O BIODEGRADAÇÃO DE POLÍMEROS

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA

SETOR DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E TECNOLOGIA

ENGENHARIA DE MATERIAIS

LUCAS ALBERTI

BIODEGRADAÇÃO DE POLÍMEROS

PONTA GROSSA

2015

BIODEGRADAÇÃO DE POLÍMEROS

1. Justificativa da escolha do tema

A minimização de resíduos é um assunto muito interessante e muito estudado nos dias atuais, para que se possa ter qualidade de vida e do meio ambiente.

1. Resumo

Devido às propriedades atraentes dos materiais poliméricos, estes, possibilitam a substituição de materiais, pois além de atender às características exigidas, se destacam por serem materiais de baixa densidade, menor peso, o que facilita sua utilização. Um dos problemas gerados pelo aumento do uso dessa classe de materiais se dá pelo fato de serem de rápida descartabilidade, provocando um aumento na quantidade de resíduos, e se agrava por possuir uma degradação muito lenta. Os polímeros biodegradáveis são uma alternativa para este problema, os quais consistem basicamente de matrizes poliméricas com adição de material orgânico, conservando o máximo de suas propriedades mecânicas iniciais.

1. Palavras-chaves

Resíduos poliméricos; Incineração; Reciclagem; Aterros Sanitários; Biodegradação.

1. Inrodução

Por serem materiais versáteis, duráveis, de baixo custo e de fácil processamento, os polímeros são materiais de escolha para diversas aplicações. Anteriormente, havia a busca por descoberta de materiais que possuíssem uma grande durabilidade. Porém, o aumento do uso desses materiais ocasionou um aumento na quantidade de resíduos descartados na natureza, gerando um impacto ambiental (mais de 100 milhões de t/ano de polímeros são produzidos e 20% do volume total é descartado no ambiente como resíduo) [1, 2].

Os polímeros são muito resistentes à degradação natural, quando descartados no meio ambiente. O consumo de polímeros per capita no mundo é de 19 kg, sendo que nos EUA é de 80 kg, na Europa 60 kg e na Índia 2 kg. Dentre os polímeros mais utilizados estão o polietileno (PE), polipropileno (PP), poliestireno (PS), poli(tereftalato de etileno) (PET) e poli(cloreto de vinila) (PVC) que, apesar do avanço no processamento e fabricação, geram dois grandes problemas: o uso de fonte não-renovável (como o petróleo) para obtenção de sua matéria-prima e a grande quantidade de resíduos gerada para descarte. Sabe-se também que muitos polímeros exigem mais de 100 anos para a total degradação, tendo em vista que sua alta massa molar média e hidrofobicidade dificultam a ação dos microrganismos e de suas enzimas na superfície do polímero [2].

São utilizadas estratégias para tratar os resíduos poliméricos, são elas: Incineração, reciclagem, aterros sanitários, biodegradação e polímeros biodegradáveis [2].

Incineração

A incineração é um processo tem como vantagem a diminuição rápida do volume de material descartado, em cerca de 80%. Apesar disto, a incineração não é um método recomendável, devido ao alto custo dos fornos de aquecimento e da poluição que é produzida pela liberação de produtos tóxicos. No caso do PVC, em particular, quando incinerado lança para a atmosfera HCl que, acumulado na atmosfera úmida, pode cair como chuva ácida [2].

Reciclagem

A reciclagem é um método viável de reaproveitamento de resíduos plásticos, por fusão e transformação destes resíduos em outros materiais utilizáveis comercialmente. Apresenta como vantagens a redução da quantidade de resíduos sólidos, economia de matéria-prima e energia, aumento da vida útil dos lixões e alto rendimento do processo. A reciclagem envolve um grande trabalho de separação, identificação e limpeza dos recipientes. Ainda assim, o material reciclado é cerca de 50% mais barato que o polímero virgem. No mundo, cerca de 20% dos plásticos são reciclados. No Brasil, a reciclagem vem crescendo em volume e aumentando a diversidade e qualidade dos produtos reciclados [2].

Aterros sanitários

Os aterros sanitários são utilizados para a disposição de toneladas de plásticos em locais afastados da cidade e preparados para acondicionar o grande volume de resíduos, que ficará muito tempo exposto ou será utilizado para queima e geração de energia [2].

Biodegradação

A biodegradação é um processo que consiste na modificação física ou química, causada pela ação de microrganismos, sob certas condições de calor, umidade, luz, oxigênio e nutrientes orgânicos e minerais adequados. A biodeterioração de materiais poliméricos é causada por microrganismos que colonizam sua superfície, formando biofilmes, que consistem de microrganismos embebidos em uma matriz de biopolímeros excretados por eles que, em contato com os polímeros, causam mudanças estruturais e/ou morfológicas. A biodegradação pode ser facilitada por aplicação de processos prévios de luz (UV) e/ou calor na matriz polimérica. A presença de ligações hidrolisáveis ou oxidáveis na cadeia, uma estereoconfiguração correta, um balanço entre hidrofobicidade e hidrofilicidade e uma certa flexilbilidade conformacional são fatores que contribuem para a biodegradação do polímero3. Por depender de vários fatores, os testes de biodegradabilidade são de difícil padronização [2].

Polímeros biodegradáveis

Outra maneira de diminuir a quantidade de resíduos persistentes no meio ambiente pode ser o emprego de polímeros biodegradáveis. Estes polímeros são materiais degradáveis, em que a degradação resulta primariamente da ação de microrganismos, tais como fungos, bactérias e algas de ocorrência natural, gerando CO2, CH4, componentes celulares e outros produtos. São materiais que se degradam em dióxido de carbono, água e biomassa, como resultado da ação de organismos vivos ou enzimas [2].

Devido à preocupação com o acúmulo desses materiais no ambiente, o interesse no estudo de materiais poliméricos está em crescimento e, em consequência disso, há uma busca na produção e na aplicação de polímeros biodegradáveis [1].

Os polímeros biodegradáveis foram descobertos há cerca de 10 anos e hoje ainda têm uma participação mínima no mercado internacional. Apesar da vantagem de sua aplicação quanto à preservação do meio ambiente, são mais caros, e têm aplicações mais limitadas que os sintéticos, por serem menos flexíveis [2].