DESENVOLVIMENTO DE TUBETES BIODEGRADÁVEIS A PARTIR DE RESÍDUOS DA INDÚSTRICA SUCROALCOOLEITA

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FACULDADE NORTE CAPIXABA DE SÃO MATEUS
ENGENHARIA QUÍMICA
DESENVOLVIMENTO DE TUBETES BIODEGRADÁVEIS A PARTIR DE RESÍDUOS DA INDÚSTRIA SUCROALCOOLEIRA
DAVID CARRAFA ALCINO MARCIANO
EDSON SOUZA DE FARIA
EVERTON OLIVEIRA GUEDES
FANNA FAVALESSA BERNARDINA
SÃO MATEUS 
2017
DESENVOLVIMENTO DE TUBETES BIODEGRADÁVEIS A PARTIR DE RESÍDUOS DA INDÚSTRIA SUCROALCOOLEIRA
DAVID CARRAFA ALCINO MARCIANO
EDSON SOUZA DE FARIA
EVERTON OLIVEIRA GUEDES
FANNA FAVALESSA BERNARDINA
Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação em Engenharia Química, apresentado à Faculdade Brasileira – MULTIVIX, como requisito parcial para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Química. 
Orientador (a): MSc.: Felipe Oliveira Souza.
SÃO MATEUS
2017
DESENVOLVIMENTO DE TUBETES BIODEGRADÁVEIS A PARTIR DE RESÍDUOS DA INDÚSTRIA SUCROALCOOLEIRA
DAVID CARRAFA ALCINO MARCIANO
EDSON SOUZA DE FARIA
EVERTON OLIVEIRA GUEDES
FANNA FAVALESSA BERNARDINA
Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação em Engenharia Química apresentado à Faculdade Brasileira - MULTIVIX, como requisito parcial para obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Química.
 
 Aprovada em ___ de ___________ de ___ 
COMISSÃO EXAMINADORA
___________________________________
Titulação e nome do Profº
Faculdade Brasileira - MULTIVIX
Orientador
___________________________________
Titulação e nome do Profº
Faculdade Brasileira - MULTIVIX
Examinador
___________________________________
Titulação e nome do Profº
Faculdade Brasileira - MULTIVIX
Examinador
DESENVOLVIMENTO DE TUBETES BIODEGRADÁVEIS A PARTIR DE RESÍDUOS DA INDÚSTRIA SUCROALCOOLEIRA
 
David Carrafa Alcino Marciano [1: Graduando em Engenharia Química pela Faculdade Norte Capixaba de São Mateus.]
Edson Souza de Faria [2: Graduando em Engenharia Química pela Faculdade Norte Capixaba de São Mateus.]
Everton Oliveira Guedes [3: Técnico em Química, Escola Municipal Governador Israel Pinheiro e Graduando em Engenharia Química pela Faculdade Norte Capixaba de São Mateus. ]
Fanna Favalessa Bernardina[4: Técnico em Meio Ambiente, Escola Técnica Master e Graduando em Engenharia Química pela Faculdade Norte Capixaba de São Mateus.]
RESUMO 
Os polímeros convencionais, provenientes do petróleo, apresentam características atrativas em todos os setores, desde domésticos aos industriais, devido as suas propriedades físicas, químicas, baixo custo e versatilidade. Têm aplicação em diversas áreas, inclusive no setor agrícola na confecção dos tubetes. Porém, esses polímeros são materiais não biodegradáveis e exauríveis, além de provocarem grandes impactos ambientais e gerarem alto índice de resíduos. O desenvolvimento de mudas, em geral, normalmente é feito em tubetes de polímeros convencionais. Esses recipientes, além de serem nocivos ao meio ambiente, provocam o aumento da necessidade de mão de obra, considerando que há necessidade de replantio das mudas e também nas lavagens para a reutilização do tubete. Estudos realizados comprovaram a eficiência do desenvolvimento do Polímero de Amido (PA), um polímero biodegradável. Com isso, a metodologia utilizada é embasada por meio de pesquisa exploratória e experimental com base em dados primários e secundários pelo método dedutivo. O presente trabalho propõe como objetivo a obtenção de biotubete a partir da farinha de trigo com a implantação de fibras de cana de açúcar. As fibras são agregadas ao PA para a formação de um compósito de maior resistência. É importante que o tubete não influencie no crescimento da raiz, fase fundamental para que não ocorra a má formação da muda, portanto a degradação do recipiente deve acontecer com o decorrer do plantio. Foram utilizados três diferentes tempos de secagem e espessura de aplicação no molde. Além de alcançar a degradabilidade almejada em presença de água e eficiência com o substrato. 
PALAVRAS-CHAVE: Resíduos industriais. Cana de Açúcar. Biotubete.Biodegradabilidade.
ABSTRACT
The conventional polymers, commonly from petroleum, have attractive characteristics in all sectors, from home to industrial use, due to its low cost, versatility, physical and chemical properties. Polymers have application in several areas, including the agricultural sector for tubes confection. However, these polymers are non-biodegradable and exhaustible materials, a part from causing large environmental impacts and generating a high quantity of waste. The development of seedlings is normally made in conventional polymers tubes. These containers, besides of being harmful to the environment, cause an increase in the need for labor, considering that there is a necessity for replanting the seedlings and also in the washes for the reuse of the tube. Studies proved the efficiency in Starch Polymers (SP) development. The SP is a biodegradable polymer, which is the capability of decompose. The present work proposes the obtaining of bio-tubes from wheat flour with the implantation of sugar cane fibers. The fibers are added to the SP for the formation of a higher resistance composite. It is important that the tube does not interfere in the growth of the root, fundamental stage so that does not occur the malformation of the seedling, therefore the degradation of the container must happen over the course of the planting. Three different drying times and application thickness were performed in the mold. The obtained bio-tube presented great mechanical resistance, brownish coloration and malleability. In addition to achieving degradability in presence of water and efficiency with the substrate. 
KEY-WORDS: Polymer; biodegradability; sugar cane fiber.
INTRODUÇÃO 
Com a competitividade de mercado e variações na demanda, devido à crise econômica, as indústrias buscam resultados com baixos custos e utilização de materiais que minimizam as agressões ao meio ambiente, para se destacar perante aos concorrentes e obter maior controle de desperdícios. Com isso, Zhang (2007) discorre que nos últimos anos os polímeros convencionais, provenientes do petróleo, vem apresentando grande utilização no mercado, tendo em vista sua versatilidade, propriedades mecânicas e custo relativamente baixo. Apesar de apresentar atrativos relevantes, a problemática é que se trata de uma matéria-prima exaurível, além de ser nociva ao meio ambiente. Desde a década de 80 a conscientização a respeito de impactos ambientais e sustentabilidade vêm ganhando espaço na cena atual, além da busca constante por materiais que apresente durabilidade durante o uso e degradabilidade após o descarte. 
A necessidade de encontrar materiais que possam substituir os polímeros convencionais é uma preocupação crescente. Neste contexto, o interesse na utilização de produtos que tenham origem vegetal e a produção de materiais, principalmente plásticos com caráter biodegradável tem se intensificado como política em diversos setores da sociedade (POLÍMEROS, 2003). Os polímeros são aplicados de várias formas diferentes, entre eles: polilactato (PLA), polihidroxialcanoato (PHA), polímeros de amido (PA) e a goma de xantana. Para obter o PLA é necessária síntese química a partir do ácido lático, que por sua vez, é obtido por fermentação bacteriana de glicose extraído do milho. O PHA (polihidroxialcanoato) constitui uma ampla família de poliésteres produzidos por bactérias através de biossíntese direta de carboidratos de cana-de-açúcar ou de milho, ou de óleos vegetais extraídos principalmente de soja e palma. Os PA (polímeros de amido) são polissacarídeos, provenientes do amido extraído de mandioca, trigo, batata ou milho, podendo ser modificados quimicamente ou não. A Goma Xantana é classificada como um exopolissacarídeo, que é produzida por microrganismos partindode carboidratos extraídos da cana-de-açúcar ou do milho, (PRADELLA, 2006).
A produção de produtos ou embalagens não biodegradáveisdespertam grandes problemas quanto a sua origem e descarte. A preocupação não é só quanto ao descarte inadequado, mas também com a sua fonte que não é renovável. 
As discussões emergentes atingem os polímeros, apontados como “vilões” do impacto sobre o meio ambiente, por serem, principalmente, oriundos de fontes não renováveis, reduzida capacidade de degradação biológica e razão do impacto sobre o meio ambiente, uma vez que o tempo de degradação destes é muito longo. Sabe-se que os plásticos, demoram até cem anos para degradarem-se totalmente, devido sua massa molar alta e sua hidrofobicidade, o que dificulta a ação de microrganismos e de suas enzimas na superfície do polímero (FRANCHETTI; MARCONATO, 2006).
A utilização de recipientes provenientes de fontes não-renováveis eleva os índices de resíduos plásticos e seu longo período de degradação, com isso, os pesquisadores têm explorado alternativas que possibilitem a substituição de polímeros convencionais (SILVA, 2011). A dificuldade de substituir os polímeros não biodegradáveis é significativa. Suas características e propriedades não são tão práticas de serem alcançadas com outros materiais, considerando que até então boa parte dos estudos foi voltada aos polímeros derivados do petróleo. Buscar medidas sustentáveis e eficazes tem sido o maior desafio para toda a população. O uso dos polímeros biodegradáveis, para redução dos problemas causados pelos resíduos sólidos, está crescendo rapidamente. O foco na utilização destes polímeros está na inclusão destes resíduos em tratamentos de recuperação por via orgânica (POÇAS; FREITAS, 2003). Além disso, vale ressaltar que os resíduos da indústria sucroalcooleira podem ser de grande utilidade no processo de confecção de produtos com melhores propriedades, considerando que a agregação dos resíduos podem aumentar a sua rigidez.
As indústrias que realizam a plantação e cultivo de mudas geralmente utilizam polímeros convencionais nos processos, visando à redução de custos. Porém muitas vezes o material fica esquecido nas áreas de plantio. Com isso, além de provocar o aumento de mão de obra, considerando que há necessidade de retirada das mudas na hora do plantio e também nas lavagens para a reutilização do recipiente, também contribui no aumento de resíduos plásticos. 
O presente artigo apresenta de forma descritiva os passos para o desenvolvimento de tubetes biodegradáveis, cujo objetivo é expor os processos para alcançar a eficiência partindo do polímero de amido, utilizando como matéria prima principal a farinha de trigo, com a inserção da fibra da cana de açúcar. 
METODOLOGIA DA PESQUISA
O presente artigo trata-se da busca pela otimização do processo que permite encontrar meios viáveis para a confecção dos tubetes de acordo da necessidade do mercado, por métodos mais sustentáveis de acordo com cada espécie desejável, reduzindo gastos desnecessários e desperdícios de tempo acumulados para o produto final. Ou seja, trata-se de uma pesquisa desenvolvida a partir de pesquisa exploratória e experimental com base em dados primários e secundários pelo método dedutivo.
O método dedutivo é apresentado “por intermédio de uma cadeia de raciocínio em ordem descendente, de análise do geral para o particular, chega a uma conclusão” (PRODANOV; FREITAS, 2013, p. 27). 
O processo de investigação no processo de otimização do estudo apresentado, teve como objetivo de desenvolver uma pesquisa de caráter exploratória, onde Prodanov e Freitas (2013, p. 52) advogam que pesquisa exploratória “[...] possui planejamento flexível, o que permite o estudo do tema sob diversos ângulos e aspectos”. Com isso, houve experimentos para comprovação de dados, na busca por determinar métodos mais sustentáveis no estudo apresentado. Ainda segundo Prodanov, pesquisa experimento é “quando determinamos um objeto de estudo, selecionamos as variáveis que seriam capazes de influenciá-lo, definimos as formas de controle e de observação dos efeitos que a variável produz no objeto” (2013, p. 57).
DESENVOLVIMENTO DOS BIOTUBETES: TRATAMENTO DA FIBRA E CONFECÇÃO DO BIOTUBETE.
“O desenvolvimento de compósitos reforçados com fibras naturais se alia à nova lógica do desenvolvimento sustentável e potencializa a produção de materiais ambientalmente corretos” (RODRIGUES; SOUZA; FUJIYAMA, 2015, p. 946). 
As fibras utilizadas no trabalho foram trituradas em parte maiores e lavadas com água corrente, em seguida iniciou o processo de cozimento de 40 min sobre chama constante em uma panela de pressão. E então as fibras foram trituradas em formações menores. 
No laboratório realizou-se o processo de mercerização, consistindo na imersão das fibras (160 g) em uma solução de 85 ml de hidróxido de sódio 5% p/v por 20m a 85 ° C, com agitação frequente. Em seguida foi realizada a lavagem em uma peneira, utilizando água destilada, com o intuito de amolecer as fibras e retirada de impurezas. (CORRADINI et al apud MORSYLEIDE, et al., 2009).
Posteriormente, houve a confecção da massa, que em conjunto com a fibra formará o tubete. Para o processo de produção da massa, foi utilizado um béquer de 1000 mL, no qual foi adicionado 150 ml de água destilada e aquecida até o aparecimento das primeiras bolhas, à 70 °C. Em seguida, foi introduzido 40 gramas de farinha de trigo, que foram pré-diluídas em 100 mL de água destilada por 4 minutos, foi necessária a utilização de um agitador mecânico para atingir um líquido mais homogêneo. 
Conforme a homogeneidade foi alcançada, foram adicionados 13 gramas de açúcar cristal e 9 gramas de bicarbonato de sódio, cujo objetivo é a obtenção de maior durabilidade e resistência a microrganismos (LINHARES JÚNIOR, 2016). 
Após a confecção da massa, o material foi modelado e levado para o processo de secagem, o qual foi realizado tanto de modo natural, quanto em estufa. Tal processo consistiu no revezamento entre estufa, durante 3 horas, a 105ºC, e de forma natural durante 12 horas. O processo de secagem foi realizado por duas vezes.
AVALIAÇÃO DAS PROPRIEDADES FÍSICAS E QUÍMICAS DO BIOTUBETE
Avaliar as características físicas do biotubete é importante para descobrir como ele se comportará quando aplicado ao campo. Portanto, alguns pontos fundamentais foram selecionados, como: solubilidade em água, umidade, espessura, biodegradabilidade e potencial hidrogeniônico (pH). 
Sendo assim, iniciou-se o processo de investigação das propriedades através do teste de solubilidade, que consistiu na dissolução do biotubete, com volume de 9xm³, em 200 mL de água destilada, durante 28 minutos, sob agitação constante, e temperatura de 200ºC. Verificando como o material se comportará na presença de água, apresentando dissolução completa ou não.
Por meio da solubilidade realizada, foi possível realizar a medição do potencial hidrogeniônico (pH), a medição foi realizada através de pHmetro, obtendo a ciência de acidez ou basicidade do biotubete.
Outro fator importante de medição é a verificação do teor de umidade, que foi desenvolvido por meio da pesagem do material, com base na Norma TAPP 412 MO-94, resultando em 18,7283 gramas de peso úmido, em seguida foi colocado na estufa, a 105ºC, durante duas horas, posteriormente foi ao dessecador por 40 minutos e então realizou-se novamente a pesagem da amostra, apresentando 15,5159 gramas de peso seco. 
O resultado do teor de umidade foi obtido pela seguinte equação:	
 (1)
A espessura do biotubete, foi medida com o auxílio de um micrômetro, com base na Norma TAPP 412 MO-94, essa avaliação proporciona o controle da uniformidade do material. Também foi realizado o teste de biodegradabilidade, onde um biotubete foi preenchido com terra vegetal e umedecido a cada 48 horas, com 10 mL de água, por 14 dias, tornando possível conhecer o tempo necessário para começar a biodegradação. 
REFERENCIAL TEÓRICO 
TECNOLOGIAS DE POLÍMEROS
Com o passar dos anos, a tecnologia está cada vez mais presente nos processos das organizações, proporcionando melhores resultados agregando maior satisfação dos clientespor atender as especificações e levar maior competitividade de mercado por meio da preocupação com a disponibilidade de materiais mais sustentáveis, com isso faz-se necessário adotar polímeros tecnologicamente sustentáveis. Segundo Lucas, Soares e Monteiro (2001), polímero define uma macromolécula que se refere a cadeias longas compostas pela repetição de outras menores definidas como monômeros formadas pelas reações de polimerização. Os polímeros podem ser naturais derivados de proteínas, polissacarídeos, entre outros ou sintéticos, como plásticos, produto do qual há alto consumo dos brasileiros e mundial. 
Considerando que os polímeros estão presentes em praticamente todos os setores existentes, tanto domésticos quanto industriais, é de extrema importância que medidas sustentáveis sejam tomadas, principalmente pelo fato de que, quanto maior a produção maior a geração de resíduo. 
Segundo George (2001, p. 01) apud Razera (2006):
A conscientização com relação a questões relacionadas ao impacto ambiental e desenvolvimento sustentável tem levado a renovação no interesse em materiais provenientes de fontes naturais, aumentando a introdução de novas matérias-primas e produtos.
Pelicano et al. (2009) relatam que há um crescimento gradativo durante os anos de polímeros biodegradáveis que estão fortalecendo o mercado mundial, com isso, dizem que em 2006, foram de18.400 toneladas utilizadas e no ano de 2007 passou-se a utilizar 24350 toneladas.
POLÍMEROS SUSTENTÁVEIS
O que são biopolímeros e os polímeros verdes?
Os biopolímeros são derivados de um polímero ou copolímero, “geralmente um carboidrato derivado de plantios comerciais de larga escala como cana-de-açúcar, milho, batata, trigo e beterraba; ou um óleo vegetal extraído de soja, girassol, palma ou outra planta oleaginosa” (PRADELLA, 2006). Já os polímeros “verdes” são polímeros semelhantes aos polímeros sintéticos de origem petroquímica, mas que empregam matérias-primas renováveis, como o etanol, obtido de cereais, do açúcar da cana ou mesmo da biomassa lignocelulósica (BASTOS (2007)). Ou seja, são caracterizados por serem produzidos a partir de fontes renováveis.
A seguir, o quando-1, é um comparativo entre as características dos Biopolímeros e dos Polímeros Verdes:
	CARACTERÍSTICAS
	Biopolímeros
	Polímeros “Verdes”
	Os biopolímeros podem apresentar três classificações básicas, diferindo na origem das suas matérias-primas e nos seus processos produtivos (CLARINVAL, 2005 apud RHIM et al., 2013): biopolímeros naturais (os quais são extraídos diretamente da natureza, podendo ser carboidratos de plantas, de origem animal ou vegetal), polímeros sintéticos biodegradáveis (são obtidos através de síntese química, seu monômero é produzido pelar fermentação de carboidratos, como o PLA) biopolímeros produzidos por fermentação microbiana (os microrganismos podem também ser modificados geneticamente, como o PHA). 
	Apresentam características físicas e químicas semelhantes aos polímeros convencionais, porém causam menor impacto ambiental em sua síntese, processamento e degradação. 
Brito et al. (2017), destacam o polietileno verde (PE verde) e o policloreto de vinila verde (PVC verde), onde esses materiais apresentam mesmas características dos materiais obtidos por fontes fósseis, apesar de serem provenientes de fontes renováveis, não são biodegradáveis. 
Quadro-1. Características dos Biopolímeros e Polímeros Verdes.
Fonte: Os autores, 2017. 
Um fator importante para que os biopolímeros saiam na frente dos polímeros provenientes do petróleo é que além de ser uma fonte renovável, também é biodegradável, portanto reduzirá o acúmulo de lixo plástico inapropriado, considerando o descarte que não é feito de forma correta e demoram dezenas de anos para se decompor. 
Infelizmente esses biopolímeros ainda apresentam grandes limitações, não podendo substituir completamente os polímeros convencionais. As pesquisas crescem diariamente para que sejam descobertas alternativas para substituição por completo desse material.
Polímeros Biodegradáveis e Polímeros de Amido 
Segundo a American Society for Testing and Materials, biodegradável é todo ou qualquer material que apresenta capacidade de sofrer decomposição em dióxido de carbono, água, metano, compostos inorgânicos ou biomassa, ocorrendo a ação enzimática de microrganismos o mecanismo predominante de decomposição. Para Mohanty (2005), esses materiais são derivados de três fontes principais: animal como proteínas, quitina e a quitosana; sintetizados por bactérias ou fontes naturais renováveis, como cana-de-açúcar, celulose, milho e batata. Ou seja, os polímeros biodegradáveis possuem ótima alternativa para substituir os resíduos plásticos que por sua vez são grandes vilões da natureza. Completamente orgânicos, os polímeros biodegradáveis não são nocivos ao meio ambiente (FRANCHETTI; MARCONATO, 2006). 
O Sistema de Informação Científica (2001), relata que o amido é encontrado em abundância e é compatível com outras matérias prima proporcionando assim a criação de produtos biodegradáveis, e tais características vem despertando nos últimos anos vem o interesse do mercado mundial por estes produtos ecologicamente corretos. Assim, Santos (2017), explana que o amido é um dos polissacarídeos mais abundantes no mundo, podendo ser proveniente de raízes e sementes como batata, batata-doce, trigo, mandioca, milho, aveia e arroz. A utilização do amido depende muito de suas propriedades físico-químicas que divergem entre si, e tais propriedades dependem de suas fontes botânica. Dentre os cereais, o trigo e o milho são os mais cultivados no mundo, e o amido é o elemento que está presente em maior quantidade na farinha.
Os polissacarídeos são compostos por elevada quantidade de monossacarídeos, representam os biopolímeros mais numerosos disponíveis na natureza, como por exemplo, a celulose, a quitina e o amido em primeiro lugar. O amido pode ser considerado um material extremamente versátil e eficiente para o uso nos polímeros (BELGACEM; GANDINO, 2008). Ou seja, A estrutura fundamental para a confecção de materiais biodegradáveis são os carboidratos, especificamente o amido, a celulose e a sacarose, levando em consideração suas particularidades e disponibilidade (MANTOVAVI; VACCARI apud HENRIQUE, 2002).
Segundo Dantas (2017) e Biotrigo Genética (2017), dentre os cereais, o trigo é o que menos necessita de água em seu cultivo, e ambiente com umidade relativa do ar de até 75% é favorável ao seu cultivo. Responsável por ocupar cerca de 20% de toda área cultivada no mundo, a produção do trigo resulta em cerca de 500 milhões de toneladas/ano no planeta. No Brasil, a área de cultivo do trigo neste ano foi de cerca de dois milhões de hectares, e a estimativa é que sejam produzidas mais de 5 milhões de toneladas.
Scheuer et al. (2011) comunica que o trigo é um cereal que atua como matéria-prima para diversos produtos, ocupando o primeiro lugar em volume ne produção mundial, no qual atrai iniciativas de investimentos em pesquisas, visando novas áreas de atuação e subprodutos. Sendo obtido a partir das espécies Triticum aestivum ou do gênero Triticum conhecidas (BRASIL, 2005).
Segundo Alves et al. (apud ABITRIGO, 2012), “a farinha produzida no Brasil em 2012, 55% foi destinada ao setor de panificação, 11% para usos domésticos, 17% para massas alimentícias, 13% para biscoitos e 4% para outros seguimentos como a produção de cola e uso na alimentação animal”.
3.2.3 Agregação dos Resíduos da Indústria Sucroalcooleira ao Polímero de Amido
Considerando que os produtos obtidos a partir do polímero de amido apresentam certa fragilidade, é incorporado ao amido materiais fibrosos, para torna-lo mais rígido, que são “polifásicos, distinguindo-se neles duas fases básicas, as fibras e a matriz em que as fibras estão incorporadas. A função principal das fibras é a de ser reforço mecânico da própria matriz, cuja característica é ser frágil” (JOHN E AGOPYAN, 1993). Segundo Bertotti (2009), fibras celulósicas como bagaçode cana-de-açúcar, sisal, banana, coco, madeira e juta, têm sido incorporadas em vários termoplásticos e termofixos como reforço ou carga.
Os produtos biodegradáveis são de grande importância para o desenvolvimento sustentável, além de proporcionar vantagens econômicas e ambientais. A utilização da cana de açúcar para processos biodegradáveis é extremamente importante, pois a utilização do bagaço na confecção de biopolímeros é favorável em todos os sentidos, considerando que não influenciará na fronteira agrícola ou indústria alimentícia. Além disso, seu uso é um reaproveitamento do que seria descartado, ou seja, aumentará a sustentabilidade ambiental e também a social da indústria sucroalcooleira (LOPES, 2010). 
Para obtenção do bagaço de cana de açúcar é necessário a retirado do caldo presente em sua estrutura no qual para uma tonelada é possível obter cerca de 280 kg de bagaço. No qual são descartados ou utilizados como forma geradora de energia para indústria (NASCIMENTO, 2007). 
Dias & Rowe (2013) dizem que o bagaço da cana de açúcar é vantajoso nesta situação por ser um subproduto produzido em larga escala no mercado atual, onde uma parte é descartada, consequentemente promove um baixo valor de aquisição, tornando atraente para ser utilizados em outros fins. Muitas empresas realizam descarte inadequado deste material, no entanto se o mesmo for reaproveitado minimizará os impactos ambientais. Produtos como a fibra de carbono e derivados das extrações da lignina do bagaço da cana já foram absorvidos pelo mercado atual, como também embalagens para mantimentos e combustíveis, consequentemente reduzindo os impactos ambientais.
Ao unir o PA com a fibra da cana de açúcar “que é empregada em vários outros seguimentos como os cosméticos, cimentos para melhoramento” (COSTA; BOCCHI, 2012), apresentará com a sua combinação dos componentes um material mais rígido seguindo modelo anterior de estrutura de polietileno. 
Novacana.Com (2017) diz que o Brasil é o líder no ranking mundial de produção de cana-de-açúcar, dentre os estados produtores, São Paulo lidera a lista. A estimativa é que na safra 2016/2017 sejam produzidas cerca de 691 milhões de toneladas, representando um aumento de 3,8% em relação à safra anterior. De acordo com o Portal Brasil (2016), no Brasil, as usinas produtoras de açúcar e etanol geralmente usam a fibra da cana-de-açúcar como fonte de alimentação para as caldeiras, que são responsáveis pela geração de energia elétrica e de calor usado no processamento e produção de açúcar e etanol
TECNOLOGIA DE TUBETES
A preocupação por controlar o aquecimento global tem acarretado estudos para obter menos poluição e materiais mais sustentáveis, com isso atravérs da tecnologia busca-se recursos naturais para melhorias no presente e garantia de qualidade de vida no futuro. Com isso, Iatauro (2004) diz que o mercado é composto por grandes centros varejista e fábricas, que utilizam de recipientes plásticos, sendo futuros lixos sólidos não renováveis, no qual são necessários vários anos para sua total degradação, provocando grande preocupação em torno deste assunto.
Em todos os setores encontram-se os plásticos, esses materiais representam considerável importância na indústria e na sociedade, considerando que são utilizados em diversas aplicações, desde produtos médico-hospitalares, embalagens até peças de alta tecnologia, como as usadas em equipamentos espaciais (SARDELLA, 2003). Podem causar muitos danos ao ambiente, pois demoram cerca de centenas de anos para se deteriorarem, trazendo muitos problemas para as pessoas e o meio ambiente. Como vão diretamente para o lixão, geram uma quantidade enorme de lixo (GORNI, 2003).
O crescimento na produção de polímeros, juntamente com a oscilação nos preços de sua matéria prima, traz incertezas à tona em sua comercialização, com isso se faz necessário uma possível substituição desse material.
Brito, et al. (2011), vendo os grandes impactos ambientais causados com a utilização de produtos provenientes de polímeros criados a partir do petróleo, considerados poluentes, não sendo biodegradáveis, os mesmos reforçam a criação, desenvolvimento e aperfeiçoamento de diversos tipos de polímeros biodegradáveis. 
Os polímeros não biodegradáveis elevam os níveis de preocupação com relação aos problemas ambientais, considerando a sua resistência à degradação. Tendo isso em vista, os pesquisadores e a indústria procuram alternativas com o intuito de reduzir os impactos ambientais provenientes pelo descarte inapropriado de produtos plásticos. As alternativas mais populares são as de reutilização e reciclagem, além da conscientização a respeito de descarte adequado. Com a agravação do problema, a produção e utilização de polímeros sustentáveis ficam mais visadas, devido a sua viabilidade técnica e econômica, devido sua viabilidade técnica e econômica, apresenta grande potencial de expansão (BRITO et al., 2011). Segundo Chandra (1998), o amido é uma alternativa viável para a produção de polímeros sustentáveis, devido a sua biodegradabilidade, baixo custo e disponibilidade.
A Inserção de Tubetes para o Plantio de Mudas de Plantas 
São inúmeros os benefícios relacionados às alternativas sustentáveis, principalmente quando os recursos são de baixo custo e proporcionam processos mais ‘limpos’, como a substituição do plástico por materiais biodegradáveis. Carneiro (1995), explica que muitos setores utilizam recursos não biodegradáveis e no setor agrícola não é diferente os plásticos também são utilizados. Porém, com o avanço do mercado na produção de mudas de plantas, medidas foram tomadas com a troca de sacolas plásticas por tubetes rígidos, possibilitamos a utilização de equipamentos mecânicos acelerando toda a produção.
A utilização de tubetes não-biodegradáveis, além de muito nocivos ao meio ambiente, requer um custo considerável com mão de obra, tanto no plantio quanto no reaproveitamento destes tubetes, ressaltando que são provenientes de fontes não renováveis. Cleiton, David e Oliveira (2005), retratam que no Brasil, indústrias no início da década de 70 passaram a utilizar tubetes como recipientes para facilitar a locomoção destas plantas desde os processos iniciais com implantação de substratos até o plantio. As principais mudas eram de espécies de rápido crescimento com fins comerciais, devido às suas vantagens operacionais, econômicas e biológicas. 
Os recipientes a base de plástico por ser rígido na maior parte dos processos podem vir causar restrição no crescimento radicular, não sendo viável para algumas espécies. (Reis et al, 1989). Pesquisas foram realizadas com o objetivo de minimizar as desvantagens das principais embalagens existentes, principalmente os referentes aos sacos plásticos, porém os resultados não foram satisfatórios (GOMES et al., 1981). Com isso, Gomes et al. (1991) atestam que nos últimos anos, mais de vinte modelos de recipientes foram testados para produção de mudas de essências florestais e, dentre esses, o que se destaca em termos de utilização são os sacos de polietileno e mais recentemente os tubetes de polietileno rígido (dibble-tube).
Com avaliações realizadas para buscar melhorias na implantação de recursos biodegradáveis, Viégas (2015) advoga que em testes de comparação realizados entre tubetes de polietileno e tubetes biodegradáveis, ficou comprovada a eficiência dos biotubetes em relação aos tubetes de polietileno. Em todos os cenários testados e analisados, as mudas de planta das espécies Schinus terebinthifolius, Handroanthus vellosoi e Esenbeckia leiocarpa levaram vantagem em seu crescimento e desenvolvimento nos tubetes biodegradáveis. Em todos os ciclos analisados, as variáveis foram maiores e consequentemente melhores nos recipientes biodegradáveis.
Existem vantagens técnicas que proporcionam eficácia nos processos com o uso do sistema de tubetes sendo: a possibilidade da formação do sistema radicial sem enovelamento e crescimento inicial mais rápido logo após o plantio, e ainda, facilidade operacional, como trabalharem qualquer condição climática, o que permite cumprir o cronograma de produção de mudas. No transporte, a quantidade de mudas por caminhão é de 5 a 6 vezes maior que no sistema de saco plástico, o peso de 2 a 2,5 vezes menor e o rendimento de plantio é 3 vezes maior (FAGUNDES; FIALHO apud SANTOS et al., 2000).
Gomes (2003) comunica que a utilização de recipiente para o início produtivo da planta é utilizada em larga escala, pois apresenta inúmeras vantagens, como o controle de fatores de nutrição e auxilio na prevenção de riscos que podem afetar as raízes das mudas, outro ponto positivo é a logística, no qual todas as suas etapas até o plantio sejam feitas sem nenhuma perda.
Apesar de existirem tubetes de vários tamanhos, a maioria dos viveiros florestais prefere os menores por serem mais baratos e por permitirem maior quantidade de mudas por unidade de área (DOMINGUEZ-LERENA et al., 2006). Existem diferentes tipos de recipientes para a produção de mudas, porém os mais utilizados são os saquinhos plásticos e tubetes, sendo eles biodegradáveis ou não (IATAURO, 2004).
Para Turssi (2010), citado por Conti, Neto e Arantes (2012), pontos favoráveis para o uso dos saquinhos ou tubetes menores são da capacidade em retenção natural de água, possuindo assim sua própria reserva de massa líquida, diferente dos tubetes de compostos derivados do petróleo que aproveitam de 15 a 20% de H2O, também por sua adaptação ao solo de forma imediata decorrente ao material ser biodegradável e as raízes das mudas que estão inseridas nos tubetes conseguirem atravessar o material e se firmar ao solo.
Os tubetes ou células de germinação disponíveis atualmente no mercado são
de derivados do petróleo como o polietileno e o poliestireno tipo isopor, um recurso não renovável (IATAURO, 2004). A sua degradação total tem tempo médio de 400 anos (FLORES et al, 2011). Mas, existem normas e recursos que atentam para o mercado de tubetes biodegradáveis, para proporcionar melhores eficiências nos plantios e menos poluentes ao meio ambiente.
MERCADO DE TUBETES BIODEGRADÁVEIS 
Segundo a ABNT Nº 15448-2 (2008), visando atingir uma rápida decomposição é utilizado tubete biodegradável que possui atividade de degradação causada por atividades biologia de ocorrência natural por ação enzimática.
Esses recipientes são caracterizados a partir de polímeros degradáveis, em que a degradação resulta primariamente da ação de microrganismos, tais como fungos, bactérias e algas de ocorrência natural, gerando CO2, CH4, componentes celulares e outros produtos, segundo estabelecido pela “American Standard for Testing and Methods” (ASTM-D-833). Ou de outro modo, são materiais que se degradam em dióxido de carbono, água e biomassa, como resultado da ação de organismos vivos ou enzimas (ROSA, 2004).
Alguns polímeros de diferentes matérias primas como a do milho, da mandioca, da batata ou trigo são definidos como polímero de amido, no qual podem substituir materiais como plásticos para diversas finalidades. Com isso o amido desses grãos e tubérculos é retirado e passa por um processo químico de desestabilização e rearranjo da cadeia de moléculas.
Atualmente, os tubetes de plástico (polietileno) são os recipientes mais utilizados em escala comercial na produção de mudas florestais, mas apresentam algumas desvantagens, as quais podem ser solucionadas com o uso de tubetes que possam ser plantados juntamente com as mudas no campo, tais como tubetes biodegradáveis (DIAS, 2011).
Devido aos danos causados pelo descarte inapropriado dos tubetes convencionais, torna-se viável a utilização de alternativas sustentáveis visando a preservação da natureza. De acordo com a Resolução CONAMA (no 01/1986), é considerado impacto ambiental toda e qualquer alteração física, química ou biológica realizada na natureza consequente de qualquer forma de matéria ou energia decorrente das ações humanas que de forma direta ou indireta afetaram a qualidade dos recursos naturais, a saúde, a segurança e o bem-estar da população, além das atividades sociais e econômicas.
Os biotubetes são uma alternativa sustentável com o objetivo de amenizar os impactos ambientais causados pelas ações do homem.
Iatauro (2004) relata que os tubetes biodegradáveis apresentam diversos pontos favoráveis como agregar adubo e/ou fitorreguladores decorrente da necessidade de cada muda, bem como a utilização de fungicidas e/ou bactericidas evitando ataques prejudiciais ao viveiro. Uma das vantagens mais relevantes é a diminuição do estresse das mudas em seu plantio onde não ocorre remoção do recipiente onde foi produzida. 
A utilização de tubetes biodegradáveis vem apresentando resultados favoráveis. Como prática na busca por melhorias sustentáveis e que favoreça na qualidade e nos processos, a empresa Fibria, líder mundial na produção de celulose de eucalipto desenvolveu uma nova tecnologia de tubete chamada Ellepot que utiliza de um papel degradável com o tempo evitando perdas de substrato ou de estresse da muda antes de ser plantado, com isso o tempo de plantio miniminiza diante que não é necessário à retirada do material de plastico antes da muda ser fixizada ao solo (CELULOSE ONLINE, 2016).
Os biotubetes são alternativas favoráveis ao meio ambiente e para as organizações que fazem o uso desse recurso, considerando que sua utilização, além de sustentável, oferta redução de custo de mão de obra, exatamente por não se fazer necessário o “retrabalho”, onde precise ocorrer o replantio da muda.
O quadro-2 comparativo a seguir apresenta as principais vantagens e desvantagens dos biotubetes e dos tubetes convencionais:
	BIOTUBETES
	TUBETES CONVENCIONAIS
	Vantagens
	Desvantagens
	Vantagens
	Desvantagens
	Derivados de fontes renováveis
	Material não reaproveitável
	Material com possibilidade de reaproveitamento
	Derivados de matéria exaurível
	Material biodegradável
	Investimento inicial com custo considerável
	Baixo custo
	Material não biodegradável
	Contribui na redução de resíduos plásticos
	Apresenta tempo de vida útil limitado
	Não apresenta limitações quanto ao tempo de vida útil
	Contribui no aumento de resíduos plásticos, considerando descarte inapropriado
Quadro-2. Vantagens e desvantagens da utilização dos biotubetes.
Fonte: Os autores, 2017. 
APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS E ANÁLISE DE DADOS 
Durante todo o processo de produção e confecção dos tubetes foi observado que três fatores afetavam diretamente seu resultado final que foram: a espessura da camada aplicada no molde, seu tempo de secagem, além da quantidade e condição física da fibra agregada. Quanto menor a camada aplicada ao molde, menor era a sua resistência e pior a sua formação final. O tempo de secagem foi um fator fundamental para a obtenção de um corpo mais rígido. Além da condição da fibra agregada, que foi definitiva para a obtenção de um tubete de boa consistência e melhor aparência.
Foram obtidos três diferentes tubetes biodegradáveis, que variaram de acordo com os fatores supracitados. Na Figura 1, pode-se observar as diferenças que os corpos apresentaram.
1º Tubete
2º Tubete
3º Tubete
Figura 1: Variação de resultados na confecção de tubetes biodegradáveis. 
Fonte: Os autores, 2017.
O primeiro tubete apresentou-se frágil e de coloração amarelo ouro. O segundo tubete, de melhor aparência e coloração amarronzada, apresenta melhor formação, porém ainda assim frágil. Já o terceiro corpo foi o que apresentou melhor aparência e resistência.
O tubete selecionado (Figura 2 – 3º Tubete), ou seja, o que obteve melhores condições foi submetido a avaliações físicas e químicas. Tais avaliações consistiram em: solubilidade, biodegradabilidade, umidade e medição de pH.
Figura 2: Tubete selecionado para submeter aos testes de eficiência.
A partir da solubilidade em água, o tubete em questão alcançou dissolução em partes do material, onde a fibra se decantou e demais materiais orgânicos ficaram em suspensão, obtendo três fases na solubilização. A solubilização é uma característica importante,pois além de permitir a identificação da presença ou ausência de grupos funcionais, ela também indica como o tubete se comportará na presença de água quando aplicado em campo. 
O pH foi medido com o auxílio de um pHmetro, obtendo o valor de 9,99 (Figura 3), ou seja, apresentou características alcalinas, que é necessária para que não haja contaminação do solo por aspectos ácido ou por enfraquecimento da raiz da muda.
Figura 3: Dissolução do tubete e medição de pH.
O cálculo realizado para a obtenção do teor de umidade foi realizado conforme a equação (1):
 
 
Figura 4: Apresentação dos pesos antes e após secagem,
Para obter a espessura do tubete, foram analisados três pontos diferentes da amostra, obtendo o maior valor na parte inferior e menor na parte intermediária do corpo. 
Os valores obtidos foram: para a parte inferior obteve 1838 micrômetros, na parte intermediária o resultado foi de 1446 micrômetros e na parte superior alcançou 1474 micrômetros, no qual demonstraram que o tubete apresente rigidez por todo material.
O teste de biodegradabilidade tem elevadíssima importância para o material, considerando que é o que realmente define se o tubete funciona ou não, tendo em vista que o objetivo é exatamente que ocorra a biodegradação. Portanto, o corpo em questão apresentou degradação aparente, conforme a Figura 5.
Figura 5: Tubete apresentando sinais de biodegradação.
Fonte: Os autores
CONCLUSÃO
A produção de tubetes convencionais tornou-se um grande problema devido ao seu descarte inapropriado e sua origem não renovável. Dadas às circunstâncias, a busca por meios que possam substituí-los são constantes. Visando essa situação, procurou-se desenvolver um biotube, com isso, através da pesquisa experimental chegou-se a resultados satisfatórios. As matérias primas fundamentais utilizadas, são de grande disponibilidade e baixo custo, o que atualmente busca-se para obtenção de lucros e que não haja agressão ao meio ambiente, assim os recursos foram eficientes e eficazes.
As avaliações físicas e químicas do material comprovaram que o corpo é realmente biodegradável, além de mostrar a capacidade de dissolução do material e competência. Logo, o artigo proposto evidencia que existem alternativas renováveis aos métodos originais utilizados para o desenvolvimento de mudas. Tais possibilidades que afetam diretamente nos impactos ambientais e socioeconômicos, considerando que reduz custos de produção e contribui com a sustentabilidade.
Portanto, através do estudo apresentado a utilização da fibra da cana-de-açúcar juntamente com a farinha de trigo, possibilita a substituição de tubetes convencionais e possibilita a incorporação em plantações e viveiros. Dessa forma, os tubetes produzidos podem ser testados em trabalhos futuros, para desenvolvimentos de diferentes espécies de plantas, mantendo a vantagem de ser um material biodegradável.
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