Área IV - Materiais Poliméricos Tema f - Degradação
Subtema 11 - Caracterização Química
DEGRADAÇÃO DE POLÍMEROS: ESTUDO COMPARATIVO DO BIOPLÁSTICO DE FÉCULA DE BATATA, BIOPLÁSTICO DE FARINHA DE TRIGO INTEGRAL,
FÉCULA COM ÓLEO DE COCO E POLICLORETO DE VINILA (PVC) EM SOLUÇÃO DE ÓXIDO DE ZINCO (ZnO) E EUGENOL
Autores: S. A. S. Santos, R. D. Vargas, V. P. Rodrigues, L. G. Costa CENTRO UNIVERSITÁRIO UNILASALLE - RJ
Rua doutor Paulo César nº 87 Ap 1001. Niterói, Icaraí / 24230-061
suzanaarleno@gmail.com RESUMO
Este artigo apresenta um estudo comparativo através da análise da degradação de polímeros, fazendo uso de dois tipos de materiais: bioplástico e plástico sintético – PVC (Policloreto de Vinila). A proposta do estudo é viabilizar a chance de degradar tais polímeros, utilizando uma solução de Óxido de Zinco e Eugenol reagentes de baixo custo e não nocivos a seres humanos ou ao meio ambiente. O método de degradação foi a utilização dos reagentes em questão e a medição da transmitância do feixe de luz (laser) que atravessou o material. A degradação é uma solução válida para o descarte inapropriado de materiais sintéticos que levam muitos anos para se desintegrar no meio ambiente, além de validar o estudo da utilização dos bioplásticos.
Palavras-chave: Polímeros;Degradação; Policloreto de Vinila; Bioplástico.
ABSTRACT
This article presents a comparative study through the analysis of the degradation of polymers, using two types of materials: bioplastic and synthetic plastic - PVC (Polyvinyl chloride). The proposal of the study is to make it possible to degrade such polymers by using a solution of Zinc Oxide and Eugenol reagents that are
inexpensive and not harmful to humans or the environment. The degradation method was the use of the reagents in question and the measurement of the transmittance of the light beam (laser) that passed through the material. Degradation is a valid solution for the inappropriate disposal of synthetic materials that take many years to disintegrate in the environment, in addition to validating the study of the use of bioplastics.
Keywords: Polymers; Degradation; Polyvinyl Chloride; Bioplastic.
INTRODUÇÃO
Os polímeros sintéticos e os naturais modificados, muito utilizados em embalagens diversas, têm sido considerados um dos grandes vilões da poluição ambiental, principalmente quando se refere aos danos causados pelos resíduos urbanos. (1)
Atualmente, em consequência de uma gama de propriedades relevantes apresentadas pelos plásticos como leveza, inércia química e boa resistência mecânica, entre outras, esses materiais vêm ganhando espaço na cultura de consumo da população. (2) Entretanto, esses plásticos não biodegradáveis, por se tratarem de polímeros de alta resistência, tem uma longa degradação, causando problemas ambientais. (3)
Figura II: Tabela referente à reciclagem de plástico.
Como pode-se observar nas tabelas apresentadas anteriormente, outro problema relevante é que a reciclagem plástica não supre o consumo do mesmo, fazendo que haja um déficit constante, ocasionando na poluição do ambiente.
A degradação química ou biológica de plásticos sintéticos pode ocorrer, dependendo das propriedades do plastificante e das condições físicas, químicas e ambientais do meio onde o polímero está inserido. (4)
Em 1998, o Brasil foi responsável pelo consumo de mais de 600 mil toneladas da resina de PVC, isso corresponde a 20% do total do consumo aparente de resina plástica consumida (considerando-se resinas de uso geral e de engenharia)(5). O PVC é o terceiro termoplástico mais utilizado no Brasil, como pode-se observar no gráfico apresentado a seguir:
Figura III: Gráfico referente aos termoplásticos mais encontrados no resíduo sólido urbano brasileiro.
Fonte: SPINACE, Márcia Aparecida da Silva; DE PAOLI, Marco Aurelio. A tecnologia da reciclagem de polímeros. Quím. Nova, São Paulo , v. 28, n. 1, p. 65-72,
Feb. 2005.
A degradação térmica do PVC é resultado de uma série de reações químicas em cadeia, catalisadas pelo HCl que é formado durante o próprio processo. Um dos mecanismos de degradação do PVC engloba processos de oxidação da cadeia em hidroperóxidos, processos que contribuem para a catálise da desidrocloração do PVC. (6)
A exposição deste polímero sem acompanhamento de estabilizantes ao calor, radiação ultravioleta ou, ainda, à radiação gama, pode, levando em consideração a intensidade e o tempo de exposição, causar a liberação de cloreto de hidrogênio (HCl), acompanhado da formação de benzeno de sequências poliênicas e ligações cruzadas na cadeia, resultando em um veloz processo de degradação, observado habitualmente pela alteração de coloração do amarelo, até o marrom escuro. Esse processo é conhecido como desidrocloração. Esses processos citados anteriormente são altamente nocivos ao meio ambiente e ao ser humano. (7)
Como já foi mencionado anteriormente os plásticos convencionais, que tem como matéria-prima derivados de petróleo, causam graves problemas de contaminação ambiental - por não serem biodegradáveis- persistindo como contaminantes durante um grande período de tempo.
Consequentemente, surgiram pesquisas com objetivo de desenvolver polímeros biodegradáveis com propriedades equivalentes às dos plásticos sintéticos, de forma que possam substituí-los em aplicações semelhantes. (8) Portanto, pesquisadores e indústrias vêm buscando soluções para minimizar os impactos ambientais em consequência desse descarte inadequado de produtos plásticos.
Dentre as alternativas viáveis estão o reaproveitamento, a reutilização e a reciclagem, práticas que vêm crescendo com o tempo. A educação para um descarte e destino corretos também é de relevante importância. Além disso, recentemente a produção e utilização de polímeros biodegradáveis surge como mais
uma opção, a qual, devido sua viabilidade econômica e técnica, apresenta grande capacidade de dispersão. (3)
MATERIAIS E MÉTODOS
No trabalho proposto, o PVC e o bioplástico foram preparados utilizando os seguintes materiais e equipamentos:
- Ácido Eugenol da marca biodinâmica (10 ml); - Óxido de zinco da marca biodinâmica (10 g); - Água destilada (100 ml);
- Becker graduado; - Álcool etílico (100 ml).
O PVC e os bioplásticos foram lavados com detergente líquido e, após este procedimento, foram inseridos em 100 ml de álcool durante 24 horas. Os bioplásticos de farinha de trigo integral, fécula com óleo de coco e fécula de batata foram feitos seguindo a literatura de AZEVEDO (2016) sendo imersos em um becker com solução de 10 g de óxido de zinco (ZnO), 50 ml de água destilada, entretanto, as soluções dos dois primeiros continham, também, 10 ml de ácido eugenol, Fig. 1, 2 e 3, respectivamente. O PVC, por sua vez, foi colocado em um outro becker com solução contendo apenas 10 g de ZnO e 50 ml de água destilada, Fig. 4.
Figura 1: Bioplástico de farinha de trigo integral imerso na sua respectiva solução.
Figura 2: Bioplástico de fécula com óleo de coco imerso na sua respectiva solução.
Fonte: Os autores
Figura 3: Bioplástico de fécula de batata imerso na sua respectiva solução. Fonte: Os autores
Figura 4: PVC imerso em sua respectiva solução. Fonte: Os autores
A maneira utilizada para analisar o avanço da degradação dos polímeros em questão é a medição de transmitância de luz (laser). Devido à isso, essa aferição foi realizada com os seguintes equipamentos:
- Luxímetro digital modelo icel manaus ld-555; - Lanterna laser (cidepe);
- Anteparo com janela 1 (cidepe); - Banco óptico linear (cidepe).
O equipamento foi montado sobre um banco óptico linear, de acordo com sua escala número 2. O laser, por sua vez, foi colocado na marcação de 400 mm, o anteparo com janela 1 em 100 mm e, por fim, o medidor de intensidade luminosa em 300 mm.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os processos de aferição de intensidade luminosa foram os mesmos tanto para os bioplásticos quanto para o PVC com o intuito de não existirem parâmetros diferenciados. Depois da higienização dos bioplásticos com álcool, a secagem dos mesmos foi cautelosa, repetindo este procedimento várias vezes com o objetivo de retirar o excesso da solução a qual os bioplásticos estavam imersos, para que não houvesse influência nos resultados. Em seguida, o polímero de farinha de trigo integral foi posicionado no anteparo, conforme a figura 5, e observou-se que um feixe de laser com comprimento de onda de 633 nm atravessou-o. Com o auxílio de um luxímetro digital, mediu-se a intensidade do feixe de luz, em klux.
Figura 5 - Aparato para realização do experimento com o feixe de laser passando pelo bioplástico de farinha de trigo integral. O mesmo foi feito com os
outros bioplásticos e com o PVC. Fonte: Os autores
Analisando a degradação dos materiais em sete meses de observação, conforme a figura 6 referente ao PVC, figura 7 relativa aos dados dos bioplásticos de farinha de trigo integral, figura 8 fécula com óleo de coco e da figura 9 de fécula de batata, as seguintes informações foram geradas, tomando φ = Klux/dias como a taxa de degradação. A curva de tendência do PVC mostra que sua degradação está em torno de 0,0802 Klux/dias, o bioplástico de farinha de trigo integral 0,0192 Klux/dias, o de fécula e óleo de coco 0,0165 Klux/dias e finalizando o bioplástico de trigo integral 0,0185 Klux/dias.
Figura 6 – Gráfico PVC (Klux por dias) Fonte: Os autores
Figura 7 – Gráfico Bioplástico de Farinha de trigo integral (Klux por dias). Fonte: Os autores
Figura 8 – Gráfico do bioplástico fécula e óleo de coco ( Klux por dias). Fonte: Os autores
Figura 9 – Gráfico do bioplástico de Trigo integral ( Klux por dias). Fonte: Os autores
CONCLUSÃO
O artigo apresentado investiga a comparação da degradação do PVC com os bioplásticos de fécula de batata, farinha de trigo integral e fécula com óleo de coco, com o auxílio da medição da transmitância do feixe de laser. De acordo com os dados analisados através da taxa de degradação 𝜑𝜑 , nota-se que a solução do óxido de zinco é eficaz ao propósito de degradar o PVC flexível e principalmente os bioplásticos. Além de ser uma solução de baixo custo e não agressiva ao meio ambiente nem ao ser humano.
REFERÊNCIAS
[1] 1. “Lixo Municipal: Manual de Gerenciamento Integrado”. Coordenação Geral: Jardim, N.S e Wells, C., IPT/CEMPRE, pp. 03-41, (1995).
[2] - TELLES, Mariana Robiati; SARAN, Luciana Maria; UNÊDA-TREVISOLI, Sandra Helena. Produção, propriedades e aplicações de bioplástico obtido a partir da cana-de-açúcar. Ciência & Tecnologia, v. 2, n. 1, 2013.
[3] BRITO, G. F. et al. Biopolímeros, polímeros biodegradáveis e polímeros verdes. Revista Eletrônica de Materiais e Processos, v. 6, n. 2, p. 127-139, 2011
[4] Gächter R. & Müller, H. - “Taschenbuch der Kunststoff-Additive“, in: Handbook of Plastics Additives; 3rd ed., Carl Hanser Verlag, Munich (1990). Mersiowsky, I.; Weller, M. & Ejlertsson J. - Water Res., 35, p.3063 (2001). http://dx.doi.org/10.1016/S0043-1354(01)00027-6
[5] Anuário da Indústria Química Brasileira. São Paulo, ABIQUIM (1998).
[6] RODOLFO JR., Antonio; MEI, Lúcia Helena I.. Mecanismos de degradação e estabilização térmica do PVC: a review. Polímeros, São Carlos, v. 17, n. 3, p. 263
275, Sept. 2007 Available from
<http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S010414282007000300018& lng=en&nrm=iso>. access on 13 Dec. 2017.
[8] SERAFIM¹, Luísa S.; LEMOS¹, Paulo C.; REIS¹, Maria AM. Produção de bioplásticos 2003.
[9] SOUZA, Michelle A.; PESSAN, Luiz A.; RODOLFO JR., Antônio. Nanocompósitos de Poli(Cloreto de Vinila) (PVC)/argilas organofílicas. Polímeros, São Carlos , v. 16, n. 4, p. 257-262, Dec. 2006
