POLÍMEROS AMBIENTALMENTE DEGRADÁVEIS

INTRODUÇÃO

Em meados do século XX, colocou-se em evidência o que hoje é um dos materiais mais utilizados pelo homem: os polímeros. O grande consumo e o rápido descarte desses materiais, também chamados de plásticos, levantaram um questionamento: o que fazer com o material descartado? Os problemas gerados devido ao descarte são enormes, tais como assoreamento de rios, poluição ambiental, modificação do ecossistema, dentre outros. Em solução a essa grande preocupação ambiental, visto que, a degradação destes produtos em alguns casos, demora centenas de anos, alternativas começaram a ser estudadas e desenvolvidas. A reciclagem é uma das opções sugeridas, assim como a reutilização e incineração, mas ambas possuem pontos fracos, tal como a dificuldade e o trabalho de reciclar e como resultado ter matérias de baixo custo e desempenho. Uma alternativa interessante, que ocorre a rápidas taxas de degradação, assimilação e ecologicamente viável no gerenciamento de resíduos são os polímeros ambientalmente degradáveis (PAD’s), em que a degradabilidade deste material após seu uso permite que este retorne ao ciclo natural do carbono.

A grande preocupação mundial com o meio ambiente, seja com os recursos naturais ou com o efeito estufa e emissão de gases, coloca em questão a substituição das fontes não renováveis (petróleo) pelas fontes renováveis. Assim, tanto o gerenciamento de resíduos como a utilização dos recursos naturais são questões principais no desenvolvimento dos polímeros ambientalmente degradáveis.

POLÍMEROS AMBIENTALMENTE DEGRADÁVEIS (PAD’S)

A dificuldade dos polímeros sintéticos sofrerem degradação se deve ao fato de apresentarem boas propriedades, tais como: estabilidade estrutural, resistência química, e também boa resistência à deterioração biológica.

Já os polímeros ambientalmente degradáveis ou polímeros biodegradáveis são plásticos que passam por um processo natural de decomposição, facilitado por microorganismos através de mecanismos bioquímicos. Estes são conduzidos a formação de dióxido de carbono, água e biomassa celular, de forma a ser reabsorvido no processo sem produzir resíduos permanentes ou tóxicos. Os PAD’s podem ser divididos em polímeros sintéticos com grupos suscetíveis ao ataque enzimático, polímeros sintéticos onde uma carga natural (amido) é adicionada de forma a induzir a

biodegradação e em polímeros naturais, oriundos de fontes vegetais ou bacterianas.

- Polímeros Sintéticos

Feitos pelo homem e muito resistentes a degradação ambiental, os polímeros sintéticos são produzidos através de fontes não-renováveis, como o petróleo. Devido ao prejudicial efeito ambiental do convencional polímero sintético, alternativas têm sido buscadas para substituí-los por biopolímeros sintéticos, cuja biodegradação se dá por ação de microorganismos (fundos e bactérias) e suas enzimas. Os biopolímeros sintéticos são biodegradáveis por possuírem em sua cadeia a presença de cadeias carbônicas hidrolisáveis, tornando possível a ação das enzimas, ou quando há adição de uma carga natural (amido) em que a fragmentação do polímero se dá sobre ela.

- Polímeros Naturais

São polímeros oriundos da natureza e formados durante o crescimento de organismos vivos, através de reações de crescimento de cadeia a partir de monômeros ativados. Os mais abundantes polímeros naturais são: Polissacarídeos (como a celulose, polímero formado por glicose, principal componente da parece celular das plantas) e Proteínas. Vale ressaltar que apesar de se saber que os polímeros naturais são facilmente degradáveis pela natureza, existem exceções, em que seu composto polimérico é bem resistente e a taxa de degradação baixa o suficiente para não ser considerado biodegradável, como é o caso da Lignina e algumas madeiras utilizadas por terem boa resistência ao ambiente.

BIODEGRADAÇÃO

A biodegradação está relacionada com a ação de microorganismos, que dependem das condições do meio em que atuam. Além disso, a degradação química natural e fatores ambientais atuam conjuntamente. Há vários fatores ambientais que causam a degradação do polímero tais como luz (fotodegradação), calor (termodegradação), oxigênio (degradação oxidativa), água (hidrólise), poluição, microorganismos (biodegradação) como bactérias, algas, fungos etc., ação mecânica, vento, chuva, macroorganismos (insetos, caramujos etc.), entre outros. É comum encontrar um ou mais fatores atuando simultaneamente. Estudos in vitro e in vivo são realizados para minimizar efeitos de resíduos plásticos descartados no meio ambiente e aplicações médicas (aplicações essas também consideradas uma forma de degradação) de materiais poliméricos respectivamente. Já na área in vitro a revalorização do polímero depois do consumo deve ser feita por meio de reciclagem mecânica (ex. papel), reciclagem energética (bagaço da cana) ou por compostagem.

A compostagem é um processo bio-oxidativo controlado que, em condições adequadas de umidade, produz a degradação de resíduos heterogêneos por ação de uma flora bacteriana variada. Durante a compostagem, os microorganismos degradam aerobicamente parte da fração orgânica para produzir CO2, H2O e sais minerais, e a outra parte sofre um processo de humificação, resultando em um composto estável que possui características apropriadas para a utilização como biofertilizante. (Vlyssides e col., 1996; Tomati e col., 2000; Bertoldi e Schnappinger, 2001; Rosa e col., 2001).

Para que um produto seja considerado biodegradável é necessário que ele complete o ciclo do processo de decomposição em um período de 6 meses a 1 ano. Esse ciclo é considerado completo quando o processo leva a produção de CO2, H2O e outros produtos bioassimiláveis.

A degradação completa se dá ao alcançar duas etapas:

- Fragmentação

Esse primeiro estágio consiste na degradação do polímero em pequenas partes, suficientemente para que no próximo estágio possam servir de nutrientes para microorganismos. Leva ao desaparecimento visual do polímero.

-Mineralização

Nessa segunda etapa, os microorganismos utilizam energia das moléculas fragmentadas para seu crescimento. A partir desse processo os microorganismos produzem dióxido de carbono, água e uma pequena quantidade de biomassa, sendo essa transformação chamada de mineralização.

Vale ressaltar que se o material passar apenas pelo primeiro estágio não entrará na definição de ambientalmente degradável, pois no ambiente os fragmentos obtidos podem acumular na forma de “areia

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