Produção de bioplástico feito a partir de resíduos orgânicos/ Production of bioplastics made from organic waste

(1)

Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n. 3,p 12471-12478 mar. 2020. ISSN 2525-8761

Produção de bioplástico feito a partir de resíduos orgânicos

Production of bioplastics made from organic waste

DOI:10.34117/bjdv6n3-201

Recebimento dos originais: 06/02/2020 Aceitação para publicação: 16/03/2020

Amanda Aparecida de Almeida

Graduanda em Engenharia Química Instituição: Universidade de Uberaba

Anamable Reque Borges

Fernanda Batista de Paula Graduanda em Engenharia Química Instituição: Universidade de Uberaba

Geovana Oliveira Marques

Karen Felix Lopes

Mauro Luiz Begnini

Doutor em Ciências - Química Orgânica

Professor Pesquisador – Doutor em Ciências - Universidade de Uberaba – UNIUBE Instituição: Universidade de Uberaba

Endereço: Avenida Nenê Sabino, 1801, Bairro Universitário, Uberaba-MG. CEP: 38055-500 E-mail: gestor.engenhariaquimica@uniube.br

RESUMO

Durante muito tempo foi comum a utilização de sacolas plásticas. Nos dias atuais, no entanto, percebeu-se o grande impacto que o plástico provoca no meio ambiente. Visando a diminuição desse impacto, diversas alternativas vêm sendo estudadas e testadas. Na fabricação do plástico utiliza-se polietileno, polímero que é derivado do petróleo, portanto não renovável e de decomposição demorada. Como alternativa ao polietileno, destacam-se os polissacarídeos, que

(2)

Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n. 3,p 12471-12478 mar. 2020. ISSN 2525-8761 são biopolímeros capazes de obter géis e soluções viscosas em meio aquoso. O presente artigo apresenta o uso de casca de mandioca e de batata, que possuem alto teor de amido, podendo assim ser usados para a produção de bioplástico, o qual apresenta as vantagens de baixo custo de produção, pois sua matéria prima é o resíduo que normalmente seria descartado, além disso ele não é tóxico e apresenta fácil degradação. Outra vantagem seria tornar o país menos dependente de petróleo. Na produção além das cascas, também foram utilizados água, glicerina e ácido acético. As cascas e a água foram trituradas em um liquidificador. A mistura obtida foi deixada em repouso, o amido decantado foi misturado aos demais componentes e submetido à aquecimento. O bioplástico foi colocado para secar à temperatura ambiente. Ao final do procedimento o bioplástico, apresentou boa consistência e elasticidade. Foi feita a análise da resistência que também apresentou resultados satisfatórios.

Palavras- chave: Mandioca. Batata. Biopolímero

ABSTRACT

For a long time it was common to use plastic bags. Nowadays, however, the great impact that plastic has on the environment has been realized. In order to reduce this impact, several alternatives have been studied and tested. In the manufacture of plastic, polyethylene is used, a polymer that is derived from petroleum, therefore non-renewable and of slow decomposition. As an alternative to polyethylene, polysaccharides stand out, which are biopolymers capable of obtaining gels and viscous solutions in aqueous medium. This article presents the use of cassava and potato skins, which have a high starch content and can thus be used for the production of bioplastic, which has the advantages of low production costs, as its raw material is the residue that it would normally be discarded, in addition it is non-toxic and easily degraded. Another advantage would be to make the country less dependent on oil. In addition to the peels, water, glycerin and acetic acid were also used. The shells and water were crushed in a blender. The obtained mixture was left to stand, the decanted starch was mixed with the other components and subjected to heating. The bioplastic was set to dry at room temperature. At the end of the procedure, the bioplastic showed good consistency and elasticity. Resistance analysis was performed, which also showed satisfactory results.

Keywords: Cassava. Potato. Biopolymer

1 INTRODUÇÃO

Em algumas décadas atrás, a utilização das sacolas plásticas era algo inócuo e bastante normal. Atualmente, descobriu-se o grande impacto que estas vem causando para o meio ambiente e para a sociedade. As sacolas plásticas são consumidas no mundo inteiro cerca de 500 bilhões a 1 trilhão por ano. Como estão associadas a facilidade e ao conforto das pessoas na maioria das vezes vem sendo utilizadas apenas uma vez e logo são descartadas principalmente de forma incorreta. Este é um dos artifícios que estamos acostumados a ver diariamente (PENSAMENTO VERDE, 2013).

(3)

Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n. 3,p 12471-12478 mar. 2020. ISSN 2525-8761 Para a fabricação do plástico utiliza-se o polietileno, que é um polímero derivado do petróleo e não renovável. Com isso esses plásticos demoram cerca de 200 anos para se decomporem, e nesse período de vida, eles provocam enormes problemas no meio ambiente, como por exemplo a poluição de rios e mares, prejudicando a vida aquática, entupimento de bueiros, provocando alagamentos, aquecimento global, dentre outros. (PENSAMENTO VERDE, 2013).

Atualmente os polissacarídeos vêm chamando bastante atenção dos pesquisadores, por ser um biopolímero que tem a capacidade de obter géis e soluções viscosas em meio aquoso (MOREIRA, 2003).

Indústrias farmacêuticas, química e de alimentos vem empregando polissacarídeos tradicionais como amido, goma algaroba, goma arábica, goma guar e alginatos. Entretanto, a qualidade e a homogeneidade destes polissacarídeos, podem flutuar tornando-os um grave problema para as indústrias (MAUGERI, 2001).

O resíduo obtido a partir da extração da fécula de mandioca (bagaço), apresenta um teor de amido que varia entre 50% e 70%. Este resíduo pode ser utilizado para a produção de biomassa microbiana, pois é essencialmente carboidrato. (WOICIECHOWSKY, 2001) Em consequência disso, nota-se que o bioplástico tem uma grande vantagem devido sua eficácia. Um breve relato seria, o baixo custo para a sua produção; pode ser reciclado; permanecerá atóxico, ou seja, não lixiviará produtos químicos perigosos no solo (são mais seguros). Utilizando recursos renováveis para a produção tornam o país menos dependente de petróleo estrangeiro. Todos sabem que, em nosso planeta, há tempos, observa- se que vem procurando recursos renováveis para que haja uma diminuição dos prejuízos causados a ele, ou seja, com tudo isso que vemos ocorrendo seria uma maneira de ajudar a melhorar o meio ambiente, para não acarretar ainda mais o futuro do nosso planeta. (ESCOBAR, 2016).

Pensando em contribuir com a minimização do problema os autores do presente trabalho propõem a produção de um bioplástico a base de amido de rejeitos orgânicos, tais como o da batata e da mandioca, que através de reações químicas formam um polímero biodegradável.

(4)

2 METODOLOGIA

2.1 MATERIAIS

Para a produção do bioplástico utilizou-se água, casca de batata, talos com casca de mandioca, glicerina, ácido acético, liquidificador, peneira, béqueres, frigideira, chapa aquecedora e tabua de vidro.

Para a análise da resistência utilizou-se pesos de 50g cada, um recipiente, suporte e fita.

2.2 MÉTODO

Primeiramente, para obtenção do bioplástico utilizou-se cascas de mandioca e batata, que foram doadas de um comércio local. Em média foram utilizadas cascas de 5 batatas de tamanho médio e de cascas e talos de 4 mandiocas médias. Em seguida, para o preparo do filme, o procedimento inicial foi à retirada da epiderme (casca) da mandioca, ou seja, desprezamos esta fina camada marrom.

Figura 1. Cascas de mandioca e batata.

Após este procedimento inicial as cascas foram pesadas obtendo-se uma massa de 315,833 g. Em um liquidificador colocamos as cascas e os talos dos materiais coletados com um 1,3 L de água, para a sua trituração e mistura completa. Em seguida, esta mistura foi coada com uma peneira e o líquido foi depositado em dois béqueres de 1 L, no qual ficaram em repouso em um período de uma hora cada. Logo em seguida observou-se que o amido havia decantado para o fundo dos béqueres e a água ficou submersa para a sua retirada. Após a retirada da água, o amido foi pesado obtendo-se uma massa de 62,59 g (FOGAÇA, 2014).

(5)

Figura 2. Solução após 20 minutos

Para os resultados finais, colocou-se a frigideira sobre uma chapa aquecedora e sucessivamente adicionou-se todo o amido formado, 200 mL água, 25 mL glicerina e 25 mL de ácido acético, no qual foi misturado sem pausa até que se tornasse uma liga gelatinosa, que foi transferida para uma tabua de vidro, para que o plástico formado secasse. (FOGAÇA, 2014).

Figura 3. Após 15 minutos em temperatura constante.

Para a análise da resistência usou-se um pedaço do plástico de 4x6cm de dimensão em uma das extremidades pendeu-se o recipiente de modo que pudesse o encher de pesos. A outra extremidade foi presa em um suporte. Colocando-se um peso de cada vez até surgir uma fissura no filme.

(6)

3 RESULTADOS

Para a obtenção do filme gastou- se em média 5 dias secando em temperatura ambiente. O plástico apresentou uma consistência macia, elástica, bastante maleável e características homogêneas.

Figura 4. Bioplástico obtido com adição de corante.

A quantidade utilizada de glicerina interfere na maleabilidade do bioplástico, sendo que uma menor quantidade o torna quebradiço. O amido interfere na resistência e transparência do filme. Uma menor quantidade de amido torna o filme mais transparente. Com o aumento da quantidade percebe-se que o filme se torna mais viscoso durante o preparo, o que torna difícil a transferência deste para recipientes de secagem. O ponto de secagem, é o ponto em que o filme se torna firme, rígido e deixando de ser gelatinoso. Observa-se que tanto em temperaturas altas e temperaturas baixas, o filme se torna levemente quebradiço, no entanto quando expostos à umidade do ambiente eles apresentam boa maleabilidade. (FERREIRA; BENTO, 2013)

O filme produzido demonstrou atributos satisfatórios, e através da análise de resistência notou-se que este suportou uma massa de 467g, multiplicando essa massa pela aceleração da gravidade tem-se uma força peso de 4,5812 N.

(7)

4 DISCUSSÕES

O amido é um polímero natural (biopolímero), pois ele é um polissacaídeo composto pela junção das moléculas de α glicose da amilose (parte amorfa) e da amilopectina (parte encarregada pela cristanilidade). O polissacarídeo é uma macromolécula que é composta por meio da união de vários monossacarídeos (carboidratos mais simples, que possuem de 3 a 7 carbonos em sua estrutura, para cada C contém 2H e 1O). (RODRIGUES et al., 2015). A glicerina serve como um agente plastificante, ou seja, ela possui um papel de flexibilizar o polímero. Na técnica de plastificação consiste em desarranjar as estruturas do grânulo (pequenas partículas) do amido. Para que este processo de plastificação aconteça é necessário que a solução (água, glicerina, amido e ácido acético) esteja numa temperatura média de 75°C, assim as moléculas ficam em desordem e ocorrerá a fusão dos cristalitos do amido, neste procedimento sucede a quebra das ligações de hidrogênio que são encarregados pela cristalinidade do polímero. (RODRIGUES et al., 2015).

Assim, desta forma, o plástico produzido tornou-se um filme consistente, com relativa resistência mecânica e maleabilidade.

5 CONCLUSÃO

Nos plásticos comuns do nosso dia a dia possuem polietileno, poliestireno, PVC, dentre outros poluentes, que não só fazem mal para a humanidade, mas também para a natureza. Através dos resultados obtidos, nota-se que foi possível sim desenvolver um bioplástico a partir de fontes alternativas, com baixo custo de produção, pois foram utilizados materiais facilmente encontrados no nosso dia a dia, mas que com o desconhecimento das pessoas não é reaproveitado devidamente. Além disso a matéria prima utilizada apresenta maior facilidade de degradação por enzimas e por microrganismo, e é também uma fonte atóxica.

No entanto, para que seja produzido em massa e se torne viável a substituição pelos bioplásticos é necessário que haja mais pesquisas para que os estes apresentem propriedades como resistência, superior à dos plásticos convencionais.

REFERÊNCIAS

AQUARONE, E.; BORZANI, W.; SCHIMIDELL, W. Biotecnologia Industrial: Processos Fermentativos e Enzimáticos. São Paulo: Editora Edgard Ltda., v.3, 2001.

(8)

Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n. 3,p 12471-12478 mar. 2020. ISSN 2525-8761 ESCOBAR, Decio. As vantagens do uso do Bioplástico. 2016. Disponível em < http://bioplasticnews.blogspot.com .br/2009/04/as-vantagens-do-uso-do-bioplastico.html >. Acesso em 13 de setembro. 2016.

FERREIRA, B. M; BENTO, H, B, S. Produção e análise de um biopolímero a partir de fécula de mandioca com adição de glicerol. 2013. 46 f. Trabalho de Conclusão de Curso- Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo, Lorena, 2013.

FOGAÇA, Jennifer. Produção de plástico biodegradável de amido de batata. 2014. Disponível em: < http://educador.brasilescola.uol.com.br/estrategiasensino/producao-plastico-biodegradavelamido-batata.htm >. Acesso em 02 de outubro. 2016.

MAUGERI, F. Produção de Polissacarídeos. In: LIMA, U. A.;

MOREIRA, A. N.; DEL PINO, F. A. B.; VENDRUSCOLO, C. T. Estudo da produção de biopolímeros via enzimática através da inativação de lise celular e com células viáveis de Beijerinckia sp. 7070. Ciência e Tecnologia de Alimentos, 23:2, 300-305, 2003.

PENSAMENTO VERDE. Impacto das Sacolas Plásticas no Meio Ambiente. 2013. Disponível em: < http://www.pensamentoverde.com.br/meio-ambiente/impacto-das-Jennifer Fogaçasacolas-plasticas-no-meio-ambiente/ >. Acesso em: 27 de agosto. 2016.

RODRIGUES, K.; LIMA, M.; GONZALES, M.; KRETZMANN, N.. Produção de bioplastico a partir da casca de batata (solanum tuberosum). XI Semana de Extensão, Pesquisa e Pós-Graduação SEPesq, Centro Universitário Ritter dos Reis. 2015.

WOICIECHOWSKY, A. L. Desenvolvimento de bioprocesso para a produção de goma xantana a partir de resíduos agroindustriais de café e de mandioca, Tese de Doutorado – Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2001.