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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/ /05/0919/5/200920/5/2009 horário12:2013:4915:2017:2009:4015:40 utilizando a solução nº12222 DELTA t001:2901:3102:0016:206:00 minutos horas 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/ /5/ /5/2009 Horario20:4010:2516:2021:4009:3020:3013:00 Utilizando a solução n° DELTA t20:4013:4505:5505:2011:5011:0016:30 Minutos Horas 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/ /05/0919/5/200920/5/2009 horário12:5014:1215:4017:3009:4515:30 utilizando a solução nº11122 DELTA t0001:2201:2801:5016:15 minutos horas 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/ /5/ /5/2009 Horario20:5010:3016:2521:3010:0020:2013:10 Utilizando a solução n° DELTA t05:2013:4005:5505:0512:3010:2016:50 Minutos Horas 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/ /05/0920/5/2009 horário14:2015:4017:4009:5015:3021:00 utilizando a solução nº11222 DELTA t0001:2002:0016:1005:40 minutos horas 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/ /5/ /5/2009 Horario10:3516:4021:3010:1020:3520:3020:20 Utilizando a solução n° DELTA t13:3506:0504:5012:4010:2523:5523:50 Minutos Horas 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 DELTA t 0 002:4003:30 minutos horas 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 minutos horas 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: Production : Les plastiques D. Rutot, Ph. Dubois-Les (bio)polymères biodégradables : lenjeu de demain?, Chimie Nouvelle 86 (2004), Directive 94/62/CEE : Emballage et déchets demballage NARDIN, M. Revue des composites et des matériaux avancés,16, 1, 2006 pp BUSNEL, F. ERIC, B. BAALEY, C. GROHENS, Y. Revue des composites et des matériaux avancés,16, 1, 2006 pp SÈBE, G. Revue des composites et des matériaux avancés,16, 1, 2006 pp BRÉARD, J. BIZET, L. MONTRLAY, N. BALEY, C. Revue des composites et des matériaux avancés,16, 1, 2006 pp GOUANVÉ, F. MARAIS,S. MÉTAYER, M. MORVAN, C. PONCIN-EPAILLARD, F. Revue des composites et des matériaux avancés,16, 1, 2006 pp L. Averous-Biodegradable Multiphase Systems Based on Plasticized Starch, Journal of macromolecular science, Vol. C44, No. 3 (2004), : Etude du marché des matériaux biodégradables CCI Emballage info : Les emballages actifs (septembre 2003) : Biodégradabilité et matériaux polymères biodégradables


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