Desenvolvimento e validação de método acelerado para avaliação de biodegradabilidade de polímeros

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Silva, Schana Andréia da
• Orientador(a): Cardozo, Nilo Sérgio Medeiros
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Polímeros biodegradáveis; Biodegradação; Métodos de avaliação
• Palavras-chave em Inglês: Biodegradable polymers; Accelerated biodegradation test; Bartha respirometer; Biostimulation; Kinetic modelling; Oxo-biodegradable plastics
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/277021

Polímeros naturais foram os primeiros materiais poliméricos utilizados pelo ser humano, até que foram desenvolvidos polímeros sintéticos, não-biodegradáveis, que acabaram se tornando um grande problema ambiental. Ilhas de plástico formadas nos oceanos, microplásticos presentes na água, em animais marinhos e até no sal de cozinha, são exemplos dos efeitos do consumo e descarte desenfreado de plásticos no mundo, principalmente os chamados de plásticos de uso único ou descartáveis. Neste contexto, polímeros biodegradáveis se apresentam como uma solução a este problema, tornando-se objeto de interesse de empresas e consumidores. A produção mundial de plásticos biodegradáveis atingiu 2,8 milhões de toneladas em 2022 e deve crescer para 4,5 milhões de toneladas em 2027, sendo a Europa o maior produtor, seguida pela Ásia, América do Norte e América do Sul. O crescente interesse no desenvolvimento de alternativas biodegradáveis traz também a necessidade por métodos confiáveis de avaliação desta propriedade, visando a comprovação do seu menor impacto ambiental. As normas ASTM D6400 e ISO 17088 apresentam os requisitos para classificar um polímero como biodegradável, além de estabelecer os testes respirométricos definidos pelas normas ASTM D5338 e ISO 14855, respectivamente, como métodos padronizados para determinação de biodegradabilidade. No entanto, o elevado custo de dispositivos e de execução, aliados ao longo tempo necessário para realização destes testes (45 a 180 dias), representam uma dificuldade relevante na avaliação da biodegradabilidade e acabam por elevar o custo e o tempo de desenvolvimento de polímeros biodegradáveis. Assim, o objeto de estudo desta pesquisa é o desenvolvimento de um método alternativo, mais rápido e mais simples, para a avaliação da biodegradabilidade de polímeros. O método proposto combina o uso de respirômetros Bartha e bioestimulação com extrato de levedura, visando acelerar o processo de biodegradação e ter uma resposta mais rápida do que os métodos padronizados. O método desenvolvido apresentou resultados coerentes com os dados da literatura, em menos tempo (28 dias), o que representa uma economia de 84,4% em tempo e custo de mão de obra de execução, além de uma necessidade de investimento cerca de 50% inferior. Após o estabelecimento do método, um estudo cinético do processo de biodegradação foi realizado para, através de modelagem matemática, estabelecer um modelo que se ajustasse aos dados obtidos por ambos os métodos e com isso permitir a busca de uma correlação entre os mesmos. Para isso, cinco modelos cinéticos de biodegradação descritos na literatura foram aplicados aos dados experimentais do método desenvolvido e aos dados coletados da literatura para os mesmos polímeros, testados de acordo com as normas padronizadas. Finalmente, o método foi empregado em produtos comercializados como oxibiodegradáveis, sendo realizados testes adicionais de degradação biótica e abiótica. Observaram-se diferenças mínimas nos níveis de degradação, destacando a necessidade urgente de uma avaliação mais abrangente da eficácia dos produtos oxibiodegradáveis e regulamentação do seu uso, uma vez que nenhum dos materiais testados demonstrou biodegradação satisfatória.