AGNELLI, J. A. M.

FRANCHETTI, S. M. M.

MATTOSO, L. H. C.

PEREIRA, R. C. T.

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BIODEGRADAÇÃO DE BLENDAS DE POlÍMEROS: BIODEGRADÁVEL ESINTÉTICOR. C. T1,3. Pereira, S. M. M. Franchetti', J. A. M. Agnelli2, l. H. C. Mattoso"Av 24A, 1515, CEP 13506-900 R. Claro, SP, Brasil e-mail:rejpereira@hotmail.com.1UNESP- R. Claro, Inst. Biociências, Depto.de Bioq. e Microbioloqia," UFSCar,Depto. Eng. de Mat. - DEMa, 3 Embrapa - CNPDIA - S. Carlos.RESUMOO grande uso de materiais poliméricos, atualmente, aliado ao extenso tempo dedurabilidade destes no ambiente, tem estimulado o estudo de métodos quepossibilitem uma redução da quantidade de material plástico descartado. Entre estesmétodos tem sido motivo de muito interesse a biodegradação de polímeros. Emnosso estudo utilizamos blendas compostas por um polímero biodegradável (poli(f3-hidroxibutirato-co-valerato) - PHB-V ou poli(caprolactona) - PCL) em concentraçãomajoritária e um polímero sintético polipropileno - PP em concentração minoritária.Estas blendas foram preparadas usando reometria de torque, seguida pelaprensagem e fusão dos filmes, com posterior biotratamento, usando meio de culturacontendo um fungo de solo. A caracterização foi feita utilizado-se MEV e FTIR. Osfilmes biotratados dos homopolímeros PP, PCL e PHB- V sofrem alteraçõesmorfológicas diferentes das blendas de PCUPP e PHB- V/PP, mostrando a influenciade um polímero sobre o outro. O FTlR apresentou mudanças na faixa da carbonila ede grupos C-O-C dos poliésteres.Palavras-Chave: PP, PHB-V, PCl, CBECIMAT, Biodegradação, fungoINTRODUÇÃOPolímeros sintéticos têm se tornado tecnologicamente importantes desde1940 e a indústria de embalagens tem sido revolucionada pelas poliolefinas,18° CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 24 a 28 de Novembro de 2008, Porto de Galinhas, PE, Brasil.10456tais como: polietileno (PE), polipropileno (PP), poliestireno (PS), poli(tereftalatode etileno) (PET), e poli (cloreto de vinila) (PVC) (1).Apesar dos grandes avanços na síntese, manufatura e processamentodestes materiais, dois grandes problemas ainda confrontam a indústria: o usode produtos químicos não renováveis e o acúmulo de resíduos destes materiais(1)o problema do lixo plástico tornou-se crucial nos últimos anos,especialmente com relação aos problemas ambientais (2), o que levou a umaumento do interesse no desenvolvimento de polímeros degradáveis (3), devidoa fatores, tais como, o grande espaço ocupado pelos lixões no ambiente, danosà vida marinha devido aos plásticos descartados e danos gerais ao meioambiente (4). Alguns polímeros são degradáveis na presença de oxigênio eradiação ultravioleta, porém este processo é extremamente lento (3).Entre os poliésteres biodegradáveis, mais estudados estão os: poli ácidoglicólico (PGA), poli ácido lático (PLA), poli caprolactona (PCL), poli ácidohidroxibutírico (PHB), poli ácido hidroxivalérico (PHV), polidioxanona, poli ácidomaleico e os poli orto ésteres (4). A mistura de polímeros biodegradáveis(blendas) se torna um método viável de reduzir o custo total do material epermite a modificação tanto das propriedades, como das taxas de degradação(1,5)Neste trabalho, será dado enfoque à biodegradação de algumas blendasde polímeros biodegradáveis como PHB-V e PCL, com o polímero sintético PP,em quantidade minoritária.MATERIAIS E MÉTODOSTodos os polímeros foram doados pelo Prof. J. A. M. Agnelli, do DEMA,UFSCar, PCL - Solvay (K6800), PHB-V, da PHB Industrial S.A e PP, da SuzanoPetroquímica S.A. (TS 6100 e EP 200K)O fungo de solo, Phanerochaete chrysosporium Burds, foi doado pela seção deMicologia e Liquenologia do Instituto de Botânica - SP e classificado na coleção doInstituto como: CCB478.O Meio de cultura utilizado foi: Sabouraud (SD) e Malte - líquido: 10g/Lpeptona (Difco), 40 g/L glucose e 20g/L de malte.18° CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 24 a 28 de Novembro de 2008, Porto de Galinhas, PE, Brasil.10457Os filmes finos das blendas contendo 80% em massa do polímerobiodegradável (PHB-V ou PCL) e 20% em massa do PP foram preparadosutilizando-se um misturador interno (reômetro de Torque - Haake), composterior prensagem e fusão, utilizando a prensa hidráulica com aquecimento.Estes filmes foram submetidos ao biotratamento em um meio de culturacontendo o fungo Phanerochaete chrysosporium Burds, por 4 meses e emestufa B.O.D., com temperatura controlada (28-30° C).A caracterização morfológica e estrutural destes filmes, antes e após obiotratamento, foi feita através de técnicas como microscopia eletrônica devarredura (MEV) e FTIR.RESULTADOS E DISCUSSÃOAtravés da microscopia eletrônica de varredura (MEV) o filme do homopolímeroPP apresenta alguns domínios aglomerados (Fig 1-B), que parecem indicar início dedegradação, em comparação com o filme original (Fig 1-A). O filme de PHB-V torna-se bastante quebradiço (Fig. 2), sugerindo degradação, o que torna o material maisporoso e frágil, concordando com resultados da literatura'". No MEV das blendas dePHB-V/PP (80/20 % em massa) (Figura 3), verificam-se mudanças morfológicas nasuperfície do filme, após o biotratamento (Fig. 3-B), neste caso, há evidência, dedescamação do material, isto é, perdas de camadas de PHB-V, como na titeratura'".A blenda biotratada não se apresentou quebradiça como o filme de PHB-Vbiotratado, sugerindo que a presença de PP na blenda tornou-a mais resistente.O MEV do filme de PCL biotratado apresentou mudanças morfológicas, com apresença de bolhas (em relevo) (Fig. 4-8). O filme da blenda de PCLlPP apresentougrande rugosidade (Fig. 5-B), com a presença de domínios em relevo, o que éindício de degradação, em relação ao original (Fig. 5-A). A presença do PP leva àmudanças morfológicas, tanto na matriz original como na biotratada (diferente dofilme de PCL biotratado). Isto talvez, se deva a não compatibilidade entre os doispolímeros, cujas cadeias são muito diferentes.18° CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 24 a 28 de Novembro de 2008, Porto de Galinhas, PE, Brasil.10458Figura 1. Micrografias eletrônicas de varredura dos filmes de Polipropileno (PP)A) antes do biotratamento e B) após o biotramento.Figura 2. Micrografias eletrônicas de varredura dos filmes de PHB-V (PHB-V)A) antes do biotratamento e B) após o biotramento18° CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais. 24 a 28 de Novembro de 2008, Porto de Galinhas, PE, Brasil.10459Figura 3. Micrografias eletrônicas de varredura dos filmes de PHB-V/PP (80:20)A) antes do biotratamento e B- após o biotramentoFigura 4. Micrografias eletrônicas de varredura dos filmes de PCL (PCL)A) antes do biotratamento e B) após o biotratamento18° CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 24 a 28 de Novembro de 2008, Porto de Galinhas, PE, Brasil.10460Figura 5. Micrografias eletrônicas de varredura dos filmes das blendas de PCLlPP(80:20) antes do biotratamento (à direita) e após o biotramento (à esquerda).Algumas outras evidências de degradação de filmes de PCL foram verificadas,através das análises de FTIR, especialmente mudanças na faixa da carbonila em1730 crn', resultados semelhantes aos da literatura'". O PHB-V biotratado, mostraalterações na faixa de 1100 a 1200 cm', relativas às vibrações de grupos C-O-C(resultados ainda não publicados).CONCLUSÕESConclui-se que ocorrem mudanças morfológicas de macrofase de PP, PCL ePHB-V, considerando-se sinais de domínios em relevo (PP e PCL) e de liberação decamadas do filme (PHB-V). Outras evidências de degradação também foramcomprovadas através das medidas de FTIR (mudanças nas vibrações de bandas deC=O e C-O-C, na faixa de 1700 crn-' e 1100 a 1200 cm', respectivamente). Apresença do PP dificulta a biodegradação do polímera biodegradável (PHB-V)AGRADECIMENTOSÀ Fapesp, Praf. Dr. Marco Aurélio de Paoli, Léa, Luiza B. de Oliveira Rodrigues,Adriana, Suely e Ronaldo.18° CBECiMat- Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 24 a 28 de Novembro de 2008, Porto de Galinhas, PE, Brasil.10461REFERÊNCIAS1.AMASS, W.; AMASS, A; TIGHE, B. Featured Article - A review of BiodegradablePolymers: Uses, Current Oevelopments in the Synthesis and characterization ofBiodegradable Polyesters, Blends of Biodegradable Polymers and Recent Advanceson Biodegradation Studies. Po/ymer /nternationa/, vA7, p.89-144, 1998.2.YOSHII, F.; OARWIS, O.; MITOMO, H.; MAKUUCHI, K. Croslinking of POIY(E-caprolactone) by radiation technique and its biodegradability. Radiation Physicsand Chemistry, v.57, pA17 -420, 2000.3.TJONG, S.C.; XU, Y.; MENG, Y.Z. Compatibility and degradation of blends ofpoly(caprolactone)-poly(ethylene glycol)block copolymer and polyproprylene.Po/ymer, vAO, p.3703-3710, 1999.4.DARWIS, O.; MITOMO, H.; ENJOJI, T.; YOSHII, F.; MAKUUCHI, K. Enzymaticdegradation of radiation crosslinked polyte-caprotactone). Po/ymer Degradation andStability, v.62, p.259-265, 1998.5.MEI, l. H. 1., in: Biomateriais: Fundamentos & Aplicações, ORÉFICE, R. L., etai, Cultura Médica, Rio de Janeiro, RJ, Brasil, 2006.7. CORRÊA, M.C.S., ROSA, O.S., AGNElLl, J. A M., NASCENTE, P.AP. Surfacecomposition and ,morphology of poly (3-hydroxybutyrate) exposed to biodegradation,Po/ymer Testing, v. 27, pA47-452, 2008.7. ROSA, O. S. Degradação - um ensaio com polímeros. Editora Universitária SãoFrancisco, 2003.8. CAMPOS, A, MARTINS-FRANCHETTI, S. M., MARCONATO, J.C., AGNElLl, J.A M., MONTEIRO, M. R. Biodegradation of Blend Films in Soil and Soil withChorume. I. PVC/PCL. Research Journal of BioTechnology, v.2,n. 4, p.20-25,2007.BIOOEGRAOATION OF POl YMER BlENOS: BIOOEGRAOABlE ANO SYNTHETICABSTRACTThe large use of plastics in the world generates a large amount of waste whichpersists around 200 years in the environment. To minimize this effect is important tosearch some new polymer materiais: the blends of biodegradable polymers with18° CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 24 a 28 de Novembro de 2008, Porto de Galinhas, PE, Brasil.10462synthetic polymers. It is a large area that needs a intensive research to investigatethe blends properties and its behavior face to the different treatments to aim at thebiodegradation. The blends used in this work were: some biodegradable polymerssuch as: poly(3-hydroxybutyrate-co-~-valerate) (PHB-V) and polyte-polycaprolactone)(PCl) with a synthetic polymer, polypropylene (PP), in lower concentration Theseblends were prepared using a internal mixer (Torque Rheometer), and pressed andmelted. These films will be submitted to fungus biotreatment. The films analysesbefore and after the treatments will be carried out by Fourier Transform Infrared(FTIR) and Scanning Eletronic Microscopy (SEM). The biotreated films underwentmorphogical alterations different of the modifications of PCLlPP and PHB-V blends,showing the influence of a polymer upon the other ones. FTIR presented changes incarbonyl and C-O-C groups of the polyesters.Key-words: PP, PHB-V. PCl, CBECIMAT, Biodegradation, fungus.18° CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais. 24 a 28 de Novembro de 2008. Porto de Galinhas. PE. Brasil.10463

Biodegradação de blendas de polímeros: biodegradável e sintético.

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