ISBN 978-85-85905-10-1
Área
FEPROQUIM - Feira de Projetos de Química
Autores
Santos, Y.D.R. (IFAL) ; Silva, L.V.A.T. (IFAL) ; Santos, J.V.I. (IFAL) ; Silva, V.N.T. (IFAL)
Resumo
O amido é um carboidrato que compõe cerca de 50% da dieta humana, em termos calóricos, estando distribuído em vários tipos de cereais, como o milho. O Brasil é o terceiro maior produtor de milho do mundo, caracterizando uma abundante oferta de amido e celulose (presente na palha do milho), podendo ser aplicada na produção de bioplásticos. O cenário mundial concernente ao desequilíbrio ambiental causado por plásticos derivados do petróleo é preocupante, estando relacionado com a incapacidade de biodegradação desses produtos em um curto intervalo de tempo. Assim, o presente trabalho visa obter de um produto que seja biodegradável a curto prazo, e ofereça vantagens ecológicas e econômicas associadas ao seu processo de produção.
Palavras chaves
biodegradação; plásticos; sustentabilidade
Introdução
Nas últimas décadas, a produção e o consumo exacerbado de plásticos de origem petroquímica vem consolidando, majoritariamente, a necessidade do uso de produtos biodegradáveis e sustentáveis. Estes, ao contrário dos produtos derivados do petróleo, são degradados em um curto intervalo de tempo através de vários mecanismos naturais, como a fotodegradação e a biodegradação enzimática por microrganismos. Dessa forma, a procura por matérias-primas acessíveis e renováveis é essencial para o processo de produção de bioplásticos, pois tais características perfazem um produto sustentável e benigno em relação ao meio ambiente. À vista disso, o amido e a celulose se revelam como materiais abundantes e de baixo custo. O Brasil é um dos maiores produtores de cereais como o milho (Zea mays), o qual pode ser utilizado na obtenção de amido e celulose. O amido é constituído, basicamente, por dois homopolímeros: a amilose e a amilopectina, organizados nos vegetais na forma semicristalina, em grânulos (BULÉON et al., 1998). A amilose é linear, já a amilopectina é maior que a amilose e possui cadeia ramificada (TESTER et al., 2009). A celulose é um polímero linear encontrado na natureza associado a outras macromoléculas, como a lignina e hemicelulose (junção de vários polissacarídeos), sendo necessária a aplicação de pré-tratamentos alcalinos e ácidos para sua separação (PINKERT et al., 2011). Assim, o presente trabalho tem como objetivo produzir um bioplástico biodegradável com amido, juntamente com a celulose da palha de milho, através de um processo com baixo custo associado.
Material e métodos
Primeiramente, obteve-se a palha de milho com comerciantes da região. Ela foi seca em estufa a 70°C por 10 minutos, triturada em liquidificador e pesada. Adicionou-se 10 g da palha de milho triturada em um béquer (600 mL), sendo este colocado em um agitador magnético com aquecimento. Adicionou-se 200 mL de solução de NaOH 20% m/v ao béquer, com o sistema aos 50°C, o qual teve a temperatura monitorada a cada 20 min., por 1 hora. Após esse tempo, deixou-se o béquer em temperatura ambiente, até esfriar. Com o auxílio de um filtro, lavou-se a palha com água destilada até a água de lavagem ficar com pH neutro. Posteriormente colocou-se a palha em um outro béquer (600 mL) com 100 mL de solução de HCl 0,5 mol/L. Deixou-se a palha sob aquecimento e agitação por 45 min., no intervalo de 60°C - 80°C. Repetiu-se o procedimento (esfriar e lavar com água destilada até pH neutro). A polpa obtida foi colocada em um béquer (600 mL) com 200 mL de solução de NaOH 2% m/v, sob agitação e aquecimento, aos 70°C, por 40 min. Posteriormente, lavou-se a polpa, deixando-a secar em temperatura ambiente. No processo de produção do bioplástico foi utilizado o amido de milho industrial, para fins práticos. Assim, foram adicionados 15 g de amido, 5 g da polpa de palha de milho, 10 mL de suco de limão, 10 mL de glicerina (99 %) e 250 mL de água destilada em um béquer (600 mL), no agitador magnético com aquecimento. Após 10 minutos, com a mistura aos 80°C, notou-se um aumento de viscosidade. Nesse ponto, com uma pinça metálica, retirou-se o béquer e despejou-se o gel em uma placa de vidro (80 cm x 30 cm), acondicionando-a em um local arejado. O tempo de secagem foi de 1 dia. Após a secagem, o filme plástico formado foi retirado e armazenado em um ambiente livre de poeira.
Resultado e discussão
O filme plástico obtido apresentou características associadas a um plástico convencional, como a elasticidade e resistência mecânica. O ácido cítrico do limão foi o responsável pela hidrólise da amilose, amilopectina e celulose, fazendo com que a amilopectina fosse parcialmente transformada em amilose, permitindo uma melhor conformação molecular na etapa de secagem. A glicerina foi de fundamental importância, pois ela determina as principais propriedades do plástico, como a resistência e elasticidade, impedindo a formação de estruturas cristalinas. Quando há ausência dela no gel, o plástico formado fica cristalino e bem frágil (YU et al., 1996). Em relação à secagem, a utilização da bandeja sem bordas se mostrou como uma estratégia interessante, pois ela facilita a saída de água. A resistência mecânica foi acentuada pela adição da celulose da palha de milho, já que a mesma possui uma estrutura molecular que favorece o surgimento de ligações de hidrogênio, implicando em uma estrutura mais resistente.
Conclusões
O resultado obtido foi satisfatório, já que o filme plástico apresenta características funcionais de um plástico convencional e a sua estrutura final permite a biodegradação, promovendo a preservação do equilíbrio ecológico. O baixo custo referente ao processo de produção propicia a sua realização em diferentes escalas, também sendo aplicável em diferentes ramos da indústria, como na confecção de embalagens e sacolas. À vista disso, os benefícios provenientes da utilização do bioplástico biodegradável são imediatos, provando-o como uma alternativa viável aos plásticos derivados do petróleo.
Agradecimentos
Ao IFAL, pelo suporte estrutural
Referências
BULÉON, A.; COLLONA, P.; PLANCHOT, V.; BALL, S. Starch granules: structure and biosynthesis. International Journal of Biological Macromolecules, v.23, n.2, p. 85-112, Aug. 1998.
TESTER, R. F.; KARKALAS, J.; QI, X. Starch—composition, fine structure and architecture. Journal of Cereal Science, v.39, n.2, p. 151-165, Mar. 2004.
PINKERT, A.; GOEKE, D. F.; MARSH, K. N.; PANG, S. Extracting wood lignin without dissolving or degrading cellulose: investigations on the use of food additive-derived ionic liquids. Green Chemistry Journal, v.11, n.13, p. 3124-3136, Oct. 2011.
YU, J.; GAO, J.; LIN, T. Biodegradable thermoplastic starch. Journal of Applied Polymer Science, v.62, n.9, p. 1491-1494, Nov. 1996.
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