodegradação é vantajosa ao meio ambiente porque elimina de certos contaminantes de origem orgânica como fezes, detergentes, papel, hidrocarbonetos, etc. Entretanto, este tratamento pode não ser efetivo se o contaminante apresentar outras substâncias, como metais pesados, ou se o meio apresenta um pH extremo. Nestes casos, é necessário um tratamento prévio que torne o contaminante em condições para que as bactérias possam realizar sua função sem ser destruídas e portanto, com uma velocidade aceitável.

A degradação destes compostos pode produzir-se por duas vias:

• Degradação aeróbica
• Degradação anaeróbica

Fotodegradação:

Produção de energia (sob forma de calor) através da absorção de radiação ultravioleta (UV).

• Todos os plásticos têm na sua estrutura pequenas irregularidades (restos de catalisadores, partículas metálicas e outras moléculas estranhas, misturadas durante o seu armazenamento, conformação e polimerização) e, dado que absorvem a radiação ultravioleta do sol, produzem energia sob a forma de calor.

A energia UV é suficiente para destruir ligações entre as moléculas do polímero, provocando roturas nas cadeias, que, ao longo do tempo provocam deterioração das propriedades mecânicas e físicas do material.

Supressão de Fluorescência e Fotodegradação