Filmes reforçados com montmorilonita

4.2.3.1 Preparação dos filmes reforçados

A preparação da solução filmogênica de nancompósito (SFN) foi realizada em três etapas, baseado em método adaptado de Rhim (2011) e Alexandre et al. (2016). Para isso, duas soluções foram preparadas separadamente, uma solução baseada em RGL (SG) e uma solução baseada na nanoargila (SN), que após foram combinadas nas proporções de acordo com a Tabela 3. Primeiramente, a nanoargila foi precisamente pesada, dispersa em água destilada (0,125 g/g de água) e hidratada utilizando um agitador magnético (IKA-Works Inc, Ret Basic C, EUA) durante 30 minutos a temperatura ambiente. A SN foi homogeneizada usando um misturador de alto cisalhamento (Heidolph Instruments, RZR 2021, Alemanha) a 1000 rpm por 4 h. A solução foi tratada num banho de ultrassom (Bandelin Eletronic, 400, Alemanha) a 55 ºC durante 15 min para eliminar as bolhas de ar.

Tabela 3 - Proporção das soluções baseadas no resíduo de gelatina e de nanoargila

empregadas para obtenção dos filmes nanocompósitos contendo diferentes concentrações de montmorilonita. Filme SG SN (0,125g/g água) SFN Concentração de nanoargila RGL (g) Água (g) SN (g) Gelatina (g/100 g SFN) Nanoargila (g/100g proteína) 0% 30,8 50 0 25 0 0,1% 30,8 49,9 0,1 25 0,1 0,5% 30,8 49,5 0,5 25 0,5 2 % 30,8 48 2 25 2 6% 30,8 44 6 25 6 10% 30,8 40 10 25 10

SG: solução baseada no resíduo de gelatina; SN: solução baseada na nanoargila; RGL: resíduo de gelatina; SFN: solução filmogênica de nanocompósito.

A SG foi preparada separadamente. Não foi adicionado qualquer agente plastificante, visto que o próprio RGL já contém uma quantidade considerável de glicerol (Item 4.1). O RGL foi dissolvido em água destilada (0,616 g RGL/g SFN) a 70 ºC durante 5 min usando uma placa de aquecimento com agitador magnético (IKA-Works Inc, Ret Basic C, EUA) e depois a mistura foi homogeneizada a 45 ºC por 1 h. Depois disso, as soluções SN e SG foram misturadas de acordo com a Tabela 3, e homogeneizadas por um misturador de alto cisalhamento a 1000 rpm durante 2 h. O filme controle foi preparado da mesma maneira, sem incorporação de nanoargila. As concentrações finais de nanoargila, considerando a composição de RGL da Tabela 2, foram: 0 , 0,1 g, 0,5 g, 2,0 g, 6,0 g e 10,0 g /100 g de proteína. Os filmes foram colocados em placas de Petri (0,1 g/cm²) e secos em estufa a 35 °C por 20 h.

4.2.3.2 Avaliação da biodegradabilidade dos bionanocompósitos

A avaliação da biodegradabilidade foi realizada para os filmes contendo 0% e 2% de MMT, os quais foram selecionados após a caracterização dos filmes. O método empregado foi baseado na avaliação da biodegradação dos filmes quando os mesmos são enterrados e expostos à microflora natural encontrada no solo, de acordo com metodologia empregada por Martucci e Ruseckaite (2009). Para isso, caixas de plástico compartimentadas (5,5 cm × 6 cm × 6,5 cm) e com área superficial de 33 cm² foram preenchidas com solo orgânico natural (Vida Ecological Development Ltda, Brasil), que foi utilizado como meio de degradação de substrato para filmes.

Os filmes foram recortados em retângulos (2 cm x 3 cm) e secos em estufa (modelo TLK48, DeLeo, Brasil) a 60 °C até peso constante (m0). Em seguida, eles foram

acondicionados separadamente em recipientes (3 cm × 4 cm) feitos de malha de nylon de 2 mm, que foram previamente secos durante 48 h a 60 °C e pesados antes de serem adicionados da amostra de filme. Os recipientes contendo as amostras foram adicionados aos compartimentos de plástico contendo solo (Figura 5) e enterrados a uma profundidade de 4 cm da superfície do solo. A cada 5 dias, o conjunto malha/filme foi retirado do solo, lavado com água destilada para remover as partículas do solo e seco a 60 °C até peso constante (mt).

O solo foi mantido em 40% de teor de água. A perda de peso dos filmes (%) após a biodegradação do solo foi determinada pela equação:

100 ] )/m m [(m (%) WL  t 0 0 

onde mo é a massa inicial da amostra seca de filme e mt é a massa seca remanescente no

tempo 5 ou 10 dias.

Figura 5 - Recipiente plástico compartimentado com solo orgânico e adicionado das amostras

de filme acondicionadas em malha de nylon.

4.2.3.3 Efeito dos bionanocompósitos selecionados no solo

O efeito dos filmes previamente selecionados (contendo 0% e 2% de MMT) na qualidade do solo foi avaliado por respiração basal do solo (RBS), carbono da biomassa microbiana do solo (BMS-C) e quociente metabólico do solo (qCO2) durante a

biodegradabilidade dos filmes. O substrato foi o mesmo utilizado no ensaio de biodegradação. Ele foi peneirado através de uma malha de 2 mm para eliminar detritos orgânicos maiores e ajustado para 60% de capacidade de retenção de água. A RBS foi determinada para cada tempo de amostragem a partir de biodegradação como a evolução de dióxido de carbono (CO2) aprisionada em 10 mL de solução de NaOH 1,0 M, pela adição de BaCl2 e após a

titulação com HCl 0,5 M, de acordo com Silva, Azevedo e De-Polli (2007a) com algumas adaptações. Para isso, recipientes (D = 4,8 cm) foram preenchidos com 25 g de substrato. Amostras de filme (1,8 cm × 1,8 cm) foram enterradas a uma profundidade de 1 cm da superfície do solo. A área de relação filme/superfície foi mantida a mesma que no teste de biodegradação.

A determinação do BMS-C foi realizada no solo orgânico natural (dia 0) e na mesma amostra utilizada para análise de biodegradação (dia 10), seguindo o método de extração de fumigação descrito por Vance et al. (1987) e modificado por Silva, Azevedo e De-Polli (2007b), com algumas adaptações. Para isto, 10 g do substrato incubado foi adicionado

diretamente de 1 mL de clorofórmio isento de etanol e fumigado durante 24 h a 25 ± 3 °C. Após esse período, 25 mL de 0,5M K2SO4 foram adicionados às amostras, as quais foram

mantidas sob agitação orbital a 220 rpm por 30 min a 25 °C. As amostras foram deixadas em repouso durante 30 min. Os extratos foram obtidos por filtração do sobrenadante (papel 80 g/m2; porosidade 3 μm). A extração de amostras não fumigadas foi usada como controle. O extrato do solo (8 mL), K2Cr2O7 0,066 M (2 mL), H2SO4 (10 mL) e H3PO4 (5 mL) foram

misturados.

Após resfriamento, a mistura foi adicionada de água deionizada (70 mL), resfriada novamente e titulada com sulfato de amónio ferroso (II) 0,033 M, utilizando difenilamina como indicador. O teor de carbono orgânico foi determinado após a oxidação do dicromato. O BMS-C (mg de substrato microbiano C kg-1) foi calculado segundo a equação

c k C(n.fum)]/ [C(fum) C BMS  

onde C (fum) é o conteúdo de carbono orgânico da amostra fumigada, C (n.fum) é o conteúdo de carbono orgânico da amostra não fumigada e fator kc = 0,33, conforme descrito por

Sparling e West (1988). O qCO2 (mg C–CO2.g-1 BMS-C.h-1) foi calculado de acordo com a

seguinte equação (ANDERSON et al., 1993):

C - RBS/BMS qCO2