ÁREA
Química de Materiais
Autores
Matos, R.M. (UFPA) ; Marcelino, L.L.S. (E.E.E.F.M LUIZ NUNES DIREITO) ; Pinto, B.C. (UFPA) ; Santos, M.B. (UFPA) ; Pinheiro, A.A. (UFPA) ; Santos, J.C.P. (UFPA) ; Ramos Junior, G.S.S. (UFPA) ; Vilhena, M.B. (UFPA) ; Souza, J.A.S. (UFPA) ; Paula, M.V.S. (UFPA)
RESUMO
Dada a crescente preocupação com a poluição causada pelo acúmulo de resíduos plásticos no meio ambiente a busca por alternativas mais sustentáveis e biodegradáveis, como os biopolímeros derivados de fontes naturais é fundamental para mitigar os impactos negativos dos plásticos convencionais. Portanto, esta pesquisa tem a expectativa de propor uma metodologia eficaz para a produção de biopolimeros feitos através da técnica de evaporação do solvente, utilizando como polímero natural o amido de araruta. O material produzido passou por ensaios laboratoriais de umidade, solubilidade e intumescimento para avaliar o grau de absorção de água e se mostrou eficiente possibilitando aplicações em embalagens de alimentos
Palavras Chaves
biopolímero; biodegradável; embalagem de alimentos
Introdução
A indústria de plásticos é uma das mais importante, pois os materiais são utilizados em quase todas as áreas produtivas, o que causa uma crescente preocupação com as condições ambientais e ecológicas em relação à deposição desenfreadas desses materiais plásticos que recebem grandes investimentos na busca por alternativas de substituição por materiais ecológicos (ORTIZ, 2013). Estudos mostram que a produção e o consumo de embalagens flexíveis aumentaram no Brasil em três meses de 2020, quando comparado com o final de 2019. Na indústria alimentícia, as embalagens detêm de múltiplas finalidades, como conservar e proteger os produtos, manter a qualidade e segurança, barreira a contaminações químicas, físicas e biológicas que coloquem em risco a saúde humana. Por conta disso, a comunidade cientifica vem pesquisando e desenvolvendo novos sistemas de embalagens (CASTRO, 2020). O uso de polímeros biodegradáveis vem se tornando atualmente um caminho alternativo bastante interessante por viabilizar o desenvolvimento sustentável (J. R. JAMBECK et al, 2015). Assim, o uso de materiais biodegradáveis tem se tornado alternativa para minimizar os impactos ambientais ocasionados pela produção de lixo. Dentre os polímeros naturais, o amido é o mais utilizado no desenvolvimento de produtos recicláveis por suas atraentes características, como a abundância, o custo, o comportamento termoplástico e ser biodegradável (MARICHELVAM; JAWAID; ASIM, 2019; PETKOSKA et al., 2021). Os filmes de amido abrangem também a biocompatibilidade e segurança para o contato com os alimentos, apresentam boas propriedades, como as de barreiras a gases e vapor de água. No entanto, desafios são encontrados em relação a sua comercialização em larga escala, além da necessidade de melhoria da sua resistência mecânica, à umidade e flexibilidade (CASTRO, 2020). Diversos estudos têm sido desenvolvidos para melhorar as características mecânicas de materiais à base de amido devido suas baixas propriedades mecânicas e alongamento em condições ambientais. Faz-se importante buscar alternativas mais sustentáveis para as embalagens de alimentos, pois uso excessivo de plásticos e materiais não biodegradáveis gera graves consequências ambientais e afeta a saúde humana. Nesse contexto, a pesquisa em filmes biodegradáveis de amido manifesta uma possível solução para esse problema, simultaneamente incentiva a adoção de práticas mais responsáveis acerca do meio ambiente. Ressaltando ainda a relevância de se buscar alternativas que sejam tanto eficientes quanto amigáveis ao ecossistema. Em vista disso, o progresso deste estudo se concentra na produção de filmes biodegradáveis à base de fécula de araruta, um material renovável e amplamente disponível para possível aplicação em embalagens de alimentos como forma de substituir as embalagens convencionais sintéticas.
Material e métodos
Os materiais utilizados para este trabalho foram a fécula de araruta, adquirida da Torres alimentos e como plastificante foram utilizadas água destilada e glicerol adquirida pela êxodo cientifica. Metodologia dos ensaios Ensaio de umidade Os filmes contendo medidas de 2 cm x 2cm foram secos em estufa com circulação de ar a 105°C durante 24 horas, após esse período foi obtido o resultado através da pesagem da massa inicial e da massa final das amostras, resultados obtidos através da equação 1: Filmes contendo dimensões de 2cm x 2cm foram secos em estufa de circulação de ar a 105°C por 24 horas, e então os resultados foram obtidos pesando as massas inicial e final das amostras, que foram obtidas pela fórmula 1. S% = (mf−mi/mf) × 100 S% = Percentual de umidade; Mi = massa inicial; Mf = massa final. Ensaio de solubilidade O percentual de solubilidade foi determinado a partir de 6 amostras de cada filme, medindo 2 cm x 2 cm, secas em estufa de circulação de ar a 100°C por 24 horas, após esta etapa as amostras foram imersas em 50 mL de água destilada em temperatura ambiente por 24 horas e seca novamente na estufa em 105°C durante um período de 24 horas. Os resultados foram obtidos através da equação 2: S% = (mf−mi/mf) × 100 S% = Percentual de solubilidade; Mi = massa inicial; Mf = massa final. Ensaio de intumescimento Os testes para determinar o grau de intumescimento dos filmes foram realizados em amostras imersas com medidas de 2cm em 100 ml de água destilada, totalizando seis amostras para cada composição, avaliadas em 1 hora, 2 horas e 3 horas. Após cada período de análise, o excesso de líquido foi removido de cada amostra, pesado e calculado a capacidade de absorção por meio da equação 3: S% = (mf−mi/mi) × 100 S% = Percentual de intumescimento; Mi = massa inicial; Mf = massa final.
Resultado e discussão
O filme de biopolímero apresentou uma mistura homogênea, superfície lisa e
ausência de bolhas de ar, conforme apresentado na Figura 1. Em termos de
manuseio, os filmes feitos foram facilmente removidos das placas acrílicas sem
danificar o material.
Os filmes de amido de araruta exibiram um percentual de umidade próximo de 30%,
durante elaboração dos filmes, a presença de plastificantes como o glicerol pode
colaborar para o aumento da solubilidade em água, pois a presença do glicerol
contribui para aumento das regiões amorfas de modo a facilitar a permeação da
água. Em relação ao teor de umidade, cujos resultados estão mostrados na Figura
2a, não foi possível observar uma variação significativa dos valores entre as
amostras utilizadas para determinação do teor de umidade, conforme
exibido na Figura 2a.
Com os dados de grau de intumescimento apresentados na Figura 2b é observado que
não houve variação significativa entre as diferentes amostras para cada tempo
analisado, o que pode ser explicado pelo fato de o grau de intumescimento
representar a ligação das moléculas de água com as de amilose e amilopectina
presentes na fécula de araruta. O processo de gelatinização do amido ocorre
quando as moléculas de amido são ativadas termicamente, aumentando a mobilidade
granular e permitindo a penetração da água. Isso resulta na quebra das ligações
de hidrogênio das moléculas de amido e na liberação de grupos hidroxilas. Mesmo
com a mudança nos valores para o grau de intumescimento, os filmes não se
desintegraram durante os ensaios. Eles mantiveram sua integridade, o que
possibilitou a pesagem e secagem posterior. A mudança nas amostras resultou em
uma diminuição na flexibilidade dos polímeros, mas isso não afetou sua
capacidade de permanecer íntegros durante os ensaios.
Aspecto visual do filme de amido de araruta.
(a) Percentual de umidade e solubilidade e (b) \r\nPercentual de intumescimento.
Conclusões
É importante notar que, o filme apresentou boa característica visual, o que sugere um alto potencial para aplicações futuras. A pesquisa e o desenvolvimento de novos materiais e embalagens biodegradáveis requerem testes rigorosos, considerando fatores como resistência, durabilidade, degradação em diferentes ambientes e impacto geral do ciclo de vida. Além disso, a viabilidade econômica e a escalabilidade da produção também são aspectos cruciais a serem considerados é fundamental continuar explorando e refinando esses materiais, considerando também a regulamentação e os requisitos da indústria para embalagens. O desenvolvimento de alternativas sustentáveis para embalagens é uma área emocionante e crucial no esforço contínuo para proteger nosso meio ambiente.
Agradecimentos
Ao Programa Institucional de Bolsas de Iniciação Científica para o Ensino Médio, ao laboratório de polímeros (LABPOL) e a Universidade Federal do Pará- Campus Ananindeua.
Referências
CASTRO, M, V, B, S. Desenvolvimento de filme ativo biodegradável de amido de araruta incorporado com óleo essencial de canela, 2020. 99pg (Programa de pós-graduação em Engenharia Química), Departamento de Engenharia química Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2020.
J.R. JAMBECK et al. Plastic waste inputs from land into the ocean, Science 347, 2015.
MARICHELVAM, M. K.; JAWAID, M.; ASIM, M. Corn and rice starch-based bioplastics as alternative packaging materials. Fibers, v. 7, n. 4, 1 abr. 2019.
NASCIMENTO, M. N. Desenvolvimento e caracterização de filmes biodegradáveis de com própolis vermelha de alagoas, 2021. MACEIÓ- AL,2005.
ORTIZ, J. A. R. Desenvolvimento e caracterização de bioplásticos de amidos por extrusão termoplástica e termoprensagem.(Programa de pós-graduação em ciência e tecnologia de alimentos) Instituto de tecnologia da Universidade Rural do Rio de Janeiro, set. 2013
RAMIREZ, M. G. L. Desenvolvimento de biocompósitos de amido termoplástico reforçados por fibra de coco verde. 2011. Tese de Doutorado em Engenharia Florestal. UFPR/ Setor de Ciências Agrárias, Curitiba, 2011.
