ISBN 978-85-85905-10-1
Área
Bioquímica e Biotecnologia
Autores
Duarte, T. (UNIFACS) ; Neves, J. (UNIFACS) ; Vilmar, L. (UNIFACS) ; Almeida, N. (UNIFACS) ; Silva, T. (UNIFACS) ; Andrade, M.L. (UNIFACS) ; Santos, R. (UNIFACS)
Resumo
A partir de estudos e experimentos o presente projeto propõe a extração e caracterização de amido oriundo de resíduos orgânicos para a produção de bioplástico. Considerando-se a inutilização de resíduos orgânicos, e o seu descarte frequente, sugere-se que o amido proveniente da referida extração, seja utilizado como matéria-prima para a formação do bioplástico, pois verificou-se que os filmes plásticos formados a partir desse processo têm características diferenciadas conforme se alteram as quantidades de plasticizantes.
Palavras chaves
termoplástico; resíduos orgânicos; amido
Introdução
A reciclagem dos produtos já consumidos e o desenvolvimento de outras tecnologias já estão sendo estudadas com o intuito de complementar o uso do petróleo e atender à demanda atual. Nesse contexto, a utilização de resíduos orgânicos ricos em amido para produção de bioplásticos apresenta-se viável e já esta sendo utilizada em alguns países, como os Estados Unidos, Japão e Grã- Bretanha (NETTO, 2013). Além disso, os bioplástico possuem elevado grau de biodegradabilidade, gerando 68% a menos de poluentes que o plástico comum (BADANHANI et al., 2012). Os tubérculos são as principais fontes de amido, com destaque para a batata. Apresenta cerca de 23% de amilose e grânulos de amido circular, com diâmetro 15 – 100 µm. No entanto, apesar de possuir destaque no setor alimentício, cerca de 35% (casca e resto de polpa) do total de batata produzida é descartada no processo de industrialização. Estima-se que no Brasil sejam descartadas mais de 300 mil toneladas de cascas de batata por ano (ÁVILA, 2012). Tendo em vista o potencial desse resíduo e levando-se em consideração que a casca da batata possui 25,60% de amido em massa, se propõe utilizar a casca da batata como fonte de amido para a síntese do bioplástico. Através dessa iniciativa, torna-se viável o reaproveitamento do resíduo de baixo valor agregado, visando minimizar os impactos ambientais e otimizar o processo de extração do amido e produção do bioplástico, através de testes laboratoriais e caracterização dos materiais.
Material e métodos
A produção do bioplástico baseia-se na metodologia casting, que consiste na solubilização do amido em um solvente, bem como na aplicação sobre um suporte para evaporação de solvente e consequente formação de uma matriz contínua que dá origem aos filmes (RÓZ, 2004). Inicialmente foi realizada a obtenção do amido através de um processo mecânico de filtração e decantação. No entanto, foi necessário avaliar a influência de alguns parâmetros de extração, tais como temperatura da água, tempo e metodologia de separação, nas características do amido obtido dos resíduos da batata. Como a proposta do trabalho é obter bioplástico a partir do amido oriundo da casca da batata, é necessário identificar se, de fato, a casca é rica em amido. Dessa forma, o mesmo foi extraído da casca e da polpa (rica em amido) da batata, a fins de comparação. O teste de iodo foi realizado com o objetivo de identificar a presença do amido pela formação de complexos com iodo presente no reagente de lugol. Separou-se em tubos de ensaio, soluções do amido proveniente da casca e da polpa da batata, e adicionou-se gotas de lugol, com o intuito de comparar a formação dos complexos que atribuem uma coloração azul à solução. Para identificar os grupos funcionais presentes no amido, foram feitas análises de espectroscopia vibracional na região do infravermelho, utilizando-se um espectrofotômetro da Perkin Elmer 100 FT-IR, modelo spectrum 100S, operando na região de 4000 a 400 cm-1, com resolução de 4 cm-1 e 32 acumulações por espectro. Para a síntese do bioplástico utilizou o amido extraído solubilizado em água e posto em aquecimento sob agitação. Após homogeneização, adicionou-se ácido clorídrico (HCl) e plasticizante. Foi acrescentado o hidróxido de sódio (NaOH) 0,1 , a fim de neutralizar o conjunto.
Resultado e discussão
A extração do amido com água à temperatura ambiente mostrou-se mais eficiente
que em temperaturas mais elevadas. Isso pode ser justificado pela formação de
uma solução supersaturada de amido a 100°C. Com o resfriamento, esperava-se que
a redução do coeficiente de solubilidade causasse a precipitação do amido. No
entanto isso não ocorre e, segundo Russel (1994), algumas soluções
supersaturadas podem existir por um tempo considerável mesmo com a queda de
temperatura. No teste de iodo, o iodo interage com as cadeias que constituem o
amido, sendo alocado nos espaços vazios, formando um complexo com coloração azul
escura. Visto que em todas as soluções tanto na polpa como na casca da batata
houve a formação de um complexo de coloração azul, comprova-se a presença deste
polissacarídeo. Com o infravermelho foi possível determinar os grupos funcionais
presentes em uma dada amostra. Embora o espectro no infravermelho seja
característico da molécula, certos grupos de átomos dão origem a bandas que
ocorrem aproximadamente na mesma frequência, independente da estrutura da
molécula (SHAHEEN, 2002). Dessa forma, as análises foram realizadas para
identificar os grupos funcionais do amido, realizando a comparação entre o amido
extraído da casca e da polpa da batata para que se identificassem possíveis
diferenças. As mesmas bandas de absorção evidenciadas no espectro das amostras
da polpa da batata, foram encontradas no espectro da casca. Constatando que a
casca da batata possui um elevado teor de amido. No entanto, as bandas presentes
no espectro da casca da batata apresentaram uma intensidade mais baixa,
evidenciando que o teor de amido na casca é mais baixo do que o teor de amido
presente na polpa, conforme mostra a Figura 1. Na Figura 2 o bioplástico
produzido do amido da casca.
Espectro na região do infravermelho do amido proveniente da polpa (AP) e da casca (AC) da batata, em diferentes temperaturas:10 ºC (dir) e 50 ºC (esq)
Bioplástico produzido a partir do amido extraído da casca da batata.
Conclusões
A partir dos testes desenvolvidos, obteve-se um padrão de reprodutibilidade de qualidade e quantidade de extração do amido da casca da batata favorecendo a continuidade de aperfeiçoamento no desenvolvimento de bioplásticos a partir da casca da batata. Os resultados das técnicas de Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourrier e o Teste Químico (Teste de Iodo) foram suficientes para a detecção do amido extraído da casca da batata. Este resultado é promissor, pois ratifica o principal objetivo do trabalho, e comprova a promissora ideia de produzir bioplástico do amido da batata.
Agradecimentos
Ao corpo docente da UNIFACS. Aos orientadores Ronaldo Costa Santos e Maria Luiza Andrade pela orientação. Ao Spaghetti Lilás pela doação das cascas.
Referências
ÁVILA, A. Plástico 100% biodegradável pode ser alternativa em material proibido em BH. UFMG on-line, 2011. Disponível em: <https://www.ufmg.br/online/arquivos/018964.shtml>, acesso em 8 de outubro de 2012.
BADANHANI, B. C. M.; KOVATCH, I. ; SANTOS, J. R.; SANTOS, M. B. Bioplástico obtido do amido de milho. Trabalho de conclusão de curso apresentado à Escola de Química da ETEC Pedro Badan, São Joaquim da Barra, 2012.
LOURDIN, D.; COIGNARD, L.; BIZOT, H.; COLONNA, P. Influence of equilibrium relative humidity and plasticizer concentration on the water content and glass transition of starch materials. Polymer, v.38, n.21, 1997.
MENDES, Fernanda Miranda. Produção e caracterização de Bioplásticos a partir de Amido de Batata. Dissertação apresentada ao Programa de Mestrado em Química (Físico-Química) do Instituto de Química de São Carlos da Universidade de São Paulo. São Carlos, 2009.
NETTO, C. L. B. PHB – Plástico Biodegradável. Rede de Tecnologia do Rio de Janeiro, 2008. Disponível em:< http://www.redetec.org.br/inventabrasil/plastico.htm>, acesso em 13 de outubro de 2013.
RÓZ, Alessandra Luíza da; UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO, Interunidades em Ciência e Engenharia de Materiais. Preparação e caracterização de amidos termoplásticos, 2004. 171 p, il. Tese (Doutorado)
RUSSEL, J. B. Química Geral. 2ª ed., São Paulo: Makron Books, 1994.
SHAHEEN, W.M., Termochimica Acta, 385, 105, 2002.
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