Polímeros sustentáveis: biodegradáveis, oxibiodegradáveis e biopolímeros

TRABALHO DE PROCESSAMENTO DE POLÍMEROS I
CURSO: POLÍMEROS | TURMA: POC 331 | PROF.ª: NATÁLIA

POLÍMEROS BIODEGRADÁVEIS E OXIBIODEGRADÁVEIS,
BIOPOLÍMEROS E POLÍMEROS VERDES.

ALUNOS RESPONSÁVEIS: ANA PAULA SILVA, FABÍOLA SILVEIRA, LUIS GUSTAVO PAIVA, THUANNY MORAES.


INTRODUÇÃO:

As questões ambientais tem sido o foco para o desenvolvimento sustentável, o qual engloba não só o
meio ambiente mas também a sociedade. O consumidor, por sua vez, tem buscado produtos mais
sustentáveis, embora boa parte deles não possuam práticas ecologicamente corretas. Nesse trabalho
mostraremos as transformações decorrentes da preservação do meio ambiente e como elas afetaram
a Indústria dos Polímeros.


CONCEITO DE DEGRADAÇÃO:
Entende-se por degradação qualquer deterioração ou destruição de um meio. Na indústria
do polímero a degradação só é desejada quando o polímero (plástico) precisa ser
descartado no meio ambiente, porém essa degradação deve evitar a poluição e destruição
desse meio, é o que chamamos de biodegradação ou oxibiodegradação.

Em termos químicos, qualquer que seja a forma de degradação ou o tipo de classificação, a
primeira etapa da degradação, iniciação, sempre está relacionada ao rompimento de uma
ligação química covalente, seja ela na cadeia principal ou em grupo lateral.

DEGRADAÇÃO E MEIO AMBIENTE:

Mesmo havendo uma preocupação com as
questões ambientais, o hábito de separar o lixo,
por exemplo, mesmo sendo fácil, ainda é um
desafio para a população, não só pela prática,
mas também pela deficiência da coleta seletiva
e a falta de postos coletores para que esse lixo
seja descartado corretamente.


POLÍMEROS
BIODEGRADÁVEIS.


POLÍMEROS BIODEGRADÁVEIS:

A biodegradação diz respeito ao processo de decomposição de materiais (sobretudo de origem
orgânica) por ação de seres vivos. Um material biodegradável é “processado”, pelo menos
parcialmente, por organismos – geralmente microscópicos – que utilizam esse material como
alimento.

Nesse processo, o material
original é alterado e, em geral,
transformado em moléculas
menores, em alguns casos em
água e CO2.

Os microrganismos responsáveis
pela biodegradação do polímero
naturais e sintéticos são:
bactérias, e os fungos, com suas
respectivas enzimas.

Figura 1. Processo de Biodegradação de um PET biodegradável após 80 dias. Foto:
http://profcarlaquimica.blogspot.com.br/2010/09/plastico-biodegradavel-o-lixo-
urbano-e.html



COMO OCORRE A BIODEGRADAÇÃO DOS POLÍMEROS?
Existem três elementos indispensáveis para o processo de biodegradação de polímeros
no estado sólido. Estes são:

ORGANISMOS AMBIENTE SUBSTRATO



BIODEGRADAÇÃO ANAERÓBICA E AERÓBICA.

Figura 2. Equação química do processo de biodegradação dos polímeros em condições anaeróbicas
e aeróbicas. http://www.plastico.com.br/revista/pm423/tecnica/tecnica01.html



Figura 3. MEI, L.H.I.; MARIANI, P.D.S.C. Visão geral sobre polímeros ou plásticos ambientalmente degradáveis (PADs). 1 ed. Campinas:
Editora e Gráfica Flamboyant, 2005. v. 1. 41 p.


POLÍMEROS BIODEGRADÁVEIS NATURAIS:

Polímeros formados durante o ciclo de crescimento de organismos vivos são, então, denominados
polímeros naturais. Sua síntese envolve, geralmente, reações catalisadas por enzimas e reações de
crescimento de cadeia a partir de monômeros ativados, que são formados dentro das células por
processos metabólicos complexos.

POLISACARÍDEOS ÁCIDOS ALGÍNICOS

POLIPEPTÍDIOS NATURAIS POLIÉSTERES BACTERIANOS


Experimento com copo biodegradável, duração de 80 dias para se biodegradar por completo:

Figura 4. http://musickeiros-changeworld.blogspot.com.br/


POLÍMEROS
OXIBIODEGRADÁVEIS.


POLÍMEROS OXIBIODEGRADÁVEIS:

Polímeros oxibiodegradáveis são aqueles que sofrem degradação resultante de fenômenos oxidativos
e mediados por células tanto de modo simultâneo como sucessivo.

MAS AS SACOLAS OXIBIODEGRADÁVEIS É O MESMO QUE SACOLAS BIODEGRADÁVEIS?

Figura 5. Polímero Biodegradável após 64 dias no Figura 6. Sacola Oxibiodegradável após 1 ano no meio ambiente.
meio ambiente.


Experimento de um ano com uma sacola oxi-biodegradável:

24 de maio de 2009 01 de junho de 2009 29 de junho de 2009

22 de novembro de 2009 24 de dezembro de 2009



14 de março de 2010

Figura 7. Processo de degradação da sacolabiodegradável. Fonte: http://www.queroserverde.com.br/2010/03/experimento-de-um-ano-
com-uma-sacola.html



COMO OCORRE A DEGRADAÇÃO DOS POLÍMEROS OXIBIODEGRADÁVEIS?

O processo de oxibiodegradação funciona da seguinte maneira: para que ele degrade antes do plástico
convencional, adiciona-se, na composição desse tipo de plástico, aditivos anti-oxidantes e pró-
oxidantes, que garantem a oxidação do plástico. Isto significa que a sua decomposição no ambiente é
acelerada: ao invés de 400 anos, o processo de degradação dura, aproximadamente, 18 meses.

Figura 8. Etapas da "Oxi-biodegradação". Redução do tamanho das partículas que não são vistas a olho nu.


BIOPOLÍMEROS.


BIOPOLÍMEROS:

Os biopolímeros são polímeros ou copolímeros produzidos a partir de matérias-primas de fontes
renováveis, como: milho, cana-de-açúcar, celulose, quitina, e outras. Esses são assim conhecidos, por
possuírem um ciclo de vida mais curto comparado com os fósseis que demoram milhares de anos para
se formar. Estes polímeros também podem ser considerados como polímeros verdes por possuírem
características semelhantes.
ORIGEM BACTERIANA


BIOPOLÍMEROS:
FONTE ANIMAL

Figura 10. http://www.polymar.com.br/pagina.php?diretorio=ped/&menu=0&cod_secao=30&arquivo=quitina.php


BIOPOLÍMEROS:
FONTE VEGETAL

Figura 5. http://gracieteoliveira.pbworks.com/w/page/50091415/A%2520c%25C3%25A9lula.

AMIDO DE BATATA AMIDO DE MILHO AMIDO DE ARROZ


BIOPOLÍMEROS:
Dentre os principais biopolímeros estão:
POLILACTATO (PLA): Produzido a partir do ácido láctico feito
por bactérias. Um caldo "açucarado" de fontes como melaço,
açúcar de beterraba ou soro de leite recebe bactérias que
fermentam o líquido e produzem ácido láctico. Por processos
químicos, esse ácido é transformado em plástico.
USO - Como matéria-prima para embalagens, principalmente as destinadas a
proteger produtos secos.

POLÍMEROS DE AMIDO (PA): Produzido a partir do milho, da
batata, do trigo ou da mandioca. O amido desses vegetais é
retirado e passa por um processo químico de desestabilização
e rearranjo da cadeia de moléculas, formando um material
plástico.
USO - Principalmente para a fabricação de sacos de lixo e material para
preencher embalagens.

POLIHIDROXIALCANOATO (PHA): Produzido por bactérias que
se alimentam de cana-de-açúcar, milho e óleo vegetal. Num
biorreator, sob determinadas condições químicas, as bactérias
alimentadas fabricam polímeros, que ficam armazenados em
suas células.
USO - Por ser biocompatível - não rejeitado pelo corpo humano -, é muito
utilizado na área médica para fios de suturas e próteses.


BIOPOLÍMEROS:
Experimento com biopolímero. Biodegradação completa de aproximadamente 52 dias:

Figura 11. http://pt.scribd.com/doc/37570405/Bioplastico


BIOPOLÍMEROS:

COMO OCORRE A DEGRADAÇÃO DOS BIOPOLÍMEROS?


POLÍMEROS VERDES.


POLÍMEROS VERDES:
Polímeros verdes são polímeros produzidos com
matérias primas provenientes de fontes renováveis
naturais, tais como: milho, batata, trigo, beterraba, cana-
de-açúcar, celulose, etc. Produzem menor impacto
ambiental que os polímeros convencionais. Possuem
características semelhantes ao dos biopolímeros.

O polietileno verde (PE) é um exemplo bem comum de
polímeros verdes, ou biopolímero, e tem ganhado
espaço na Indústria dos Plásticos. 1 tonelada de
polietileno verde captura até 2,5 toneladas de CO2.

Figura 12. Esquema de produção do PE através da cana-de-açúcar. http://www.braskem.com.br/plasticoverde/im-green.html


POLÍMEROS VERDES:

PROCESSO DE PRODUÇÃO DO POLIETILEO VERDE (PE VERDE).

CATALISADOR
PÓ
REATOR

GRÂNULOS
ETANOL

ETANOL

ETENO

Figura 13. Esquema de produção do PE VERDE através da cana-de-açúcar. http://www.braskem.com.br/plasticoverde/im-green.html


POLÍMEROS VERDES:

O biopolietileno possui características equivalentes às do polietileno convencional, podendo ser
empregado em diversas aplicações. Com o eteno verde, é possível produzir todos os tipos de
polietileno: PEAD (polietileno de alta densidade), PEBD (polietileno de baixa densidade), PEUAPM
(polietileno de ultra-alto peso molecular) e PEBDL (polietileno de baixa densidade linear), com 100%
de matéria-prima renovável.

PEAD PEBD PEUAPM PEBDL

O polietileno é o tipo de plástico mais utilizado no mundo. Sua aplicação é bem ampla, o que contribui
para sua larga utilização. O polietileno verde possui as mesmas características do PE de origem fóssil,
ele possui a mesma gama de aplicações. Entre as mais conhecidas são a área automotiva, de
cosméticos, de embalagens, brinquedos, higiene e limpeza, entre outros


POLÍMEROS E O MEIO AMBIENTE.


POLÍMEROS E O MEIO AMBIENTE:
O plástico é responsável por grandes volumes de lixo de degradação lenta, mas, ao
substituir materiais de origem vegetal, reduz a destruição de florestas e, por ser leve, o
seu transporte economiza combustível, A sua combustão gera mais energia do que a do
carvão, embora cause poluição. A reciclagem avança, mas tem custo elevado, devido à
tributação, entre outros motivos

Figura 14. Tempo em que os principais materiais poliméricos demoram a se degradarem no meio ambiente. Fonte:
http://www.alunosonline.com.br/quimica/polimeros-poluicao-lixo.html



MERCADO DE POLÍMERO VERDE NO BRASIL. (DADOS IBGE)

Figura 14. Brito et al,. Revista eletrônica de materiais e processos v. 6.2, p. 127-139, 2011.



DIAGRAMA DE PRODUÇÃO E DEGRADAÇÃO DOS POLÍMEROS.

Monômero de BIOPOLÍMERO
outras fontes
POLÍMERO BIODEGRADÁVEL

Polímero produzido pela natureza
Monômero de
fonte natural

Produzido pelo Degradado pela Biomassa
homem
Não degradado pela Biomassa

POLÍMERO VERDE


AGRADECEMOS

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