Polímeros Biodegradáveis e Oxibiodegradáveis

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TRABALHO DE PROCESSAMENTO DE POLÍMEROS I CURSO: POLÍMEROS | TURMA: POC 331 | PROF.ª: NATÁLIA
POLÍMEROS BIODEGRADÁVEIS E OXIBIODEGRADÁVEIS, BIOPOLÍMEROS E POLÍMEROS VERDES.
BIOPOLÍMEROS
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INTRODUÇÃO:
As questões ambientais tem sido o foco para o desenvolvimento sustentável, o qual engloba não só o meio ambiente mas também a sociedade. O consumidor, por sua vez, tem buscado produtos mais sustentáveis, embora boa parte deles não possuam práticas ecologicamente corretas. Nesse trabalho mostraremos as transformações decorrentes da preservação do meio ambiente e como elas afetaram a Indústria dos Polímeros.
BIOPOLÍMEROS
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CONCEITO DE DEGRADAÇÃO:
Entende-se por degradação qualquer deterioração ou destruição de um meio. Na indústria do polímero a degradação só é desejada quando o polímero (plástico) precisa ser descartado no meio ambiente, porém essa degradação deve evitar a poluição e destruição desse meio, é o que chamamos de biodegradação ou oxibiodegradação.
Em termos químicos, qualquer que seja a forma de degradação ou o tipo de classificação, a primeira etapa da degradação, iniciação, sempre está relacionada ao rompimento de uma ligação química covalente, seja ela na cadeia principal ou em grupo lateral.
DEGRADAÇÃO E MEIO AMBIENTE:
Mesmo havendo uma preocupação com as questões ambientais, o hábito de separar o lixo, por exemplo, mesmo sendo fácil, ainda é um desafio para a população, não só pela prática, mas também pela deficiência da coleta seletiva e a falta de postos coletores para que esse lixo seja descartado corretamente.
BIOPOLÍMEROS
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POLÍMEROS BIODEGRADÁVEIS.
BIOPOLÍMEROS
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POLÍMEROS BIODEGRADÁVEIS:
A biodegradação diz respeito ao processo de decomposição de materiais (sobretudo de origem orgânica) por ação de seres vivos. Um material biodegradável é “processado”, pelo menos parcialmente, por organismos – geralmente microscópicos – que utilizam esse material como alimento.
Nesse processo, o material original é alterado e, em geral, transformado em moléculas menores, em alguns casos em água e CO2.
Os microrganismos responsáveis pela biodegradação do polímero naturais e sintéticos são: bactérias, e os fungos, com suas respectivas enzimas.
Figura 1. Processo de Biodegradação de um PET biodegradável após 80 dias. Foto: http://profcarlaquimica.blogspot.com.br/2010/09/plastico-biodegradavel-o-lixo- urbano-e.html
BIOPOLÍMEROS
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COMO OCORRE A BIODEGRADAÇÃO DOS POLÍMEROS?
Existem três elementos indispensáveis para o processo de biodegradação de polímeros no estado sólido. Estes são:
ORGANISMOS
AMBIENTE
SUBSTRATO
POLÍMEROS BIODEGRADÁVEIS:
BIOPOLÍMEROS
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POLÍMEROS BIODEGRADÁVEIS:
BIODEGRADAÇÃO ANAERÓBICA E AERÓBICA.
Figura 2. Equação química do processo de biodegradação dos polímeros em condições anaeróbicas e aeróbicas. http://www.plastico.com.br/revista/pm423/tecnica/tecnica01.html
BIOPOLÍMEROS
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POLÍMEROS BIODEGRADÁVEIS:
Figura 3. MEI, L.H.I.; MARIANI, P.D.S.C. Visão geral sobre polímeros ou plásticos ambientalmente degradáveis (PADs). 1 ed. Campinas: Editora e Gráfica Flamboyant, 2005. v. 1. 41 p.
BIOPOLÍMEROS
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POLÍMEROS BIODEGRADÁVEIS NATURAIS:
Polímeros formados durante o ciclo de crescimento de organismos vivos são, então, denominados polímeros naturais. Sua síntese envolve, geralmente, reações catalisadas por enzimas e reações de crescimento de cadeia a partir de monômeros ativados, que são formados dentro das células por processos metabólicos complexos.
POLISSACARÍDEOS
ÁCIDOS ALGÍNICOS
POLIPEPTÍDIOS NATURAIS
POLIÉSTERES BACTERIANOS
BIOPOLÍMEROS
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POLÍMEROS BIODEGRADÁVEIS:
Experimento com copo biodegradável, duração de 80 dias para se biodegradar por completo:
Figura 4. http://musickeiros-changeworld.blogspot.com.br/
BIOPOLÍMEROS
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POLÍMEROS OXIBIODEGRADÁVEIS.
BIOPOLÍMEROS
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POLÍMEROS OXIBIODEGRADÁVEIS:
Polímeros oxibiodegradáveis são aqueles que sofrem degradação resultante de fenômenos oxidativos e mediados por células tanto de modo simultâneo como sucessivo.
MAS AS SACOLAS OXIBIODEGRADÁVEIS É O MESMO QUE SACOLAS BIODEGRADÁVEIS?
Figura 5. Polímero Biodegradável após 64 dias no meio ambiente.
Figura 6. Sacola Oxibiodegradável após 1 ano no meio ambiente.
BIOPOLÍMEROS
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POLÍMEROS OXIBIODEGRADÁVEIS:
Experimento de um ano com uma sacola oxi-biodegradável:
24 de maio de 2009
01 de junho de 2009
29 de junho de 2009
22 de novembro de 2009
24 de dezembro de 2009
BIOPOLÍMEROS
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POLÍMEROS OXIBIODEGRADÁVEIS:
14 de março de 2010
Figura 7. Processo de degradação da sacolabiodegradável. Fonte: http://www.queroserverde.com.br/2010/03/experimento-de-um-ano- com-uma-sacola.html
BIOPOLÍMEROS
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POLÍMEROS OXIBIODEGRADÁVEIS:
COMO OCORRE A DEGRADAÇÃO DOS POLÍMEROS OXIBIODEGRADÁVEIS?
O processo de oxibiodegradação funciona da seguinte maneira: para que ele degrade antes do plástico convencional, adiciona-se, na composição desse tipo de plástico, aditivos anti-oxidantes e pró- oxidantes, que garantem a oxidação do plástico. Isto significa que a sua decomposição no ambiente é acelerada: ao invés de 400 anos, o processo de degradação dura, aproximadamente, 18 meses.
Figura 8. Etapas da "Oxi-biodegradação". Redução do tamanho das partículas que não são vistas a olho nu.
BIOPOLÍMEROS
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BIOPOLÍMEROS.
BIOPOLÍMEROS
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BIOPOLÍMEROS:
Os biopolímeros são polímeros ou copolímeros produzidos a partir de matérias-primas de fontes renováveis, como: milho, cana-de-açúcar, celulose, quitina, e outras. Esses são assim conhecidos, por possuírem um ciclo de vida mais curto comparado com os fósseis que demoram milhares de anos para se formar. Estes polímeros também podem ser considerados como polímeros verdes por possuírem características semelhantes.
ORIGEM BACTERIANA
BIOPOLÍMEROS
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BIOPOLÍMEROS:
FONTE ANIMAL
Figura 10. http://www.polymar.com.br/pagina.php?diretorio=ped/&menu=0&cod_secao=30&arquivo=quitina.php
BIOPOLÍMEROS
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BIOPOLÍMEROS:
FONTE VEGETAL
Figura 5. http://gracieteoliveira.pbworks.com/w/page/50091415/A%2520c%25C3%25A9lula.
AMIDO DE BATATA
AMIDO DE MILHO
AMIDO DE ARROZ
BIOPOLÍMEROS
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BIOPOLÍMEROS:
Dentre os principais biopolímeros estão:
POLILACTATO (PLA): Produzido a partir do ácido lácticofeito por bactérias. Um caldo "açucarado" de fontes como melaço, açúcar de beterraba ou soro de leite recebe bactérias que fermentam o líquido e produzem ácido láctico. Por processos químicos, esse ácido é transformado em plástico.
USO - Como matéria-prima para embalagens, principalmente as destinadas a proteger produtos secos.
POLÍMEROS DE AMIDO (PA): Produzido a partir do milho, da batata, do trigo ou da mandioca. O amido desses vegetais é retirado e passa por um processo químico de desestabilização e rearranjo da cadeia de moléculas, formando um material plástico.
USO - Principalmente para a fabricação de sacos de lixo e material para preencher embalagens.
POLIHIDROXIALCANOATO (PHA): Produzido por bactérias que se alimentam de cana-de-açúcar, milho e óleo vegetal. Num biorreator, sob determinadas condições químicas, as bactérias alimentadas fabricam polímeros, que ficam armazenados em suas células.
USO - Por ser biocompatível - não rejeitado pelo corpo humano -, é muito utilizado na área médica para fios de suturas e próteses.
BIOPOLÍMEROS
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BIOPOLÍMEROS:
Experimento com biopolímero. Biodegradação completa de aproximadamente 52 dias:
Figura 11. http://pt.scribd.com/doc/37570405/Bioplastico
BIOPOLÍMEROS
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BIOPOLÍMEROS:
COMO OCORRE A DEGRADAÇÃO DOS BIOPOLÍMEROS?
BIOPOLÍMEROS
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POLÍMEROS VERDES.
BIOPOLÍMEROS
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POLÍMEROS VERDES:
Polímeros verdes são polímeros produzidos com matérias primas provenientes de fontes renováveis naturais, tais como: milho, batata, trigo, beterraba, cana- de-açúcar, celulose, etc. Produzem menor impacto ambiental que os polímeros convencionais. Possuem características semelhantes ao dos biopolímeros.
O polietileno verde (PE) é um exemplo bem comum de polímeros verdes, ou biopolímero, e tem ganhado espaço na Indústria dos Plásticos. 1 tonelada de polietileno verde captura até 2,5 toneladas de CO2.
Figura 12. Esquema de produção do PE através da cana-de-açúcar. http://www.braskem.com.br/plasticoverde/im-green.html
BIOPOLÍMEROS
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POLÍMEROS VERDES:
PROCESSO DE PRODUÇÃO DO POLIETILEO VERDE (PE VERDE).
ETANOL
ETANOL
ETENO
CATALISADOR
REATOR
PÓ
GRÂNULOS
Figura 13. Esquema de produção do PE VERDE através da cana-de-açúcar. http://www.braskem.com.br/plasticoverde/im-green.html
BIOPOLÍMEROS
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O biopolietileno possui características equivalentes às do polietileno convencional, podendo ser empregado em diversas aplicações. Com o eteno verde, é possível produzir todos os tipos de polietileno: PEAD (polietileno de alta densidade), PEBD (polietileno de baixa densidade), PEUAPM (polietileno de ultra-alto peso molecular) e PEBDL (polietileno de baixa densidade linear), com 100% de matéria-prima renovável.
POLÍMEROS VERDES:
PEAD	PEBD	PEUAPM	PEBDL
O polietileno é o tipo de plástico mais utilizado no mundo. Sua aplicação é bem ampla, o que contribui para sua larga utilização. O polietileno verde possui as mesmas características do PE de origem fóssil, ele possui a mesma gama de aplicações. Entre as mais conhecidas são a área automotiva, de cosméticos, de embalagens, brinquedos, higiene e limpeza, entre outros
BIOPOLÍMEROS
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POLÍMEROS E O MEIO AMBIENTE.
BIOPOLÍMEROS
1970
Ambas as empresas começaram a envasar seus produtos em garrafas plásticas o que colaborou para a popularização dessas embalagens.
Não biodegradáveis	Descarte inadequado
(500 anos)
Problemas ambientais
BIOPOLÍMEROS
70 kg de plástico por ano
10 kg de plástico por ano
38 kg de plástico por ano
Só no estado de são Paulo
1200 tonelada por dia de lixo plástico.
BIOPOLÍMEROS
Bioplásticos x Plásticos biodegradáveis
Nem todo bioplástico é biodegradável;
Nem todo plástico biodegradável é um bioplástico;
Bioplástico: São aqueles elaborados a partir de fontes renováveis, alternativas ao petróleo
Plásticos Biodegradáveis: São aqueles que podem ser totalmente reabsorvidas pelo meio- ambiente, sendo necessária uma estrutura química compatível com os processos de decomposição, que pode ser resultante da ação de micróbios, fungos, bactérias, ou baseados em princípios ativos como a oxidegradação, quando o processo é um resultado da ação catalítica com o oxigênio, ou mesmo a degradação fotoquímica, pelo efeito da luz solar
BIOPOLÍMEROS
Produção de Bioplástico
Os primeiros apareceram em 1926 através da descoberta do poli(hidroxibutirato) [PHB] pesquisador francês Maurice Lemoigne, do Instituto Pasteur;
Obtenção de bioplástico a partir de bactérias;
Maurice Lemoigne
31
Bacteria produtora de PHB
BIOPOLÍMEROS
Produção de Bioplástico.
Obtenção de PHB em duas etapas:
1. fermentativa: Constitui a primeira etapa, onde o microorganismo metaboliza o açúcar
 disponível e acumula o PHB no interior da célula, como fonte de reserva;
2. Dowstream: Onde o polímero acumulado no interior do microorganismo é extraído e 
purificado até a obtenção do produto final sólido e seco, pronto para ser utilizado nos
processos de transformação de termoplásticos
BIOPOLÍMEROS
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O plástico é responsável por grandes volumes de lixo de degradação lenta, mas, ao substituir materiais de origem vegetal, reduz a destruição de florestas e, por ser leve, o seu transporte economiza combustível, A sua combustão gera mais energia do que a do carvão, embora cause poluição. A reciclagem avança, mas tem custo elevado, devido à tributação, entre outros motivos
POLÍMEROS E O MEIO AMBIENTE:
Figura 14. Tempo em que os principais materiais poliméricos demoram a se degradarem no meio ambiente. Fonte: http://www.alunosonline.com.br/quimica/polimeros-poluicao-lixo.html
BIOPOLÍMEROS
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POLÍMEROS E O MEIO AMBIENTE:
MERCADO DE POLÍMERO VERDE NO BRASIL. (DADOS IBGE)
Figura 14. Brito et al,. Revista eletrônica de materiais e processos v. 6.2, p. 127-139, 2011.
BIOPOLÍMEROS
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POLÍMEROS E O MEIO AMBIENTE:
DIAGRAMA DE PRODUÇÃO E DEGRADAÇÃO DOS POLÍMEROS.
BIOPOLÍMERO
POLÍMERO BIODEGRADÁVEL
Degradado pela Biomassa
Não degradado pela Biomassa
Produzido pelo homem
Monômero de fonte natural
Monômero de
outras fontes
POLÍMERO VERDE
Polímero produzido pela natureza
BIOPOLÍMEROS
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