PREPARAÇÃO DE BIOFILME DE ALGINATO DE SÓDIO E VERIFICAÇÃO DE SUAS PROPRIEDADES MECÂNICAS

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO – CIDADE UNIVERSITÁRIA
CENTRO DE CIENCIAS EXATAS E TECNOLOGIA
Carolina Marques Mandaji (2014052147)
PREPARAÇÃO DE BIOFILME DE ALGINATO DE SÓDIO E VERIFICAÇÃO DE SUAS PROPRIEDADES MECÂNICAS 
São Luís – MA
2017
Carolina Marques Mandaji (2014052147)
PREPARAÇÃO DE BIOFILME DE ALGINATO DE SÓDIO E VERIFICAÇÃO DE SUAS PROPRIEDADES MECÂNICAS 
Relatório apresentado como requisito parcial para obtenção de nota na disciplina Laboratório de Química Industrial, no Curso de Química Industrial, na Universidade Federal do Maranhão – Campus Bacanga.
Prof.: Arão Filho
São Luís – MA
201
RESUMO
Por conta do impacto ambiental causado pelo descarte inadequado de plásticos, tornou-se necessário a produção de materiais degradáveis capaz de substitui-los. Os biofilmes são materiais de baixo custo e com características desejáveis para diversas áreas, sua ampla utilização com materiais ecológicos se dá devido à biodregabilidade e sua forma química. Objetivou-se com o presente estudo desenvolver um biofilme de alginato de sódio sendo feitas, em seguida, análise de ensaios mecânicos para avaliar a resistência do material produzido sendo usados os parâmetros: módulo de Young, tensão e deformação. No ensaio mecânico, observou-se que o filme produzido apresentou uma boa rigidez revelando-se uma boa alternativa como substituto de outros plásticos não biodegradáveis, podendo ter sua produção ampliada da escala laboratorial para escala industrial
Palavras-chave: biodregabilidade, biofilme de alginato de sódio, ensaios mecânicos.
INTRODUÇÃO
O impacto ambiental causado pelo descarte inadequado de plásticos é um problema conhecido há muitos anos. A maioria dos polímeros que constituem esses plásticos não são biodegradáveis, o que torna cada vez mais notório a necessidade de se desenvolver novas alternativas de produtos que não se acumulem no ambiente. 
Nos últimos anos, vem ocorrendo um grande interesse pelo desenvolvimento de biofilmes por serem degradáveis biologicamente, em razão das preocupações ambientais sobre o descarte dos materiais não renováveis das embalagens para alimentos e das oportunidades para criar novos mercados para as matérias-primas formadoras de filme(BAE et al.,2009; PAIVA et al., 2006; RHIM; NG, 2007).
Os biofilmes são matérias de baixo custo e com características desejáveis para diversas áreas como saúde, alimentação e agricultura. Sua ampla utilização como materiais ecológicose dá devido a biodregabilidade e sua forma química que confere sua característica de biofilme, vantajoso na proteção de materiais biológicos mantendo o metabolismo e biologia do produto (ALMEIDA et al., 2013).O alginato é um biopolímero natural muito utilizado para produção de filmes, é um material renovável obtido comumente da parede celular de algas marinhas, não é toxico e suas características únicas fazem formar um gel com aplicabilidade em diversas áreas devido sua degrabilidade (DEEPA et al., 2016).
OBJETIVO
 O presente experimento teve como objetivo preparar um biofilme de alginato de sódio, bem como verificar suas propriedades mecânicas.
METODOLOGIA
Materiais e reagentes:
6 g de alginato de sódio
2 g de glicerol
30 ml de poliacrilamida a 1,5% m/v
Espátulas, balança, béquers, pipeta, pera, estufa, etc.
Equipamento
Os ensaios mecânicos foram realizados no Laboratório de Ensaios Mecânicos – DEDET(Departamento de Desenho e Tecnologia / CCET – UFMA pela máquina universal de ensaios(Modelo MBIO – II, BIOPDI, Brasil).
PARTE EXPERIMENTAL
Produção do biofilme:
Em um béquer de 500 ml, colocou-se 6 g de alginato de sódio, 200 ml de água e 2 g de glicerol. A mistura obtida foi submetida a agitação mecânica durante 30 minutos à temperatura ambiente. Após esse tempo foram gotejados 30 ml de uma solução 1,5% de poliacrilamida, previamente preparada, na mistura anteriormente colocada sob agitação. Ao final do procedimento, pesou-se 50 g da mistura e colocou-se em uma placa de Petri de 15 cm de diâmetro. Submeteu-se o filme em formação à estufa por um período de 24 horas a 52% de umidade utilizando-se uma solução saturada de NaCl. Removeu-se, após esse período, o filme e armazenou-se em papel manteiga.
Teste de suas propriedades mecânicas
Os filmes foram cortados nas dimensões de 80 x 25 mm, as distâncias iniciais entre as garras (lo) foram de 40 mm para o teste A e C e 32 mm para o teste B, como velocidade de tração de 25 mm/min, conforme os métodos e normas da American Society for Testing and Material (ASTM D-882-00, 2011). As propriedades determinadas foram resistência máxima a tração (tensão) (MPa), deformação ou alongamento na ruptura (%) e módulo de elasticidade ou de Young (MPa), calculadas pelas expressões dadas abaixo:
Resistência máxima à tração ou tensão (Mpa)
A resistência máxima à tração ou tensão (Tmáx) é a relação entre a força máxima (Fmáx) medida e a área (A) inicial do corpo de prova, a qual é calculada com os valores de largura (L) e espessura (e) do corpo de prova, utilizando a equação abaixo.
Onde: A = L x e
Alongamento na ruptura ou deformação (%)
A deformação convencional (ε) é definida pela razão entre o alongamento em dado instante e o comprimento inicial.
Módulo de elasticidade ou módulo de Young (Mpa)
É uma grandeza que é proporcional à rigidez de um material quando este é submetido a uma tensão externa de tração ou compressão. Basicamente, é a razão entre a tensão aplicada e a deformação sofrida pelo corpo, quando o comportamento é linear, como mostra a equação abaixo:
Onde: 
E = Módulo de elasticidade ou módulo de Young (Mpa);
 = Tensão aplicada (MPa); 
= Deformação elástica longitudinal (adimensional).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
O filme de alginato é uma alternativa interessante para o mercado de filmes poliméricos por ser biodegradável, evitando sua acumulação no ambiente. Abaixo segue Tabela 1 com os valores médios da resistência máxima à tração ou tensão (Mpa), alongamento na ruptura ou deformação (%) e o módulo de elasticidade ou módulo de Young (Mpa), com n=90, n=56 e n=96 para os testes A, B e C respectivamente. Assim como o Gráfico 1 que contém a relação ente a tensão e deformação do biofilme produzido. 
 Tabela 1- Propriedades mecânicas determinadas 
	PROPRIEDADES MECÂNICAS
	Teste
	Tensão (Mpa)
	Deformação (%)
	Módulo de Young (Mpa)
	A
	3,59
	11,46
	0,30
	B
	1,43
	9,57
	0,17
	C
	3,01
	11,87
	0,25
valores médios das propriedades mecânicas com n=90, n=56 e n=96 para os testes A, B e C respectivamente
Gráfico 1- relação ente a tensão e deformação
O gráfico 1 mostra a relação entre a tenção aplicada no biofilme e a deformação sofrida por ele. Pelo gráfico, observa-se que os filmes A e C mostraram perfis semelhantes apresentando uma tenção e deformação média de 3,59 e 3,01 Mpa e 11,46 e 11,87 % respectivamente. Sendo que o filme A apresentou o maior valor do modulo de Young, tendo então a maior rigidez. O biofilme do teste B apresentou a menor relação entre a tenção e a deformação assim como o menor modulo de Young, no entanto, para esse teste, as distâncias iniciais entre as garras (lo) foram menores, medindo 32 mm o que influenciou nos resultados obtidos. 
Por conta da boa resistência apresentada, o filme produzido pode ser usado para embalagens de matrizes alimentícias, fornecendo diversas possibilidades para uma indústria que é eixo para o mundo todo e, consequentemente, proporcionando maior preservação do meio ambiente, reforçando assim o conceito de sustentabilidade. 
CONCLUSÃO
Preparou-se com eficiência e baixo custo o filme de alginato de sódio. No ensaio mecânico, observou-se que os filmes possuem uma boa rigidez sendo que o filme do teste A apresentou resultados superiores. Esse filme revela-se uma boa alternativa como substituto de outros plásticos não biodegradáveis, podendo ter sua produção ampliada daescala laboratorial para escala industrial. Além disso, o experimento reforça a união de conhecimentos da química e da biotecnologia, evidenciando a interdisciplinaridade que governa o mundo moderno. 
REFERÊNCIAS
BAE, H. J.; PARK, H. J.; HONG, S. I.; BYUN, Y. J.; DARBY, D.O.; KIMMEL, R. M.; WHITESIDE, W. S. Effect of clay content, homogenization RPM, pH, and ultrasonication on mechanical and barrier properties of fish gelatin/montmorillonite nanocomposite films. LWT - Food Science and Technology, Oxford, v. 42,p. 1179-1186, 2009. http://dx.doi.org/10.1016/j.lwt.2008.12.016.
PAIVA, L. B.; MORALES, A. R.; GUIMARÃES, T. R. Propriedades mecânicas de nanocompósitos de polipropileno e montmorilonita organofílica. Polímeros, Campinas, v. 16, p. 136-140, 2006.
RHIM, J. W.; NG, P. K. W. Natural biopolymer-based nanocomposite films for packaging applications. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, London, v. 47, p. 411-433, 2007. http://dx.doi.org/10.1080/10408390600846366.
ALMEIDA, D. M.; WOICIECHOWSKI, A. L.; WOSIACKI, G.; PRESTES, R. A.; PINHEIRO, L.A.Propriedades físicas, químicas e de barreira em filmes formados por blenda de celulose bacteriana e fécula de batata. Polímeros: Ciência e Tecnologia, v. 23, n. 4, p. 538-546, 2013.
DEEPA, B.; ABRAHAM, E.; POTHAN, L. A.; CORDEIRO, N.; FARIA, M.; THOMAS, S. Biodegradable nanocomposite films based on sodium alginate and cellulose nanofibrils. Materials, v. 9, n.1, p. 50, 2016.