Biopolímeros

- Introdução

Com a invenção dos polímeros oriundos dos derivados de petróleo surgiu uma necessidade cada vez maior de sua produção em larga escala para as mais diversas finalidades. Com o aumento no valor do preço do barril do petróleo e a atual preocupação com os problemas ambientais (aumento do volume nos aterros sanitários de plásticos de todos os tipos) criaram um cenário favorável para a produção em maior escala dos Biopolímeros.

Por serem biodegradáveis os biopolímeros são bem vistos por ambientalistas, já que comparados com os polímeros tradicionais, são oriundos de uma fonte de carbono renovável (cana-de-açúcar, milho, batata, trigo e beterraba; ou um óleo vegetal extraído de soja, girassol, palma ou outra planta oleaginosa).

Apesar dessa vantagem dos Biopolímeros em relação os polímeros tradicionais, a biodegradação natural anaeróbica de muitos biopolímeros podem levar a metano que é um gás de efeito estufa mais intenso que o CO2 e reabsorvido pelos processos naturais de modo mais lento que este, bem como H2S.

Foi estabelecido que um material biodegradável para não oferecer riscos de impacto ambiental, deve ser totalmente biodegradado em um prazo de 6 meses, o que geralmente não ocorre com muitos biopolímeros.

O CO2 resultante da queima ou biodegradação destes materiais é renovável e entra no balanço mássico de carbono no meio ambiente, contudo o metano e outros gases podem acumular-se mais facilmente. Isto nos mostra que o uso de biodegradáveis não exclui a necessidade de utilização racional e consciente focada na reciclagem, reutilização e disposição racional.

Esse trabalho terá como objetivo mostrar a importância dos Biopolímeros como também dados mais aprofundados como: Tipos de biopolímeros, como são produzidos, matéria prima utilizada e aplicações.

Definição:

Biopolímeros: São materiais fabricados a partir de Fontes Renováveis (soja, milho, cana-de-açúcar , celulose, quitina, quitosana, soro de leite, etc.) que têm importância estratégica para o futuro, principalmente quando utilizam “energia renovável em todo seu ciclo de vida”,podem ser biodegradáveis e biocompatíveis, o que lhes conferem vasta gama de aplicações.

Vantagens:

-Biodegradáveis;

-Biocompatíveis (podem usados no corpo humano como próteses, implantes etc);

-Podem ser produzidos apartir de alguns efluentes industriais, principalmente das indústrias alimentícias;

- Questões Ambientais;

-Ampla faixa de aplicações e propriedades.

- Os custos de sua produção vêm diminuindo muito com o atual interesse no setor ambiental e de novas tecnologias disponíveis;

- Aplicações específicas no setor de biomateriais e nanotecnologia vêm elevando muito seu valor comercial.

Desvantagens:

A combustão de biopolímeros leva a CO2 renovável, mas sua decomposição natural pode levar a metano, cuja reabsorção natural é mais lenta, podendo causar problemas ambientais caso em quantidades excessivas.

Alem disto estes materiais contem plastificantes e aditivos que podem possuir algum efeito tóxico.

2- PLA - polilactatos

PLA é um poliéster produzido por síntese química a partir de ácido láctico obtido por fermentação bacteriana de glicose extraído do milho, com uso potencial na confecção de embalagens, itens de descarte rápido e fibras para vestimentas e forrações.

Polilactatos (Figura 3) são poliésteres alifáticos obtidos por polimerização do ácido lático que pode ser encontrado na forma de dois isômeros ópticos: o L- e D ácido lático.

Quando produzido pela via petroquímica esse ácido se constitui numa mistura opticamente inativa (50/50) das formas D e L. Diferentemente, o ácido obtido por via biotecnológica é opticamente ativo e dependendo da linhagem microbiana utilizada, pode se obter, especificamente, uma forma ou a outra do ácido lático, resultando em propriedades diferenciadas importantes quando polimerizado.

Os primeiros trabalhos de produção de PLA datam de 1932, sendo que o

polímero produzido era de baixo peso molecular e propriedades mecânicas não

adequadas. Trabalhos posteriores da empresa DuPont resultaram num polímero com alto peso molecular, patenteado em 1954, porém sua instabilidade em condições úmidas levou a uma descontinuidade de trabalho nessa área.

Aplicações na área médica surgiram como a produção de fios de sutura, porém somente no final da década de 80, início de 90 é que esforços foram feitos para se obter PLA em escala de commodity pelas empresas DuPont, Coors Brewing (Chronopol) e Cargill. O desenvolvimento de PLA para aplicações em grande escala iniciou-se em 1994 com a Cargill operando sua planta com capacidade de 6000 ton/ano nos Estados Unidos. Em 1997, a Dow Chemical e a Cargill resolvem explorar o mercado potencial de PLA e em 2000 é criada a joint venture Cargill Dow LLC com o propósito de produzir PLA em escala comercial e desenvolver o mercado para produtos a base de PLA.

Uma grande variedade de matérias-primas pode ser empregada na produção por via biotecnológica do ácido lático: as hexoses como a glicose, além de um grande número de compostos que podem ser facilmente convertidos a hexoses como açúcares, melaço, caldo de açúcar de beterraba, soro de leite e amido de arroz, trigo e batata. A utilização de hidrolisados lignocelulósicos também é colocada como alternativa mas ainda necessitando de estudos para sua viabilidade.

A produção de polilactato pode ser representada como mostra a Figura 4. A primeira etapa consiste na produção do ácido lático a partir de uma fonte de carbono. Inicialmente o amido é extraído da biomassa e convertido a açúcar por hidrólise enzimática ou ácida. e o caldo açucarado é fermentado por bactérias. O ácido lático é produzido a partir de piruvato sob condições de limitação de oxigênio, com conversões tipicamente superiores a 95% para carboidratos como substrato. A fermentação pode ser conduzida em batelada ou em processo contínuo e o ácido na maior parte das