AVALIAÇÃO DA BIODEGRADAÇÃO EM ESCALA LABORATORIAL DE UMA BLENDA DE PEBD COM ADITIVO ENZIMÁTICO COMERCIAL APÓS ENVELHECIMENTO ACELERADO

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Materiais

Autores

Miranda, G. (PUCRS) ; Pires, J. (PUCRS) ; Souza, G. (PUCRS) ; Fraga, F. (PUCRS) ; Azevedo, C. (PUCRS) ; Lourega, R. (PUCRS) ; Ligabue, R. (PUCRS) ; Lima, J. (PUCRS)

Resumo

Neste trabalho, foi avaliada a influência que a exposição ao intemperismo têm no processo de biodegradação de uma blenda de PEBD com aditivo enzimático comercial, o qual tem por função conferir biodegradabilidade para um polímero muito resistente aos processos degradativos.

Palavras chaves

Polietileno; Intemperismo; Biodegradação

Introdução

Polietileno (PE) é um polímero muito utilizado para produção de embalagens, por apresentar facilidade de uso, não toxicidade e baixo custo. Entretanto, devido a sua resistência à degradação, o PE ocupa muito espaço no meio ambiente quando é descartado e sua reciclagem gera grande consumo de água. Além disso, os materiais gerados neste processo não apresentam as mesmas características que os de primeira geração (MARTÍNEZ-ROMO et al., p.1, 2015; OJEDA et al.,p.965, 2009). Devido a isto, tornar o PE biodegradável pode ser uma das soluções para este problema. Uma das maneiras de conferir biodegradabilidade ao PE é por meio da incorporação de um aditivo enzimático (PEIXOTO et al., p.2, 2016; OJEDA et al.,p.965, 2009). A biodegradação consiste na degradação causada por atividade biológica de ocorrência natural por ação enzimática, produzindo principalmente dióxido de carbono (CO2) e uma forma de avaliar se um material é biodegradável ou não é por meio da quantificação de CO2 produzido (ABNT NB 15448, p.1, 2008). Além da biodegradação, a qual depende dos fatores bióticos, quando os polímeros são descartados no meio ambiente estão sujeitos à exposição aos fatores abióticos ou ao intemperismo (radiação UV, umidade, etc.), a qual pode gerar alterações em suas características estruturais, que facilitam a degradação por ação microbiana (GEWERT et al., p.1515, 2015; PEIXOTO et al., p.2, 2016). Neste contexto, é necessário avaliar se PE com aditivo enzimático após exposição ao ensaio de envelhecimento acelerado pode ser biodegradado em solo, por meio da quantificação do CO2 produzido pelo sistema.

Material e métodos

Foi produzida uma blenda de PEBD (PB608 da Braskem) com 8% em massa de um aditivo enzimático comercial em uma Injetora Battenfield (T1=175°C; T2=170°C; T3=165°C e TB=180°C). A partir desta blenda, foram confeccionados filmes de 0,24 mm de espessura em uma Prensa Hidráulica da Marconi. Para simular o intemperismo, foi utilizado um equipamento de envelhecimento acelerado QUV da QLAB, utilizando as condições do Ciclo 1 da norma ASTM G154-12a (8h de radiação UVA a 60°C com lâmpadas de 340 nm e 4h de condensação a 40°C com água potável), com um tempo total de 800h. A avalição da biodegradação deste material (PE/aditivo - ENV) está sendo realizada sob as condições da norma ASTM D5988-03 durante 120 dias, utilizando-se soluções de KOH 0,5N e HCl 0,25 N, e a proporção de 500 g de solo para 1 g de amostra. Foi necessário um sistema com um material de referência (amido de milho) e um de PE/aditivo não envelhecido para fins de avaliação da qualidade do solo e comparação, respectivamente. Foi realizada a análise elementar dos respectivos materiais em um Analisador Elementar TruSpec CHN da LECO, a fim de quantificar o carbono de cada um e calcular o CO2 teórico por meio da estequiometria das reações. O solo utilizado é um composto orgânico proveniente de um aterro do Departamento Municipal de Lixo Urbano, e apresenta um pH de 8,03, umidade (base seca) de 37,7 % e C/N de 14,9.

Resultado e discussão

Os resultados da análise elementar (Tabela 1) mostraram que o material de referência provém ao sistema uma quantidade de carbono menor que as blendas, o que facilita a biodegradação do mesmo. Comparando-se PE/aditivo e PE/aditivo-ENV, nota-se que o processo de fotodegradação altera o carbono orgânico que será provido aos microoganismos, uma vez que durante este processo podem ocorrer cisões de cadeia randômicas e reações de crosslinking que provocam alterações na massa molar, diminuindo e aumentando-a, respectivamente. (GEWERT et al., p.1516, 2015). A partir das curvas de biodegradação (Figura 1), observou-se que a tendência deste processo para o material de referência é mais acelerada quando comparada com as outras amostras. Este resultado é positivo, uma vez que o amido de milho foi utilizado para avaliar a qualidade do solo. Quando analisamos o comportamento da amostra envelhecida em relação a PE/aditivo, observa-se que o envelhecimento acelerado facilita o ataque microbiano, evidenciando o que é reportado na literatura (GEWERT et al., p.1516, 2015; PEIXOTO et al., p.2, 2016), pois a produção de CO2 nos primeiros 50 dias foi maior para a amostra envelhecida. Além disso, PE/aditivo – ENV apresentou uma tendência similar a do material de referência.

Porcentagem e Massa de Carbono provida ao sistema e Massa de CO2 teórico para cada amostra.


Curvas da Biodegradação (%) em função do tempo (dias) para o amido de milho, PE/aditivo e PE/aditivo-ENV.

Conclusões

A partir dos primeiros 50 dias, foi possível comprovar que a exposição à radiação UV e à umidade, as quais promovem processos foto-oxidativos, facilitou o ataque microbiano, o qual é responsável pela produção de CO2. Além disso, PE/aditivo – ENV apresentou comportamento similar ao do amido de milho, indicando que o processo de biodegradação foi intensificado.

Agradecimentos

PGETEMA; PUCRS; CAPES; BRASILATA.

Referências

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Embalagens plásticas degradáveis e/ou de fontes renováveis: NB 15448. Rio de Janeiro, 2008,19p.
AMERICAN SOCIETY FOR TEST AND MATERIALS. Operating Fluorescent Ultraviolet (UV) Lamp Apparatus for Exposure of Nonmetallic Materials: G154-12a. Estados Unidos da América, 2012, 12p.
AMERICAN SOCIETY FOR TEST AND MATERIALS. Determining Aerobic Biodegration in Soil of Plastic Materials and Residual Plastic Materials after Composting. Estados Unidos da América, 2003, 5p.
GEWERT, B.; PLASSMANN, M.; MACLEOD, M. Pathways for degradation of plastic polymers floating in the marine environment. Environmental Science: Process & Impacts, 17, 1513-1521, 2015.
MARTÍNEZ-ROMO, A.; GONZÁLEZ-MOTA, R.; SOTO-BERNAL, J.; ROSALES-CANDELAS, I. Investigating the degradability of HDPE, LDPE, PE-BIO, and PE-OXO Films undes UV-B Radiation. Journal of Spectroscopy, 6 pág., 2015.
OJEDA, T.; FREITASB, A.; BIRCK, K.; DALMOLIN, E.; JACQUES, R.; BENTO, F.; CAMARGO, F. Degradability of linear polyolefins under natural weathering. Polymer Degradation and Stability, 96, 4 ,703-707, Abril 2011.
PEIXOTO, J.; SILVA, L.; KRÜGER, R. Brazilian Cerrado soil reveals an untapped microbial potential for unpretreated polyethylene biodegradation. Journal of Hazardous Materials, 2016.
SILVA, E.; NETO, J. Impactos Ambientais da produção de garrafas de polietileno numa indústria de Teresina-PI. Polímeros, 25, número especial, 59-67, 2015.