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Estudo da biodegradação de blendas de biopolímeros reforçados com fibras lignocelulósicas Aluno Thalita Janaine dos Santos Orientador Prof. Dr. Hamilton.

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1 Estudo da biodegradação de blendas de biopolímeros reforçados com fibras lignocelulósicas Aluno Thalita Janaine dos Santos Orientador Prof. Dr. Hamilton M. Viana 2009

2 Objetivo : Objetivo deste trabalho é avaliar o processo de degradação de tanto dos componentes quanto do compósito preparado a partir de uma blenda entre dois biopolímeros e fibras lignocelulósicas.

3 Justificativa: -Substituição de polímeros advindos do petróleo por polímeros advindos por fontes renováveis. - Destino pós consumo dos polímeros. - Desenvolvimento de um processo para a preparação de blendas com biopolimeros e utilização destas blendas na preparação de biocompósitos com fibras lignocelulósicas

4 Introdução: Atualmente os materiais poliméricos sintéticos estão presentes em todos os domínios de aplicações. Estas matérias primas são utilizadas por um período de tempo bastante curto e geram um volume de dejetos importante.

5 Diversos tipos de valorização de dejetos de materiais plásticos têm sido utilizados. - Valorização do material por reciclagem ou regeneração. - Valorização energética. - Valorização química. - Biodegradação.

6 Contexto industrial do estudo: As amostras de biocompósitos desenvolvidos neste projeto se situam no domínio da indústria - Automotiva - Embalagens alimentares - Construção Civil - Mercado de utensílios domésticos.

7 As pesquisas são focadas nos seguintes aspectos: - Pesquisa e desenvolvimento de novos polímeros biodegradáveis. - Pesquisa e desenvolvimento da utilização de fibras naturais.

8 - Desenvolvimento de métodos analíticos que permitam medir a biodegradabilidade dos compósitos. - Estudos técnico-econômicos e de marketing para os novos compósitos.

9 O processo de biodegradação De uma maneira geral,a biodegradação é definida com a decomposição/degradação das matérias orgânicas pelos microorganismos (bactérias enzimas, cogumelos e algas).

10 O processo bioquímico da biodegradação em condições aeróbicas e anaeróbicas é resumido pelas equações seguintes: Material + O 2 CO 2 + H 2 O + Biomassa + Resíduo Material + O 2 CO 2 + H 2 O + CH 4 + Biomassa + Resíduo

11 Os testes de biodegradação podem ser efetuados dentro de condições diversas: -Em presença ou em ausência de oxigênio. -Em meio sólido ou aquoso.

12 Os processos relativos à biodegradação são numerosos e complexos, mas duas etapas podem ser distintas. - A primeira etapa ou a degradação primária (ou parcial) corresponde às rupturas de cadeias. - A segunda etapa ou a degradação total corresponde à biodegradação propriamente dita.

13 Duas etapas do processo de biodegradação

14 A biodegradação dos materiais é influenciada por certo número de fatores. - Fatores biológicos da biodegradação. - Fatores físico-químicos do meio da biodegradação. - Estrutura e propriedade do substrato.

15 Teste de biodegradação. Para monitoramento do teste de biodegradação foram montados diversos sistemas iguais ao mostrados na figura a seguir.

16 - Recipiente (a) contém uma solução de hidróxido de bário Ba(OH) 2 4g/l. - Recipiente (b) contém solução de detergente enzimático + biopolimero. - Recipiente (c) contem uma solução de hidróxido de bário Ba(OH) 2 12g/l.

17 No processo proposto, o CO 2 gerado na biodegradação do polímero no recipiente B, foi coletado no recipiente C, também contendo solução de Ba(OH) 2, formando carbonato de bário, BaCO 3.

18 O monitoramento do sistema foi realizado durante alguns dias. Através da retrotitulação com ácido clorídrico HCl, 0,05 mol/L, a quantidade de CO 2 produzida na biodegradação e coletada no recipiente C foi então determinada. Como pode ser visualizado nas tabelas e graficos s seguir. Monitoramento

19 Foto de um dos experimentos realizados.

20 PLA ( 25,201g) (Branco Leitoso) – Inicio do teste 19/05/09 – 12:20 Horas. INÍCIO1ª titulação2ª titulação3ª titulação4ª titulação5ª titulação data19/5/2009 19/05/0919/5/200920/5/2009 horário12:2013:4915:2017:2009:4015:40 utilizando a solução nº12222 DELTA t001:2901:3102:0016:206:00 minutos204920 40 horas12131517915 Tempo acum.0,0001,4833,0005,00021,33327,333 Volume (mL)V1 =34,0534,4034,2014,7025,60 HCl 0,05 MV2= 34,0034,30 14,3525,70 gasto naVmédio=34,0334,3534,2514,5325,65 titulação.Vacumulado (mL) =0,0034,0368,38102,63117,15142,80 6ª titulação7ª titulação8ª titulação9ª titulação10ª titulação11ª titulação12ª titulação Data20/5/200921/5/2009 22/5/2009 23/5/2009 Horario20:4010:2516:2021:4009:3020:3013:00 Utilizando a solução n° 3344455 DELTA t20:4013:4505:5505:2011:5011:0016:30 Minutos4025204030 0 Horas2010162192013 Tempo acum.20,66734,41740,33345,66757,50068,50085,000 V126,156,5025,5021,9014,9016,2020,20 V226,006,6025,9522,1014,6016,4020,10 Vmédio26,086,5525,7322,0014,7516,3020,15 V Acum. (ml)26,0832,6358,3580,3595,10111,40131,55

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22 PHB-V (cristalino) ( 25,203g) – Inicio do teste 19/05/09 – 12:50 Horas. INÍCIO1ª titulação2ª titulação3ª titulação4ª titulação5ª titulação data19/5/2009 19/05/0919/5/200920/5/2009 horário12:5014:1215:4017:3009:4515:30 utilizando a solução nº11122 DELTA t0001:2201:2801:5016:15 minutos501240304530 horas12141517915 Tempo acum.0,0001,3672,8334,66720,91726,667 Volume (mL)V1 =32,3034,7035,1017,5025,70 HCl 0,05 MV2= 32,2034,5034,1517,4525,90 gasto naVmédio=32,2534,6034,6317,4825,80 titulação.Vacumulado (mL) =0,0032,2566,85101,48118,95144,75 6ª titulação7ª titulação8ª titulação9ª titulação10ª titulação11ª titulação12ª titulação Data20/5/200921/5/2009 22/5/2009 23/5/2009 Horario20:5010:3016:2521:3010:0020:2013:10 Utilizando a solução n° 3344455 DELTA t05:2013:4005:5505:0512:3010:2016:50 Minutos5030253002010 Horas20101621102013 Tempo acum.32,00045,66751,58356,66769,16779,50096,333 V127,5019,9029,0029,1018,9023,9021,90 V227,4519,3028,8029,1519,0024,0022,20 Vmédio27,4819,6028,9029,1318,9523,9522,05 V Acum. (ml)172,23191,83220,73249,85268,80292,75314,80

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24 PLA (12,039g) / PHB -V (12,030g) – Inicio do teste 19/05/09 – 14:20 Horas. INÍCIO1ª titulação2ª titulação3ª titulação4ª titulação5ª titulação data19/5/2009 19/05/0920/5/2009 horário14:2015:4017:4009:5015:3021:00 utilizando a solução nº11222 DELTA t0001:2002:0016:1005:40 minutos2040 50300 horas14151791521 Tempo acum.0,0001,3333,33319,50049,16754,667 Volume (mL)V1 =36,9035,50 31,9032,90 HCl 0,05 MV2= 36,8535,6535,6032,0033,00 gasto naVmédio=36,8835,583,0031,9532,95 titulação.Vacumulado (mL) =0,0036,8872,4575,45107,40140,35 6ª titulação7ª titulação8ª titulação9ª titulação10ª titulação11ª titulação12ª titulação Data21/5/2009 22/5/2009 23/5/2009 Horario10:3516:4021:3010:1020:3520:3020:20 Utilizando a solução n° 3344455 DELTA t13:3506:0504:5012:4010:2523:5523:50 Minutos35403010353020 Horas1016211020 Tempo acum.68,25098,333103,167115,833150,250174,167198,000 V126,6033,5029,7031,0033,5016,2034,90 V226,3033,2529,8031,3033,4016,4034,50 Vmédio26,4533,3829,7531,1533,4516,3034,70 V Acum. (ml)166,80200,18229,93261,08294,53310,83345,53

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26 Papelão ( 15,958g) – Inicio do teste 04/07/09 – 12:00 Horas. INÍCIO1ª titulação2ª titulação3ª titulação data4/7/2009 5/7/2009 horário12:0014:4018:1010:40 utilizando a solução nº 1 111 DELTA t 0 002:4003:30 minutos0401040 horas12141810 Tempo acum.0,0002,6676,16722,667 Volume (mL) V1 =32,5030,7017,20 HCl 0,05 M V2= 32,7530,4017,00 gasto na Vmédio=32,6330,5517,10 titulação. Vacumulado (mL) =0,0032,6363,1880,28 4ª titulação5ª titulação6ª titulação7ª titulação Data5/7/20096/7/2009 7/7/2009 Horario18:4511:5018:4013:30 Solução N°1223 DELTA t08:0517:0506:5018:50 minutos45504030 horas18111813 Tempo acum.30,75047,83354,66773,500 V1 =24,1014,8028,8014,90 V2= 23,8015,1029,0014,95 Vmédio=23,9514,9528,9014,93 Vacumulado (mL) =104,23119,18148,08163,00

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29 Conclusão: Os polímeros estudados neste experimento apresentam um grau de biodegradaçao alto, pois a geração de CO2 gerada de degradação dos mesmos e semelhante a quantidade de CO2 gerada na degradação do papelão que se trata de um material com grau de degradação alto e rápido.

30 Referências bibliográficas: www.sfc.frwww.sfc.fr: Production www.ademe.fr : Les plastiques D. Rutot, Ph. Dubois-Les (bio)polymères biodégradables : lenjeu de demain?, Chimie Nouvelle 86 (2004), 66-75 Directive 94/62/CEE : Emballage et déchets demballage NARDIN, M. Revue des composites et des matériaux avancés,16, 1, 2006 pp. 49-62. BUSNEL, F. ERIC, B. BAALEY, C. GROHENS, Y. Revue des composites et des matériaux avancés,16, 1, 2006 pp.75-87. SÈBE, G. Revue des composites et des matériaux avancés,16, 1, 2006 pp. 89-100. BRÉARD, J. BIZET, L. MONTRLAY, N. BALEY, C. Revue des composites et des matériaux avancés,16, 1, 2006 pp.101-103. GOUANVÉ, F. MARAIS,S. MÉTAYER, M. MORVAN, C. PONCIN-EPAILLARD, F. Revue des composites et des matériaux avancés,16, 1, 2006 pp. 115-128. L. Averous-Biodegradable Multiphase Systems Based on Plasticized Starch, Journal of macromolecular science, Vol. C44, No. 3 (2004), 231-274 www.ademe.frwww.ademe.fr : Etude du marché des matériaux biodégradables CCI Emballage info : Les emballages actifs (septembre 2003) www.ademe.frwww.ademe.fr : Biodégradabilité et matériaux polymères biodégradables


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