CIËNCIA DA INFORMAÇÃO PROJETO DE PESQUISA 1

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UFAM

Igor Moraes Bezerra Calixto

28/09/2016

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS
FACULDADE DE TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA

PROJETO DE PESQUISA – O MELHORAMENTO DA PRODUÇÃO DE POLÍMEROS
BIODEGRADÁVEIS A PARTIR DE RESÍDUOS ORGÂNICOS

IGOR MORAES BEZERRA CALIXTO
MARCO ANTÔNIO DE ALCÂNTARA ROCHA
MARCOS ROBERTO LEÃO
VANESSA LIMA

MANAUS ( AMAZONAS)
2014
2

UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS
FACULDADE DE TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA

PROJETO DE PESQUISA – O MELHORAMENTO DA PRODUÇÃO DE POLÍMEROS
BIODEGRADÁVEIS A PARTIR DE RESÍDUOS ORGÂNICOS

Elaboração de pesquisa científica no curso de graduação
da Universidade Federal do Amazonas, Faculdade
de Tecnologia, curso de Engenharia Química, com o
intuito de reforçar projetos de pesquisa a respeito de um
interessante componente de pesquisa da Química Orgânica.

MANAUS ( AMAZONAS)
2014
3

RESUMO
A formulação básica do projeto de pesquisa é o planejamento, através de estudos e projeções, da relação
dos polímeros com a atividade industrial, abordando conceitos e teorias a respeito do crescimento desse setor
no século XX. Ao analisar este importante tema que ainda se desenvolve na atualidade, percebe-se que a
produção de polímeros atende muitas das necessidades humanas, porém ainda persiste certa incongruência
entre a indústria e o meio ambiente. Abordando os óbvios problemas que são causados pela indústria
polimérica, sabe-se que diversos estudos são realizados para que polímeros biodegradáveis sejam viáveis e
ecologicamente vantajosos. Diante de tal situação, o aperfeiçoamento do polímero biodegradável através de
resíduos orgânicos pode ser vital para que se reduza o consumo de embalagens plásticas, derivadas de
polímero, o que trará certamente benefícios ambientais.

SUMÁRIO

1.INTRODUÇÃO(Considerações Iniciais)................................................................................8
2.FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA.........................................................................................10
3.METODOLOGIA..................................................................................................................13
3.1.Materiais..............................................................................................................................13
3.2Reagentes..............................................................................................................................13
3.3.Vidrarias..............................................................................................................................14
3.4.Equipamentos......................................................................................................................14
3.5.Procedimentos Experimentais.............................................................................................15
3.6.Tratamento de dados...........................................................................................................17
3.7.Resultados Esperados..........................................................................................................18
4.ORÇAMENTO DO PROJETO.............................................................................................19
5.CRONOGRAMA DE ATIVIDADES...................................................................................20
6.ANEXOS...............................................................................................................................21
7.REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..................................................................................22

LISTA DE FIGURAS

1.Figura 1 – Forno de Aquecimento–Fonte:Grupo Hass.............................................................13
2. Figura 2 – Representação Química do Amido – Fonte: Russel...............................................14
3. Figura 3- Estrutura do Bico de Bunsen – Fonte: infoescola....................................................14
4. Figura 4 – Óculos de proteção – Fonte: Grupo LCA...............................................................15
5.Figura 5–Estrutura de Fluxuograma.........................................................................................16

LISTA DE TABELAS

1.Tabela 1 – Cronograma de introdução das resinas poliméricas..................................................11
2.Tabela 2 - Comparativa entre os polímeros.................................................................................17
3. Tabela 3 – Tempo de degradação dos polímeros........................................................................17

LISTA DE ABREVIATURAS E SÍMBOLOS

1)PCL.........................................................................................................................Poli(caprolactona)
2)PDLLA ................................................................................................................ Poli(L-ácido lático)
3)PET...................................................................................................................Polietileno Tereftalato
4)PGA......................................................................................................................Poli(ácido glicólico)
5)PLA............................................................................................................................Poli(ácido lático)
6)PMMA..................................................................................................................Polimetilmetacrilato
7)PPD...........................................................................................................................Poli(p-dioxanona)
8)PVC.......................................................................................................................Policloreto de vinila
9)PP.....................................................................................................................................Polipropileno
10)PS......................................................................................................................................Poliestireno
11)PHB.....................................................................................................................Poli(hidroxibutirato)
12)PHBV.....................................................................................Poli(hidroxibutirato-cohidroxivalerato)8

Considerações Iniciais(Introdução).

1.1.Contexto e Problemática
Estudando e analisando a importância histórica da indústria polimérica, sabe-se que a procura intensa
por materiais com maior durabilidade para uso no mercado representou o surgimento dos plásticos no século
XVIII. Estes materiais poliméricos, por sua vez, apresentam grande variedade de aplicações, devido suas
propriedades, versatilidade de uso e baixo custo de produção. Como a demanda por esse produto é crescente
no planeta, aumentou-se a quantidade de resíduos plásticos descartados no meio ambiente, o que causa
problemas de ordem ambiental (FRANCHETTI e MARCONATO,2006).
Os plásticos sintéticos são materiais formados de macromoléculas, denominados polímeros, que
representam a junção de macromoléculas, sendo muito resistentes à degradação natural, quando descartados
no meio ambiente, causando um acúmulo crescente destes resíduos nos solos (FRANCHETTI e
MARCONATO,2006).
Os polímeros industriais mais amplamente difundidos no mercado, desde 1940, são o polietileno(PE), o
polipropileno(PP), o poliestireno (PS), o politereftalato de etileno(PET) e o policloreto de vinila(PVC). Apesar
da evolução no processamento e fabricação desses tipos de plásticos, o uso de fonte não-renovável para a
obtenção de matéria-prima e a grande quantidade de resíduos gerada para descarte são problemas ainda
presentes. Como fato agravante, reside-se o fato de que muitos plásticos são demasiadamente lentos para
degradação, pois sua alta massa molar média e hidrofobicidade dificultam a ação de microorganismos (fungos,
bactérias e vírus) e de suas enzimas na superfície polimérica (FRANCHETTI e MARCONATO,2006).
As atuais pesquisas estão direcionadas à possibilidade de desenvolver o segmento dos polímeros
biodegradáveis, pois são alternativas ambientalmente melhores para o equilíbrio da ordem mundial, além da
diminuição do uso de petróleo, matéria-prima vital para a confecção dos atuais plásticos. Estes compostos
orgânicos são poliésteres baseados nos ácidos hidroxicarbônicos. Entre os polímeros mais conhecidos,
analisam-se o poli(hidroxibutirato) (PHB), o poli(hidroxibutirato-cohidroxivalerato) (PHBV), o poli(ácido-
lático) (PLA) e o poli-(Hcaprolactona) (PCL) (AGNELLI, FALCONE e FARIA, 2007).
Por outro lado, os polímeros biodegradáveis ainda não são tão eficientes e resistentes quanto os polímeros
tradicionais, especialmente devido ao custo elevado e desempenho inferior. Estes polímeros custam até quatro
vezes mais que os atuais plásticos. Apesar disso, os potenciais de pesquisa derivados desse segmento são
abrangentes, possibilitando novas realidades para o futuro.

1.2.Objetivos
Em síntese, o projeto científico apresenta como objetivo o aperfeiçoamento do método produtivo de
polímero biodegradável através do uso de resíduos orgânicos não-utilizáveis, como a casca da batata ou de
cereais em geral, com o intuito de reduzir o consumo dos compostos plásticos atuais e propor novo conceito
de consumo de bioplásticos.
Para a viabilização do estudo, será necessária a avaliação e verificação das alternativas de extração de
amido, seguida de tratamento químico para a obtenção do plástico biodegradável, após uma série de
procedimentos. Sabe-se que o protótipo proposto é de caráter acadêmico com a finalidade de demonstrar o
processo de síntese polimérica.
Como se sabe, tanto na cidade de Manaus quanto no Brasil, a geração de lixo orgânico é muito elevada e
nem todos esses resíduos são aproveitados para produção de adubo ou fertilizante. Assim, é possível a
obtenção destas sobras alimentares a partir de acordos com empresas alimentícias ou cooperativas para realizar
os procedimentes concernentes ao projeto científico.
Abaixo, são citados, de maneira resumida, o objetivo geral e os objetivos específicos do projeto de
pesquisa:
I)Objetivo Geral: Produzir um polímero biodegradável a partir de resíduos orgânicos ou sobras alimentares
II)Objetivos Específicos:
a) Avaliar a contribuição efetiva de resíduos orgânicos para a indústria do segmento plástico;
b) Verificar os processos que envolvem a transformação do resíduo orgânico em plástico biodegradável;
c) Comparar as propriedades do atual plástico com o polímero biodegradável;
d) Analisar a viabilidade socioeconômica da aplicação do projeto científico.

1.3.Justificativas.
Sabendo dos diversos problemas causados pelo uso excessivo de materiais plásticos na atualidade, o
projeto de pesquisa apresenta o enfoque voltado ao estudo aprofundado dos potenciais que diversos polímeros
biodegradáveis apresentam para um cenário ambiental mais equilibrado.
Diante disso, os bioplásticos vem apresentando relativo destaque, pois é necessária a procura por um
material com durabilidade e degrabilidade sem custos excessivos de produção. Estes polímeros constituem-se
em compostos, que facilitam a ação de alguns microorganismos (fungos e bactérias), sendo degradados a
produtos de baixa massa molar (AGNELLI, FALCONE e FARIA, 2007).
Outro aspecto relevante refere-se à tese de que o polímero biodegradável ser originado de fontes
renováveis, tendo possíveis aplicações na área médica, como em fios de sutura, implantes e enxerto vascular.
As características de biocompatibilidade, capacidade de dissolução em organismos e propriedades mecânicas
adequadas a degradação facilitam o entendimento da importância que esses compostos assumem atualmente.
No decorrer do desenvolvimento tecnológico, a utilização de plásticos degradáveis será mais abrangente no
setor de embalagens e agrícola, uma vez que a área de embalagens é responsável por 33% do total de resinas
transformadas no Brasil (AGNELLI, FALCONE e FARIA, 2007).
Além disso, o aprimoramento do processo produtivo de polímeros biodegradáveis a partir de determinados
resíduos orgânicos mostra-se possivelmente viável, pois determinados tipos de vegetais são descartados e
ainda é possível a sua utilização através do aproveitamento da casca e da polpa de frutos que contêm amido.
A possibilidade de utilizar sobras de alimentos para gerar, após uma série de procedimentos, um polímero
biodegradável é factível, uma vez que existem parâmetros que possibilitam a formação de um bioplástico
(NEVES et al.,2013).
Os plásticos biodegradáveis, descobertos há cerca de 10 anos, ainda tem participação mínima no mercado
internacional, já que os plásticos biológicos são mais caros e têm aplicações mais limitadas que os sintéticos,
pois são menos flexíveis. Apesar das limitações de desenvolvimento dos plásticos ecológicos, sabe-se que o
uso de restos alimentares não seriam o fator encarecedor do processo formador de polímero biodegradável,
além do fato de utilizar algo que não é aproveitado atualmente (cascas de frutas) (NEVES et al.,2013)
A produção de materiais plásticos com o uso de fontes naturais alternativas, neste caso através do uso de
amido para obtenção de bioplástico, mostra-se uma alternativa viável para substituir os atuais plásticos
derivados de petróleo (NEVES et al.,2013). A batata (Solanum tuberosumL.), por exemplo, é um tubérculo
promissor na indústria polimérica de amido. Apesar do destaque desse vegetal na indústria alimentícia,
aproximadamente 35% (casca e resto da polpa) é descartada no processo de industrialização (NEVES et
al.,2013).
Estipula-se que no Brasil são descartados atualmente mais de 300 mil toneladas de cascas de batata
anualmente, que concentra cerca de 25,60% do total de amido da batata. Assim, torna-se viável a utilização
de resíduos orgânicos para a obtenção de bioplásticos (BALSALOBRE,1995).

1.4.Delimitação do projetoO projeto científico destina-se ao estudo específico da manipulação de plástico biodegradável gerado por
resíduo orgânico. Sabe-se que o enorme desuso de lixo ou resíduos gerados pelo resto de frutas ou sobras
alimentares podem colaborar para o processo sustentável de desenvolvimento dos polímeros. Como é
conhecido, os plásticos atuais, derivados de petróleo, apresentam tempo lento de degradação e por isso o seu
descarte é muito problemático em virtude dos problemas ambientais que causa.
Assim, a avaliação específica do uso de polímeros biodegradáveis a partir de amido residual em sobras
alimentares pode ser interessante para a difusão maior de embalagens plásticas biodegradáveis. Assim, como
explicitado, o projeto deve-se destinar ao estudo dos polímeros sustentáveis e suas características principais
que os diferenciam dos plásticos atualmente utilizados pelo mercado.

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Com o enfoque voltado para indústria de polímeros, estudam-se diferentes propostas de projetos
científicos, uma vez que é um segmento de estudo importante da Química Orgânica e assim é essencial a
visualização das preocupações atuais da sociedade para propor algo interessante para o futuro mundial.
Assim, a pesquisa voltar-se-á para o estudo da relação do plástico com o meio ambiente, analisando
possiblidades interessantes para reduzir o consumo de resíduos poliméricos para outros compostos que sejam
renováveis, biodegradáveis e, se possível, de baixo custo.
Sabendo dos problemas crescentes originados pela indústria de plásticos, devido à difícil decomposição
desse composto, principalmente do poliuretano(PU) na natureza, deve-se buscar alternativas inovadoras que
busquem, efetivamente, contribuir para a sociedade.
Buscando o aproveitamento de resíduos vegetais em geral, verificam-se diversas espécies com potencial
reserva de amido, entre os quais se destaca a batata e mandioca, amplamente presente na região e com
possibilidades de estudo sobre suas características químicas.
Com o intuito de melhor análise a respeito do funcionamento químico do amido, que pode ser aproveitado
de resíduos da batata, verifica-se que este composto, conhecido também como amilo, é um polímero natural,
sendo considerado um polissacarídeo pouco solúvel e de elevado peso molecular, formado por várias
sequências de dois polissacarídeos, a amilose e amilopectina (NEVES et al.,2013)
Em relação ao aproveitamento do amido, sabe-se basicamente que este produto polimérico é encontrado e
formado nos cloroplastos de vegetais, sendo conhecidos como amido assimilação. Existe também o polímero
encontrado nos leucoplastos, atuando como amido de reserva e sob a forma de pequenos grânulos ou ovais
em raízes (NEVES et al.,2013)
O amilo é a principal forma de armazenamento de energia das plantas, principalmente nas épocas de
dormência e germinação, e por isso, está presente nas raízes, frutos e também nas sementes. Os vegetais que
mais armazenam amido são as batatas, ervilhas, arroz, feijão, milho e farinha (ROSA, LOTTO e GUEDES,
2004).
Sabendo disso, um polímero utilizado, muito eficaz na produção dos bioplásticos, é o amido encontrado
nos tubérculos, cereais e raízes de vegetais. Este pode ser transformado facilmente em material termoplástico,
oferecendo importante alternativa para substituição de polímeros industriais em aplicações onde seja
necessária a degradabilidade mais rápida (RÓZ,2004)
O processo de plastificação ou desestruturação do amido consiste na trituração da estrutura organizada do
grânulo de amido. O processo ocorre através do método casting que consiste na solubilização do amido em
um solvente e consequente formação de uma matriz contínua que dá origem ao filme(RÓZ,2004).
Além disso, em relação aos plásticos utilizados, usam-se atualmente diversos materiais poliméricos em
substituição a diversos tipos de materiais como o aço, pois as suas características de baixo peso, baixo custo,
elevada resistência mecânica e facilidade de aditivação, possibilitam maior facilidade de uso e aplicação. Os
tipos de plásticos mais consumidos atualmente são os polietilenos (PE), polipropilenos (PP), poliestirenos
(PS), policloretos de vinila (PVC) e os poliésteres (PET), sendo chamados de commodities devido à grande
produção e aplicação destes materiais (SHRIVAM, 2001).
As diversas possibilidades que a indústria de polímeros apresenta mostra que o desenvolvimento de
pesquisas em polímeros biodegradáveis é extremamente interessante do ponto de vista econômico e ambiental.
Por meio das metodologias utilizadas, conclui-se que pode ser possível a obtenção de filmes plásticos
provenientes do amido da casca da batata, algo que é atualmente descartado da indústria alimentícia. Devido
o fato de o plástico possuir como matéria-prima o amido, presente nos resíduos de batata, economiza-se o uso
de recurso não-renovável como o petróleo.
Com tal proposta de projeto, o processo de surgimento do plástico pode ser mais sustentável, já que o
resíduo final em estudo e avaliação é facilmente obtido e os seus impactos no meio ambiente são
provavelmente bem menos prejudiciais se comparados aos plásticos atuais, como o poliuretano(PU), que
talvez seja o polímero que mais demore para se degradar no ecossistema. A realização de um protótipo para a
produção de plástico biodegradável pode permitir a otimização do tempo de processo através da automatização
do agitador e do sistema de aquecimento proposto (NEVES et al.,2013)
11

Assim, diante do estudo levantado, deve-se empreender investimentos científicos na área voltada ao
desenvolvimento e crescimento do setor de polímeros biodegradáveis, o que obviamente, trará a médio e longo
prazo bons resultados para a sociedade, especialmente no que tange ao meio ambiente.

2.Evolução Histórica dos Polímeros
De acordo com Cavevarolo, 2006, Leo Baekeland(1863-1944) foi o responsável pela produção do primeiro
polímero sintético em 1912. Este composto orgânico foi formado através da reação entre fenol e formaldeído,
que forma um produto sólido, conhecido hoje como baquelita, nome também derivado de seu
inventor(RAMALHO,2009).
Após essas descobertas em relação aos polímeros, o cientista alemão Hermann Staudinger(1881-1965)
apresentou a teoria da Macromolécula. Esta nova tese apresentava uma classe de materiais como compostos
formados por moléculas de grande tamanho. O estudo demorou certo período para ser aceito pela camada
científica, porém após 30 anos, o alemão Staudiger recebeu o Prêmio Nobel da Química em 1953 em
homenagem aos seus trabalhos para a indústria de Polímeros(RAMALHO,2009).
Além disso, durante o período da Segunda Guerra Mundial(1939-1945), ocorreu enorme evolução no
desenvolvimento dos polímeros sintéticos, como a produção de borracha sintética SBR, pela Alemanha. Já
que o fornecimento deste produto era escasso na época, devido aos conflitos, eram necessários maiores
investimentos na área de fomento aos polímeros. Ainda no território alemão, na década de 1950, Karl
Ziegler(1878-1973) junto com o italiano Giuglio Natta desenvolveram catalisadores organometálicos para
produção de polímeros estereoregulares, produzindo propileno isotáctico (RAMALHO,2009).

MATERIAL ANO DE INDUSTRIALIZAÇÃO
Celulóide 1864
Baquelita 1909
Silicone 1930
Acrílico 1932
Poliestireno 1933
Nylon 1935
Polietileno 1939
PVC 1940
ABS 1946
Teflon 1948
Policarbonato 1958
Polipropileno 1959
Acetal 1960
PPO 1964
Poliamida 1965
Cronograma de industrialização de importantes resinas. Fonte: Guedes, 1986, p.13.3.Polímeros Biodegradáveis conhecidos
O poli(L-ácido lático)(PLLA) é considerado um composto biodegradável, uma vez que possui cadeias
carbônicas hidrolisáveis, sendo que no meio ambiente, a degradação é normalmente realizada por ação
enzimática. Com isso, a cadeia polimérica deve se ajustar aos sítios ativos das enzimas e isto é facilitado pela
flexibilidade das cadeias(SHIMAO,2001). Normalmente, os polímeros biodegradáveis são utilizados na área
médica devido a sua biocompatibilidade e por ser bioabsorvível (GARLOTTA, 2001)
Sabe-se que o ácido lático(alfa-ácido 2-hidroxipropianóico), usado como matéria-prima na síntese de
PLA, pertence aos hidroxiácidos. Estes, por sua vez, são caracterizados por maior acidez que ácidos
destituídos de grupos hidróxi, porque facilitam razoavelmente a dissociação de grupos carboxil
(GARLOTTA,2001).
Em 1960 começaram-se as primeiras suturas biodegradáveis implantadas na indústria médica formadas de
ácido láctico e ácido glicólico(GILDIND,1979). Desde aquele período, há vultuosos investimentos na área de
polímeros em países reconhecidamente desenvolvidos.
12

Entre outros polímeros, conhece-se também o polimetilmetacrilato (PMMA), que é muito utilizado,
especialmente para cimentação de próteses ortopédicas. Pesquisas na área demonstraram que este composto
polimérico apresenta efeito citotóxico por diminuir a variabilidade celular (FINI et al,2002) e aumentar o
índice de apoptose, que constitui a destruição celular(GOUGH e DOWNES,2001).
Atualmente, usam-se diversos polímeros sintéticos ambientalmente corretos para a confecção de barreiras
mecânicas, que oferecem o controle da estrutura e propriedades assim como estrutura física e química,
cristalinidade, condições hidrofílicas e hidrofóbicas e padrão de degradação. Este material pode ser processado
em vários formatos e microestruturas. Assim como a área superficial desejada, quantidade, tamanho e
distribuição dos poros(JAHNO,2005).
No entanto, devem ser cumpridas algumas condições para que um polímero seja utilizado em aplicações
médicas. Uma exigência básica é a biocompatibilidade que representa ausência de toxicidade.

4.Polímeros absorvíveis e reabsorvíveis
Os polímeros absorvíveis são compostos e dispositivos que podem ser dissolvidos em fluidos corpóreos
sem qualquer reação de cadeia macromolecular ou diminuição da massa molar. Como exemplo, tem-se o caso
da lenta dissolução de implantes solúveis em fluidos orgânicos. Um polímero bioabsorvível pode ser
biorreabsorvível se as suas macromoléculas são excretadas.
Já os polímeros biorreabsorvíveis são materiais poliméricos e compostos sólidos que mostram degradação
através da diminuição de tamanho e que são reabsorvidos in vivo, sendo materiais que são eliminados por
rotas metabólicas do organismo. A bioreabsorção é um conceito que mostra a eliminação total do material e
dos subprodutos de degradação (compostos de baixa massa molar) sem efeitos colaterais residuais.
Em síntese, as vantagens de uso dos biomateriais poliméricos são(UFMG,2005):
1- Baixa umidade
2- Facilidade de fabricação em diversos formatos, permitindo bom acabamento.
3- Elevada eficiência dos processos de fabricação, que permite elevada produtividade.
4- Diversidade de propriedades.
5- Baixo consumo energético de processamento
6- Comportamento elastomérico
7- Resistência à corrosão.

METODOLOGIA
a).Materiais:
Para a viabilização do projeto científico, faz-se necessário o uso de resíduos vegetais com reserva de amido,
que será usada para obtenção do amido até o produto final, que obviamente será o polímero biodegradável
(AGUIAR et al., 2011)
Além do vegetal, a utilização de liquidificador industrial para o processo de trituração e o filtrador para
separar a mistura heterogênea entre amido e água. Logo após, o forno de aquecimento industrial da mistura
entre amido resultante com 10 ml de vinagre comercial de álcool(ácido acético) e 10 ml de glicerina líquida
pura. (HERMES, 1996).
Além disso, deve-se colocar 0,1 Mol de ácido clorídrico(HCl) na mistura em análise como aditivo e
acelerador da reação. Após o aquecimento, uma forma, com o formato a escolher, será utilizada para obtenção
do produto final. Em resumo, são utilizados os materiais abaixo:
a)Liquidificador Industrial
b)Filtrador
c)Copo de Béquer
d)Forno Industrial (ou panela)
e) Forma
f)Reator
Abaixo, encontra-se uma representação visual de um típico forno de aquecimento, que é importante
instrumento de manipulação do projeto de pesquisa.

Figura 1 – Forno de Aquecimento – Grupo Hass

II.Reagentes:
Com o intuito da realização do projeto científico, sabe-se que ocorrerão certas reações que precisam de
análise para melhor entendimento do processo. Os principais reagentes em estudo são o ácido acético, que é
o principal constituinte do vinagre, o amido (Solanumtuberosum.L.), a glicerina(propano-1,2,3-triol) e a
água(H2O) (MORRIS, 2005)
Basicamente, o amido é o principal constituinte para a obtenção de polímero biodegradável, pois suas
propriedades químicas permitem que seja possível a produção de um plástico sustentável que não agrida
excessivamente o meio ambiente. (RUSSEL, 1981)
A glicerina, o ácido acético e água servem para fazer a composição química com o amido para a
constituição do produto final. Certamente, quando se analisa a importância do amido para a composição de
um polímero biodegradável, sabe-se que este composto é um polímero natural, o que não traz prejuízos
significativos dentro do meio ambiente.
As características físico-químicas do amido em referência serão analisadas devidamente em um laboratório
químico para determinar aspectos importantes do projeto como:
I) o potencial hidrogeniônico(pH), que é calculado por potenciômetro devidamente calculado.
14

II) a acidez( expressa em ácido acético), sendo determinada por titulação da amostra com solução de
hidróxido de sódio a 0,1 N.
III) a umidade(determinada pela secagem em estufa a 105ºC)
IV) o extrato seco-total(determinado em estufa a 105ºC)
V) as proteínas(determinada pelo método de Kjedalh, utilizando o fator de conversão
nitrogênio/proteína igual a 6,38)
VI) os lipídios, determinado pelo método de Soxhlet, por extração com solvente(hexano)
VII) os carboidratos totais, determinado pela diferença de acordo com POSSAMAI(2005).

Abaixo, uma representação da fórmula estrutural do amido ou amilo:

Figura 2 – Representação Química do Amido – Fonte: Russel

III.Vidrarias:
Em relação aos instrumentos básicos para operação da atividade de estudo, serão necessários basicamente:
1) o copo de Becker: para armazenamento dos reagentes,
2) o suporte universal: para ajudar na filtração do amido misturado com a água,
3) o Bico de Bunsen(não é obrigatório): que é a fonte mais utilizada para aquecimento no laboratório.
4) a Tela de Amianto: que serve para ajudar no processo de aquecimento da mistura analisada (AGUIAR,
2011).
5) O reator :para processos básicos de operação do procedimento
Segue abaixo uma das maquinarias importantes para o processo de aquecimento laboratorial:

Figura 3- Estrutura do Bico de Bunsen – Fonte: infoescola

IV. Equipamentos:

A infraestrutura para o processo de manipulação do amido para o polímero biodegradável não é tão
abrangente, pois não envolve equipamentos de alto custo e emprega técnicas mais simples de aplicação.
Assim, o uso devidrarias comuns em um laboratório químico como o copo de Becker, o suporte Universal, o
Bico de Bunsen e a Tela de Amianto serão importantes para a realização de todos os procedimentos
concernentes à pesquisa científica.
Além disso, o uso do forno de aquecimento, do liquidificador, da forma( para adquirir a composição final
do polímero) e luvas são importantes para a realização de todas as etapas referentes ao projeto. Como medida
de segurança, é recomendável o uso dos EPIs(Equipamentos de Proteção Individual), como jaleco, óculos
protetores, luvas e sapato fechado para evitar qualquer eventual problema em relação aos reagentes utilizados
(HERMES, 1996)
.
Figura 4 – Óculos de proteção – Fonte: Grupo LCA

V.Procedimento Experimental:
Com o intuito de realizar o projeto científico, usa-se uma espécie vegetal de amido derivada de resíduos
orgânicos da batata (SolanumtuberosumL.) para a obtenção da maior quantidade possível de amido. A partir
do vegetal em estudo, o amido será extraído por trituração em liquidificador industrial, acompanhado de 300
ml de água. A mistura obtida será deixada em repouso para que o amido fique depositado no fundo do sistema,
devido à sua maior densidade. Passados dez minutos, retirar-se-á o excesso de componentes da mistura e
filtrar-se-á o restante, individualizando o amido na superfície do papel filtro.
Então, se aguardará que os grânulos obtidos sequem razoavelmente sob temperatura ambiente (processo
de secagem). Logo depois, deverá ser transferindo o amido obtido para um forno industrial, adicionando 10
ml de vinagre e 10 ml de glicerina líquida pura, junto como 200 ml de água, obtendo a mistura base para a
produção de plástico.
A mistura será colocada para um aquecimento superior a 373,15K(mais de 100º C), sob agitação
constante, até que o aspecto mude completamente, tornando pastoso e translúcido. Ao término do
aquecimento, transferir-se-á o plástico para uma forma, onde se possa secar em uma temperatura ambiente,
durante cerca de 48 horas (KALIA, RAIZADA e SONAKYA, 2000). Após esses procedimentos, será possível
a obtenção do plástico biodegradável à base de amido, sendo ainda necessária a sua validação como polímero
biodegradável.
Outro processo utilizado para a produção de plástico sustentável consiste na metodologia casting, que é
basicamente a solubilização do amido em um solvente(como água), bem como aplicação sobre um suporte
para evaporação de solvente e formação de uma matriz contínua que dá origem a embalagens plásticas (RÓZ,
2004).
O projeto seria desenvolvido em dois processos, que consistem na síntese laboratorial do filme plástico e
o posterior desenvolvimento do reator-protótipo de bancada. Na formação do plástico em bancada,
inicialmente ocorreu a obtenção do amido por meio de um processo mecânico de filtração e decantação do
amido. O produto extraído será solubilizado em água e posto em aquecimento sob agitação.
Após processo de homogeneização, deve-se adicionar ácido clorídrico(HCl) a 0,1 mol/l e glicerina.
Mantendo o sistema em aquecimento, observar-se-á a formação de uma massa densa e posterior liquefação
desse conteúdo. Neste momento, será acrescentado o hidróxido de sódio(NaOH) a 0,1 mol/L com o intuito de
neutralizar o conjunto. Assim, o fluido obtido será acondicionado em um recipiente plano para o processo de
secagem, formando assim o filme polimérico final.

Finalmente, após todos os procedimentos realizados, deverá avaliar se o polímero obtido efetivamente traz
contribuições ambientais, através de uma série de verificações que busquem a quantificação do tempo de
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degradação dos plásticos biodegradáveis, além de outras características como resistência mecânica,
maleabilidade e elasticidade.

Abaixo, uma representação de fluxograma(resumida) para representar as etapas procedimentais:

Em síntese, são realizados os procedimentos abaixo para o projeto científico em análise:

1) Coleta extrativa de amido residual em casca de banana-verde ou batata ou outra sobra alimentar.
2) Processo de trituração de amilo, agregando 300 ml de água.
3) Mistura, onde o amido se deposita-se no fundo do recipiente (maior densidade)
4) Filtração, separação do amido do solvente.
5) Secagem do amido resultante
6) Reação entre os grânulos de amido resultante, agregado com glicerina e ácido acético e água.
7) Aquecimento da mistura à 373,15K.
8) Obtenção do polímero biodegradável.
9) Avaliação do polímero obtido.

INÍCIO
Extração do amido
(SolanumtuberosumL.) +
300 ml de água
Mistura em repouso –
Depósito do amido no
fundo do recipiente.
Processo de Filtração Processo de Secagem
Reação: Grânulo de amido +
Glicerina + Ácido Acético
Aquecimento da mistura
Obtenção do Polímero
Biodegradável AVALIAÇÃO DO POLÍMERO
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VI. Tratamento dos dados:
Em referência ao projeto de pesquisa, sabe-se que o amido é o constituinte mais importante no processo
produtivo de um plástico biodegradável que poderá trazer benefícios para o meio ambiente e para a sociedade.
No tratamento de dados, percebe-se que existem certas diferenças do tempo de decomposição entre o polímero
natural e o atual. O polímero biodegradável(PHVB/amido mandioca) decompõe-se em muito menos tempo se
comparado ao PHBV/Ecoflex e isto obviamente é positivo quanto à questão ambiental(representado no gráfico
abaixo).
No final de todo processo reativo, verifica-se a formação de um polímero biodegradável, que apresenta
variação na forma e no comportamento físico-químico, dependendo dos aditivos utilizados. Assim, pode-se
verificar a possibilidade viável de reduzir o consumo excessivo de descartáveis na atualidade para outros
produtos que não provocam tantos malefícios no meio ambiente (AGNELLI, 1996)

Abaixo, a representação gráfica do tempo de degradação das variantes de polímeros biodegradáveis de
acordo com a passagem dos dias. O polímero biodegradável (PHVB/Ecoflex/amido) apresenta menor
resistência ao impacto se comparada ao atual (PHVB/Ecoflex,) o que demonstra que um polímero
biodegradável derivado de amido pode contribuir para a indústria atual.

Após todas as análises referentes aos dados obtidos, sabe-se que o tratamento de dados geralmente é
realizado por mecanismos ou softwares como o Matlab, o excel, entre outras ferramentas auxiliadoras.

VII.Resultados Esperados:

Dentro dos resultados referentes ao projeto de pesquisa, sabe-se que o primeiro objetivo pode ser
cumprido no que tange à ratificação da importância do amido para a constituição do polímero biodegradável.
O grânulo de amido é basicamente a mistura de dois polissacarídeos( a amilose e a amilopectina), que são
polímeros de glicose formados através da síntese por desidratação.
Sabe-se que o amido é sintetizado em organelas celulares denominadas plastídeos e que são afetados por
microorganismos denominados fungos, que afetam a atividade metabólica normal de vegetais que contêm
amido. Assim, este composto químico poderá se mostrar viável para aplicação na indústria de polímeros.
O segundo objetivo, que é a verificação dos processos que envolvem a transformação do amido num
plástico biodegradável, também possivelmente será analisado, visto que pode se perceber a relevância das
etapas de trituração, mistura, aquecimento, secagem e formação do composto final. A trituraçãoenvolverá a
fragmentação do amido, a mistura servirá para a formação do composto polimérico, o aquecimento e a
secagem serão etapas intermediárias do processo reacional e após todos os procedimentos devidamente
ordenados, é possível que se verifique o potencial polímero biodegradável, que pode ser mais difundido no
mercado de trabalho e possibilitar progressos científicos para a indústria plástica e de polímeros.
O terceiro objetivo, que representa a comparação do plástico atual com o polímero biodegradável, também
pode se mostrar comprovado, pois a produção de plástico biodegradável com base em amido de resíduos
vegetais apresentará possivelmente maior rapidez na decomposição, pois pela presença derivada de amido no
plástico, a atividade fúngica aumentará e por consequência provavelmente agilizará o desaparecimento desse
tipo de polímero. Já o resíduo plástico atual apresentaria maior lentidão no processo de decomposição e por
isso afetaria a fauna, flora e o equilíbrio ambiental. Assim, a necessidade urgente de substituição das atuais
sacolas plásticas por outra tão eficiente e barata quanto, porém com menos consequências ambientais.
Por último, o quarto objetivo do projeto científico, que é verificar a viabilidade da aplicação do projeto,
também pode se revelar possível, uma vez que o processo produtivo é simples, não é muito complexo e os
custos não são tão elevados, o que obviamente pode tornar positivo o projeto, pois pode trazer algum resultado
relevante, porém sem elevar os investimentos da indústria química e polimérica por consequência.

4. Orçamento do projeto

O projeto ainda carece de maior confirmação quanto à questão financeira, porém se sabe que serão
necessários R$515,00 para adquirir os seguintes materiais: glicerina líquida(R$5,50), ácido acético(R$5,00),
amido(R$10,00), forno de aquecimento(R$250,00), copo de béquer(R$5,00), bico de Bunsen(R$45,00),
suporte universal(R$40,00), forma(R$15,00) e liquidificador(R$160.00). Abaixo, uma tabela que representa,
de maneira resumida, os materiais e principais gastos que, eventualmente, podem envolver o projeto científico.

PRINCIPAIS MATERIAIS PREÇO DE MERCADO(EM R$)
Glicerina Líquida R$5,50
Ácido Acético R$5,00
Forno de Aquecimento R$250,00
Copo de Béquer R$5,00
Bico de Bunsen R$45,00
Suporte Universal R$40,00
Forma R$5,00
Liquidificador comum R$160,00
Reator --------------------------------------------------------------
Outros custos Ainda a definir...

5.Cronograma de Atividades

O projeto técnico-científico apresenta como intuito a produção de polímero biodegradável de origem
residual orgânica, ou seja, a manipulação de um plástico derivado de sobras ou resíduos alimentares. Abaixo,
uma organização de como serão realizadas as atividades referentes ao projeto científico.

Mód. Atividades 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12
I Pesquisa Bibliográfica e
Revisão de Literatura

II Análise do resíduo
orgânico (casca de batata)

III Certificação dos sistemas
de segurança para
aplicação do projeto.

IV Extração do amido, que é
gerado nos resíduos
alimentares.

V Aplicação de todos os
procedimentos
concernentes ao projeto.

VI Validação do polímero
final obtido (polímero
biodegradável).

VII Verificação da viabilidade
econômica do projeto

VIII Entrega de relatório teórico
a respeito do projeto

IX Apresentação de defesa do
projeto técnico-científico

MESES
SSE
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6.ANEXOS
Basicamente, como embasamento teórico da importância que o amido assume na composição de um
plástico vegetal de forma biodegradável, abaixo infere-se o fragmento explicativo a respeito deste importante
polímero: As propriedades mecânicas do amido termoplástico (ou bioplástico de amido) são influenciadas
por: comportamento microestrutural das regiões de amilopectina e amilose; morfologia; propriedades
térmicas; massa molar; relação amilose/ amilopectina; parâmetros de processamento como temperatura,
pressão e composição do termoplástico e ainda pelo conteúdo de plasticizante e fonte de amido. (RÓZ, 2004)
A estrutura molecular dos polímeros proporciona um comportamento viscoso, como os líquidos,
superposto com um comportamento elástico, como os sólidos Hookeanos, sendo esse fenômeno denominado
viscoelasticidade e ocorrendo em plásticos e fibras. (CANEVOROLO, 2002)
A grande maioria dos polímeros é formada por hidrocarbonetos, os quais são resistentes ao ataque químico
e biológico, de tal forma que isto lhe assegura longevidade e outras propriedades que os mantém por longo
tempo. (ROSA et al., 2002) Diferentemente, ocorre com o plástico produzido com o amido do resíduo da
batata, pois este é mais vulnerável ao ataque devido a sua matéria-prima ser um resíduo orgânico. O amido
tem sido usualmente utilizado disperso em uma matriz polimérica não biodegradável, como por exemplo, o
polietileno, para facilitar a acessibilidade dos microrganismos ao polímero sintético. (FRANCHETTI &
MARCONATO, 2006)

7.REFERÊNCIAS

1. AGUIAR, C. J.; DELATORRE, A. B.; PÓVOA NETO, H. H.; RANGEL, S. A.; RODRIGUES, P. M.;
SOBRINHA, M. A. C. 2011. :Sacolas Plásticas- Consumo inconsciente. Persp. Online, biol. & saúde, Campos
dos Goytacazes. v.3. n.1. p.50-70.
2.BALSALOBRE, M. A. A. Batata, beterraba, cenoura e nabo. Anais: Sinpósio sobre nutrição de bovinos.
Piracicaba: 1995.
3.BRITO, G. F.; AGRAWAL, P.; ARAÚJO, E. M. ; MÉLO, T. J. A; Departamento De Engenharia De
Materiais– Universidade Federal de Campina Grande. Biopolímeros, Polímeros Biodegradáveis e Polímeros
Verdes. Revista Eletrônica de Materiais e Processos, Campina Grande, v. 6, n. 2, p. 127-139, 2011.
4.CANEVOROLO, S. V. Ciência dos polímeros: um texto básico para tecnólogos e engenheiros. São Paulo:
Ed. Artliber, 2002. p. 53-55.
5.CASTILHO, Luiciano Geraldo de; CENTRO PAULA SOUZA, Faculdade de
Tecnologia Sorocaba. Fidelizar clientes ao tratar resíduos - Ações ambientais no
mercado de polímeros, 2011. 74 p, il. Monografia (Tecnólogo).
6.FRANCHETTI, Sandra Mara Martins; MARCONATO, José Carlos. Polímeros biodegradáveis – Uma
solução parcial para diminuir a quantidade dos resíduos plásticos. Química Nova – Departamento de
Bioquímica e Microbiologia da UniversidadeEstadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, vol. 29, n. 4, 2006.
7.GUERREIRO, L. M. R.; MENEGUELLI, F. C. Influência do tratamento térmico e da acidez no
comportamento reológico de amidos nativos funcionais de milho cerosos orgânicos comerciais. Revista
Ciência e Tecnologia de Alimentos, n. 29, p. 412-419, 2009.
8.HERMES, M.. Enough for One Lifetime, Wallace Carothers the Inventor of Nylon, Chemical Heritage
Foundation, 1996
9.MALAJOVICH, M. A. Guias de atividades, Biotecnologia: ensino e divulgação. Biblioteca Max Feffer do
Instituto de Tecnologia ORT, Rio de Janeiro, 2009. Disponível em:
<http://www.bteduc.bio.br/guias/46_Bioplasticos_De_Gelatina.pdf>Acesso em 20 de Abril de 2013.
10.MALI, Suzana [et al.]. Filmes de amido: produção, propriedades e potencial de utilização. Semina Ciências
Agrárias, Londrina,
11.MORRIS;P. Polymer Pioneers: A Popular History of the Science and Technology of Large Molecules.
[S.l.]: Chemical Heritage Foundation, 2005. p. 76.
12.NEVES,J.M; AQUINO,L.B.L; VILMAR,L.S; ALMEIDA, N.G; SILVA,T.S.S.M; DUARTE, T.K.C.D.
Departamento de Engenharia e Arquitetura. Ano 2013.
13.PELLICANO,M; PACHEKOSKI, W; AGNELLI, J.A.M. Departamento de Engenharia de Materiais.
Universidade Federal de São Carlos. Volume 19, número 03, São Carlos, 2009.
14.ROSA, D. S.; LOTTO, N. T.; GUEDES, C. G. F.; Polym. Test. 2004, 23, 3.
15. RÓZ, Alessandra Luíza da; UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO, Interunidades em Ciência e Engenharia
de Materiais. Preparação e caracterização de amidos termoplásticos, 2004. 171 p, il. Tese (Doutorado)
16.SCHLEMMER, D. UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA, Instituto de Química. Preparação, caracterização e
degradação de blendas de poliestireno e amido termoplástico usando glicerol e óleo de buriti (Mauritia
flexuosa) como plastificantes, 2007. 80p, il. Dissertação (Mestrado)
17.SHRIVAM, D.; International Symposium on Biodegradation Polymers, Hyderabad, Índia, 2001.
18. VARMA, A. J.; Polym. Degrad. Stab.1999, 63, 1.