ÁREA
Química de Materiais
Autores
Santos, M.B. (UFPA) ; Matos, R.M. (UFPA) ; Pinto, B.C. (UFPA) ; Ramos Junior, G.S.S. (UFPA) ; Pinheiro, A.A. (UFPA) ; Viana, L.G.M. (UFPA) ; Vilhena, M.B. (UFPA) ; Souza, J. (UFPA) ; Paula, M.V.S. (UFPA)
RESUMO
O aumento da poluição causada por descarte de materiais poliméricos derivados do petróleo, trazem riscos à saúde humana e ao meio ambiente. Alternativa estigadas por pesquisadores e cientistas visam minimizar os impactos causados por esses materiais, através da utilização de polímeros biodegradáveis. Nesse contexto, o amido termoplastificado e a carboximetilcelulose (CMC) surgem como alternativa sustentável por apresentarem boa biodegradabilidade. O presente trabalho buscou avaliar o efeito da adição do ácido cítrico em propriedades como umidade, solubilidade e percentual de intumescimento em filmes de blendas formadas pelo amido de milho termoplastificado com carboximetilcelulose.
Palavras Chaves
materiais poliméricos; polímeros biodegradáveis; amido termoplástico
Introdução
Os materiais poliméricos existem amplamente em nossas vidas diárias e são indispensáveis e úteis em diversas aplicações. Esses usos incluem a produção de utensílios de plásticos, embalagens, produção de mesas e cadeiras. Tais usos são relevantes para indústria de polímeros, que gera a maior parte dos resíduos plásticos acúmulos no meio ambiente. Devido ao descarte inadequado de polímeros, o desenvolvimento de plástico biodegradável tem levado ao surgimento de alternativas que visam minimizar o impacto ambiental desse material (DINIZ, 2021). Diversos estudos tentam viabilizar a pesquisa em polímeros biodegradáveis, principalmente em produtos à base de amido devido às suas excelentes características como baixo custo, abundância e biodegradação. Com o objetivo de potencializar as propriedades do amido, utiliza-se a adição de plastificante como o glicerol, que atua diretamente nas cadeias do amido devido sua baixa massa molar (AMARAL, et al, 2016). Originados da glicose, o amido é composto por amilopectina e a amilose, possui propriedades, químicas, físicas e funcionais, como a viscosidade e ótima capacidade de gelatinização (RIBEIRO, 2022). Nesse contexto, a indústria alimentícia desempenha um papel fundamental de filmes biodegradáveis, que visam substituir as embalagens plásticas tradicionais incentivando a produção em materiais de embalagens sustentáveis como característica microbiológica, biocompatibilidade e bioabsorvível (OLIVEIRA, 2023). O presente trabalho tem como objetivo avaliar o comportamento dos filmes de blendas de amido de milho termoplastificado com CMC, utilizando glicerol e ácido cítrico como plastificantes e agente de ligação cruzadas, respectivamente.
Material e métodos
Foram utilizados amidos derivados do milho com proporção de 1g de amido de milho da marca (Maizena), 1g de carboximetilcelulose (CMC), 0,6g de glicerol, 0,05g de ácido cítrico e 100ml de água destilada. Os filmes foram desenvolvidos através do processo casting, onde a CMC e o glicerol, foram dissolvidos inicialmente em 30 ml de água. Por seguinte, adicionou-se à mistura o ácido cítrico no qual foi agitado em temperatura ambiente por cerca de 30 min. Após este período a solução foi mantida sob agitação mecanicamente, onde adicionou-se o amido de milho e o restante de água deionizada em temperatura de 85°C, até atingir o ponto de gel. Posteriormente, adicionou-se a formulação em placa de Petri de poliestireno, na qual foi colocado na estufa com circulação de ar por 24 h a 40°C, para evaporação do solvente. ENSAIO DE UMIDADE Para determinar o teor de umidade dos filmes, as amostras contendo medidas de 2cm x 2cm foram pesadas inicialmente e secas em estufa em 105°C por 24 horas. Após a secagem a massa final foi registrada, o teor de umidade é determinado de acordo com a equação 1: S%= (mi-mf/mi) x 100 Onde: S%= Porcentual de umidade; Mi= Massa inicial; Mf= Massa final; ENSAIO DE SOLUBILIDADE Para determinar o percentual de solubilidade das amostras, foi necessário cortar 6 amostras com medidas de 2cm x 2cm. Inicialmente as mostras foram pesadas e secas em estufa a 100°C por 24 horas, em seguida as amostras foram imersas em 50ml de água destilada permanecendo em repouso por 24 horas em temperatura ambiente. Após esse processo as amostras foram secas em estufa por circular de ar sob temperatura de 105°C por 24 horas. Para verificar o grau de teor de solubilidade, o resultado foi obtido através da equação 2: S%= (mi-mf/mi) x 100 Onde: S%= Porcentual de solubilidade; Mi= Massa inicial; Mf= Massa final; ENSAIO DE INTUMESCIMENTO Os filmes foram cortados com medidas de 2cm para determinar o grau de intumescimento, logo após as amostras foram imersas em 100ml de água por intervalo de 1 hora, 2 horas e 3 horas e observadas. Posteriormente o excesso de água foi removido, as amostras foram pesadas e realizou-se o cálculo para verificar o teor de absorção de água, conforme a equação 3: S%= (mf-mi/mi) x 100 Onde: S%= Porcentual de intumescimento; Mi= Massa inicial; Mf= Massa final;
Resultado e discussão
A Figura 1, apresenta o aspecto visual do filme de amido de milho desenvolvido
através do processo casting.
Analisando a figura 1, nota-se que os filmes de amido de milho são homogêneos,
apresentam superfície com característica lisa e brilhante, transparência, boa
flexibilidade, e fácil manuseio quando retirado da placa de Petri.
Os filmes das blendas de amido/CMC apresentaram um porcentual de umidade de
aproximadamente 15% e por volta de 35% para a solubilidade. De acordo com SILVA
(2023) o glicerol utilizado atua como plastificantes que acelera a dissolução
dos ângulos de amido, além da despolimerização do amido. Percebe-se que não foi
possível observar uma variação significativa entre as amostras utilizadas para
determinar a porcentagem de umidade e solubilidade conforme o erro exibido na
Figura 2(a).
A Figura 2(b), apresenta os resultados obtidos do grau de teor do ensaio de
intumescimento. Nota-se que não houve variação significativa para cada tempo
investigado. De acordo com Morais (2022), o potencial de absorção de fluidos em
filmes de amido está relacionado durante a ruptura das ligações de hidrogênio
encontradas na matriz polimérica ao entrarem em contato com a água. As força
entre as cadeias poliméricas diminuem facilitando a entrada de água, isso pode
ser explicado pelo fato que os polímeros utilizados nesse estudo possuem um grau
de afinidade pela água. Nossos resultados revelaram que o percentual de
intumescimento foi próximo de 200 % para os tempos de 2 e 3 horas, o que
evidencia a alta capacidade de absorção do fluido pelos filmes e ao mesmo a
manutenção da integridade das amostras utilizadas nesse estudo. Este
comportamento pode ser atribuído pela adição de ácido cítrico aos filmes das
blendas, pois o mesmo atua formando ligações cruzadas entre as cadeias
poliméricas que por sua vez favorecem a entrada de fluidos como a água sem
comprometer a integridade dos filmes.
Aspecto visual do filme de amido de milho
(a) Porcentual de umidade e solubilidade e (b) \r\nPorcentual de intumescimento.
Conclusões
Filmes de blendas poliméricas formadas pelo amido de milho, plastificado com glicerol, e CMC utilizando o ácido como agente de ligação cruzada foram obtidos satisfatoriamente pelo método de evaporação do solvente. Os filmes obtidos utilizando 50 % de amido e CMC foram homogêneos, apresentaram superfície lisa e brilhante, transparência, boa flexibilidade, e fácil manuseio para remoção da placa de Petri. Os filmes das blendas utilizados em nosso estudo exibiram um alto percentual de intumescimento, o que pode ser atribuído a adição do ácido cítrico. Nossos resultados revelam o caráter promissor para utilização dos filmes de amido/CMC para utilização em embalagens.
Agradecimentos
Ao Laboratório de Polímeros (LABPOL).
Referências
AMARAL, L. J. D et al. Obtaining thermoplastic starches for extrusion of ceramic powders, 2016
DINIZ, C. Modificação química de amido termoplástico por extensão reativa, 2021. 99pg (Programa de pós-graduação multicêntrico de Química), Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2021.
RIBEIRO, B. R. Estudos de blendas poliméricas biodegradáveis como alternativa para embalagens utilizadas em companhias aéreas, 2022. 63pg. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Aeroespacial) – Universidade de Brasília, Brasília, 2022.
MORAIS, M. A. P. Produção e caracterização de bioplásticos de goma guar e carboximetilcelulose reticulado em diferentes concentrações de ácido cítrico. 2020. 88pg. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2020.
SILVA, I. C. S. Desenvolvimento de filmes extrusados a base de/ trigo e bagaço de malte, 2023. 39pg. Trabalho de Conclusão de Curso (Tecnologia em Alimentos) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2023.
OLIVEIRA, V. C. F. Desenvolvimento de Filme Biodegradável a partir de Amido de Milho Zea Mays L. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Química) - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás, Goiânia, 2023.
