Estudio y Analisis Del Moldeo Por Inyeccion de Materiales Polimericos Termoplasticos
TCC- Analise da oxibiodegradação de filmes polimericos por respirometria Kátia Carlise Birck...
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UNIVERSIDADE LUTERANA DO BRASIL - ULBRA
ÁREA DE TECNOLOGIA E COMPUTAÇÃO
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA
KÁTIA CARLISE BIRCK
ANÁLISE DA OXIBIODEGRADAÇÃO DE FILMES POLIMÉRICOS POR
RESPIROMETRIA
Canoas
2009
UNIVERSIDADE LUTERANA DO BRASIL - ULBRA
ÁREA DE TECNOLOGIA E COMPUTAÇÃO
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA
KÁTIA CARLISE BIRCK
ANÁLISE DA OXIBIODEGRADAÇÃO DE FILMES POLIMÉRICOS POR
RESPIROMETRIA
Trabalho de Conclusão de Curso (TCC)
apresentado ao Curso de Engenharia Química
da Universidade Luterana do Brasil.
Orientador: Prof. Rubens Zolar da Cunha Gehlen, M.Sc.
Canoas
2009
KÁTIA CARLISE BIRCK
ANÁLISE DA OXIBIODEGRADAÇÃO DE FILMES POLIMÉRICOS POR
RESPIROMETRIA
Este trabalho de Conclusão foi apresentado e aprovado na disciplina de
Trabalho de Conclusão do curso de Engenharia Química como exigência do Curso
de Engenharia Química da Universidade Luterana do Brasil para obtenção do título
de Engenheiro Químico.
Canoas, dezembro de 2009.
Prof. Marino José Greco, M.Sc.
Coordenador do curso de Engenharia Química/de Plásticos
Prof. Luis Sidnei B. Machado, Eng.
Coordenador do Trabalho de Conclusão de Curso
Orientador: Prof. Rubens Zolar da Cunha Gehlen, M.Sc.
Banca Examinadora:
Prof. Luis Sidinei B. Machado Prof. Martha Fogliati .L.Richter, Dra
Canoas
2009
DEDICATÓRIA
“Dedico aos meus irmãos, Nádia e Luiz
pelos momentos de descontração e alegrias.”
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus por estar sempre me iluminando, aos meus
pais e aos meus queridos irmãos pelos momentos felizes que compartilhamos.
Aos meus familiares e amigos que sempre me ajudaram e acreditam no meu
sucesso.
Agradeço aos meus colegas e professores com quem convivi e pelo
aprendizado; e em especial ao meu orientador Prof. Rubens Zolar da Cunha Gehlen
e ao Prof. Telmo Franscisco Ojeda por compartilhar todo o seu conhecimento para a
realização deste estudo.
RESUMO
Neste trabalho, foram comparados os efeitos degradativos de diferentes tempos de exposição de polímeros oxibiodegradáveis (sacolas de supermercado), em dois tipos de inóculos (latosolo e latosolo/composto), através da técnica de respirometria. Através de análises instrumentais e de pesquisas bibliográficas, foram levantados dados de tempo de exposição versus taxa de biodegradação com e sem umidade.
A metodologia usada mostrou ser sensível o bastante para a avaliação dos materiais testados, assim como para os materiais de degradação mais rápida.
Palavras-chave: Meio ambiente, plástico, engenharia, oxibiodegradável, técnica de respirometria.
ABSTRACT
In this work, the degradation effects from different times of exhibition of oxo-biodegradable polymer were compared (supermarket bags), in two inoculums types (latosoil and latosoil/compound), through the respirometry technique. Through instrumental analyses and of bibliographical researches, data of time of exhibition versus biodegradation tax with and without humidity were obtained and defined.
The used methodology showed to be sensitive enough for the evaluation of the tested materials, as well as for the materials of faster degradation.
Keywords: Environment, plastic, engineering, oxo-biodegradable, the respirometry technique.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Reação de polimerização do etileno. .........................................................14
Figura 2: Plataformas de exposição de amostras das sacolas de polietileno com
aditivo oxibiodegradantes..........................................................................................18
Figura 3: Célula respirométrica. ................................................................................19
Figura 4: Titulação das amostras. .............................................................................20
Figura 5: Amostras de polietileno degradadas com seus respectivos tempos de
exposição. .................................................................................................................21
Figura 6: Mineralização das amostras de polietileno oxibiodegradáveis em meio
latosolo. .....................................................................................................................21
Figura 7: Mineralização das amostras de polietileno oxibiodegradáveis em meio
latosolo com celulose. ...............................................................................................22
Figura 8: Mineralização das amostras de polietileno oxibiodegradáveis meio
latosolo/composto. ....................................................................................................23
Figura 9: Mineralização das amostras de polietileno oxibiodegradáveis meio
latosolo/composto com celulose................................................................................23
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Separação das amostras oxibidegradantes para avaliação da
mineralização. ...........................................................................................................18
Tabela 2: Mineralização das amostras de polietileno oxibiodegradáveis em meio
latosolo......................................................................................................................22
Tabela 3: Mineralização das amostras de polietileno oxibiodegradáveis em meio
latosolo/composto .....................................................................................................24
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO..........................................................................................................10
1 OBJETIVOS.......................................................................................................12
1.1 OBJETIVO GERAL.........................................................................................12
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ..........................................................................12
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA..............................................................................13
2.1 OXIBIODEGRADAÇÃO..................................................................................13
2.2 POLÍMERO.....................................................................................................14
2.3 POLÍMERO DEGRADÁVEL ...........................................................................15
2.4 POLÍMERO BIODEGRADÁVEL .....................................................................15
2.5 POLÍMERO OXIBIODEGRADÁVEL...............................................................15
2.6 TESTES OXIBIODEGRADÁVEIS ..................................................................16
3 MATERIAIS E MÉTODOS.................................................................................17
3.1 MATERIAIS ....................................................................................................17
3.2 MÉTODO........................................................................................................17
3.3 MONTAGEM DAS CÉLULAS.........................................................................19
3.4 AVALIAÇÃO DA OXIBIODEGRADAÇÃO.......................................................19
4 RESULTADOS ..................................................................................................21
CONCLUSÕES.........................................................................................................25
REFERÊNCIAS CONSULTADAS ............................................................................27
INTRODUÇÃO
Desde o início do século passado até os dias de hoje, o uso dos polímeros vem
aumentado muito no mundo todo. Mais de 100 milhões de toneladas ao ano de
plásticos são produzidos. Isso ocorre devido às ótimas propriedades da maioria dos
polímeros como durabilidade, baixo densidade, longa vida, excelente
processabilidade e ainda aliado ao baixo custo de produção destes materiais,
consequentemente é grande a quantidade de resíduos descartados no meio
ambiente. Cerca de 20% do volume total produzido é descartado.
Os plásticos já se tornaram parte da vida diária, suas infinitas utilizações
mudaram nossas vidas, mas foram desenvolvidos sem ter em mente o grande
problema gerador: o seu descarte. Os numerosos produtos diariamente usados, e
geralmente descartáveis, somam-se ao problema da poluição ambiental.
O principal descarte na natureza são as sacolas plásticas de supermercados.
Elas já são parte da sociedade moderna, levando e acondicionando o que o
consumidor deseja transportar dentro delas.
No Brasil estima-se a produção de aproximadamente 210 mil toneladas ao ano
de plástico-filme, usado principalmente para a fabricação de sacolas de
supermercado (OXIBIO, 2009).
A falta de educação da população que as utilizam faz com que as mesmas sejam
comuns entre as paisagens, rios e córregos de cidades em todos os países.
Nos últimos anos vários países em todo o mundo têm reconhecido à
necessidade de reduzir a quantidade de materiais plásticos desperdiçados e
descartados, além de incentivarem a reciclagem, que apesar de depender, em
grande parte da coleta e seleção do produto, e apesar de grande parte dos
11
municípios brasileiros possuírem algum tipo de coleta seletiva, não atingem a
totalidade de recicláveis. Sendo assim o interesse na utilização de produtos que
tenham a origem vegetal e a produção de materiais, principalmente plásticos com
caráter biodegradável tem se intensificado como política em diversos setores da
sociedade (DERVAL, 2001).
O impacto causado no meio ambiente pela produção de resíduos sólidos tem
levado governo e sociedade a buscarem alternativas para minimizar a degradação
da natureza e aumentar o bem-estar da sociedade como um todo, porém a grande
dificuldade encontrada é causada pelo consumo descontrolado de produtos não
duráveis e muitas vezes sintéticos onde dificulta a disposição final.
Os produtos sintéticos como, por exemplo, o polietileno de alta densidade
(PEAD), utilizado em sacolas plásticas são de difícil degradação e leva séculos para
que esse processo ocorra porque esses polímeros sintéticos são considerados
inertes ao ataque imediato de microorganismos (PASSINATO, 2007).
Uma nova tendência na indústria de embalagens surge e se denomina
oxibiodegradação, atualmente existem no mercado diversas resinas biodegradáveis
com diferentes características e propriedades, porém com a mesma finalidade, a
degradação rápida. Há um crescimento considerável no mercado de embalagens
biodegradáveis no Brasil e no mundo (QMCWEB, 2009).
12
1 OBJETIVOS
Em função da crescente importância no uso e no descarte de sacolas plásticas
de supermercados, este trabalho tem como objetivo realizar um estudo comparativo
da taxa de degradação dessas sacolas com aditivo oxibiodegradante.
1.1 OBJETIVO GERAL
Neste contexto, o objetivo geral é comparar o comportamento degradativo de
polímeros oxibiodegradantes (sacolas de supermercado), com diferentes tempos de
exposição aos agentes degradantes: calor, vento, oxigênio e umidade, através de
sua taxa biodegradação, obtida pela técnica de respirometria.
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Para tanto, como objetivos específicos podem ser mencionados:
Caracterizar a oxibiodegração de filmes poliméricos;
estudar a oxibiodegradação;
relacionar o comportamento degradativo com a matéria polimérica;
testar a adequação da metodologia de análise de oxibiodegradação empregada;
avaliar os resultados obtidos no método do projeto.
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 OXIBIODEGRADAÇÃO
O processo de oxibiodegradação consiste na modificação física, química e
biológica de materiais, fazendo que ao final do processo sejam liberados água,
carbono e biomassa (IBAW, 2009).
A oxibiodegradação pode ser descrita como um processo irreversível, que leva a
uma alteração da estrutura do material. É caracterizada tipicamente pela alteração
de propriedades como integridade, peso molecular, estrutura, resistência mecânica.
Essas alterações podem ser chamadas simplesmente de fragmentação, sendo que
o processo que consiste nesta modificação física ou química é percebido pela ação
de microrganismos, sob as condições de calor, luz, umidade, nutrientes orgânicos e
minerais adequados (KTISTI, 2005).
É sabido que a oxibiodegradação não depende somente de microrganismos, pois
é necessário levar em consideração o meio complexo onde as reações ocorrem e
também considerar todos os parâmetros físicos (condições climáticas), composição
química da água, do solo, do ar e os parâmetros biológicos como a ação dos
animais, vegetais e microrganismos.
Um plástico oxibiodegradável é degradado por um processo de dois estágios. No
primeiro estágio o plástico é convertido em fragmentos pela reação com oxigênio
(O2) do ar através da oxidação. Em seguida essas moléculas oxidadas são
biodegradadas, ou seja, convertida em dióxido de carbono (CO2), água (H2O) e
biomassa por microrganismos. Quando exposto ao calor, luz ou estresse esse
processo de decomposição é acelerado, fazendo com que as moléculas tornam-se
muito menores à medida que reagem com o oxigênio, como resultado, os
fragmentos do filme tornam-se solúveis em água e o crescimento de
microorganismos neles leva à formação de dióxido de carbono, água e biomassa por
processos microbiológicos convencionais, elementos esses que são parte do
biociclo normal.
Os estágios comentados anteriormente podem ser representados conforme as
reações abaixo.
1) -[CH2-CH2]n- + O2 � nCH2O
2) nCH2O + microrganismos + O2 � nCO2 + nH2O + biomassa
14
Todos os compostos químicos possuem massa molar. A H2O possui massa
molar igual a 18 g mol-1 e o CO2 tem como massa molar 44 g mol-1, já uma molécula
de polietileno comum tem massa molar média maior que 300.000 g mol-1. Por esse
motivo há a dificuldade de os microrganismos atacarem e conseguirem romper as
ligações do polietileno, por exemplo (OJEDA, 2008).
O aditivo oxibiodegradável utilizado para a fabricação de plásticos
oxibiodegradáveis funciona decompondo as ligações de carbono no plástico,
gerando a uma diminuição da massa molar, e ao final uma perda de resistência.
A degradação ocorre fazendo com que as moléculas do plástico sejam
quebradas, facilitando o consumo por microrganismos, ocorrendo então a
biodegradação. Com a ajuda do oxigênio do ar acontece a oxidação desses
polímeros e assim consequentemente a oxibiodegradação.
2.2 POLÍMERO
Polímeros são substâncias de alta massa molecular e por isso são chamados de
macromoléculas, proveniente do encadeiamento de moléculas pequenas, essas
macromoléculas são cadeias compostas pela repetição de uma unidade básica,
chamada de mero. Em uma cadeia polimérica, os meros estão dispostos um após o
outro, como pérolas num colar. Uma macromolécula assume formato muito
semelhante ao de um cordão.
A partir disto, pode-se fazer uma analogia: as moléculas de um polímero estão
dispostas de uma maneira muito semelhantes a um novelo de lã. É difícil extrair um
fio de um novelo de lã. Também é difícil remover uma molécula de uma porção de
plástico, pois as cadeias ligam-se umas as outras. A Figura 1 mostra um exemplo de
mero, o etileno, que após a reação de polimerização é designado polietileno.
Figura 1: Reação de polimerização do etileno.
Dentro da classe dos polímeros podemos classificá-los em naturais e sintéticos.
Os polímeros naturais são polímeros que já existem na natureza. Dentre os mais
importantes estão a borracha natural, os carboidratos (celulose, amido, glicogênio
etc), as proteínas (existente em todos os seres vivos) e os ácidos nucléicos
Polimerização
Etileno Polietileno
15
(existentes no núcleo das células vivas e responsáveis pelas características
genéticas dos seres vivos).
Os polímeros sintéticos são polímeros fabricados pelo homem, a partir de
moléculas simples. Estes compostos, em sua maioria, são produzidos a partir da
nafta petroquímica. Dentre os polímeros sintéticos estão o nylon, o polietileno, o
policloreto de vinila (PVC), entre outros (MICHAELI, 1995).
2.3 POLÍMERO DEGRADÁVEL
“Plástico elaborado para sofrer uma mudança significativa em sua estrutura
química sob condições ambientais específicas, resultando na perda de algumas
propriedades que podem variar medidas através de testes apropriados para o
plástico e sua aplicação, em um período que determina a sua classificação” (ASTM
D883-99) - American Society for Testing and Materials.
A degradação de um polímero ocorre pela mudança da sua estrutura química
com o tempo, devido, principalmente, aos efeitos do calor, da luz e da tensão
mecânica, acompanhadas de alterações nas propriedades mecânicas e/ou estéticas
(SCOTT, 1999).
2.4 POLÍMERO BIODEGRADÁVEL
“Plástico degradável no qual a degradação resulta da ação de microorganismos
encontrados na natureza, como bactérias, fungos e algas” (American Society for
Testing and Materials - ASTM D883-99).
Muitos polímeros sintéticos podem ser biodegradáveis desde que seja
adicionado algum aditivo biodegradante. Nesta situação estes polímeros podem ser
utilizados como fonte de carbono e energia por microrganismos convertendo os
compostos orgânicos em CO2, água e biomassa.
A biodegradação de polímeros biodegradáveis, em geral, ocorre com a
colonização de sua superfície por microrganismos, com a formação de biofilme. A
biodegradação é afetada pelas condições ambientais, pelas características do
polímero e pelo potencial metabólico dos microrganismos (FUNVERDE, 2009).
2.5 POLÍMERO OXIBIODEGRADÁVEL
Polímeros oxibiodegradáveis são materiais poliméricos termoplásticos misturados
com aditivos pró-degradantes, que se degradam inicialmente por um processo
oxidativo, tornando-se subsequentemente aptos à biodegradação. Também é
16
possível produzir polímeros oxibiodegradáveis sem misturá-los com aditivos
convencionais obtidos de fontes não renováveis (petróleo, gás natural, carvão), mas
com moléculas contendo estruturas facilmente oxidáveis, tais como carbonilas e
insaturações (KUMAR et al., 2006).
Os microorganismos (fungos, bactérias etc.) não desenvolvem enzimas que
possam “digerir” polímeros de moléculas grandes como o polietileno. Os mesmos
podem sofrer degradação oxidativa (com ação de radiação ultravioleta e/ou calor)
para formar grupos oxigenados mais facilmente metabolizáveis por microrganismos
(OJEDA, 2008).
É um processo em dois estágios no qual, primeiramente, o plástico é convertido
por uma reação com oxigênio do ar em fragmentos moleculares solúveis em água.
Em um segundo momento, essas moléculas oxidadas menores são biodegradadas,
ou seja, convertidas pelos microorganismos em CO2, H2O e biomassa.
2.6 TESTES OXIBIODEGRADÁVEIS
Há diversas técnicas onde estudos comprovam a eficiência do aditivo utilizado
nos plásticos oxibiodegradáveis. O mais eficiente é a biodegradação aeróbica pela
técnica por respirometria, baseada pela norma American Standard Testing Material -
ASTM D 5338-98, 2003.
A American Standart for Testing and Methods (ASTM) tem proposto vários
métodos de análise e acompanhamento da biodegradação dos polímeros. Entre
eles, destacam-se a Determinação da Biodegradação Aeróbia dos Plásticos e
Exposição dos Plásticos a um Ambiente Simulado de Solo. Esses métodos de
análise da biodegradação aeróbia, propostos pela ASTM, são baseados no Teste de
Sturm. Este tipo de ensaio é tido como sendo o mais confiável para a avaliação da
biodegradabilidade de um polímero em meio microbiano ativo. A produção de CO2
na biodegradação do polímero é considerada um parâmetro importante do processo.
A produção de CO2 em função do tempo constitui uma fase, mas não a única, para
obtenção de informações sobre a biodegradação do polímero. Entre os meios
propostos como inoculantes para a avaliação da biodegradação de polímeros
encontramos: lodo ativado, solo compostado, composto orgânico, entre outros.
3 MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 MATERIAIS
Para a execução deste projeto foram utilizados os seguintes materiais:
• Polipropileno sem aditivo ultravioleta;
• plataformas;
• frascos herméticos de 0,5 dm3;
• composto estabilizado;
• solo (latosolo);
• perlita;
• polietileno aditivado com pró-oxidante;
• celulose;
• água destilada e deionizada;
• solução de NaOH a 0,25 mol dm-3;
• solução de HCl 0,25 mol dm-3;
• solução de BaCl2;
• fenolftaleína;
• tris (hidróximetil)-amino-metano;
• copos de poliestireno;
• estufa de circulação interna;
• bureta;
• espátula.
3.2 MÉTODO
As amostras de filmes poliméricos aditivados com substâncias pró-degradantes
foram obtidas diretamente do mercado (sacolas de supermercado), utilizadas em
escala experimental em São Paulo, com 15 µm de espessura.
As sacolas aditivadas foram recortadas lateralmente, abertas e inseridas em
“envelopes” transparentes de polipropileno (PP) sem aditivo ultravioleta de forma
que 90% dos raios solares ultrapassavam o PP atingindo a amostra. As amostras
foram expostas na condição de umidade ambiente natural ou de umidade saturada,
a qual foi obtida através de sprays regulares de água destilada, permanecendo
sempre água residual no fundo dos envelopes, para garantir o ambiente de
saturação de umidade. Os “envelopes” foram abertos semanalmente, para aeração
18
por algumas horas. Os mesmos foram substituídos por novos em intervalos de 1 a 2
meses, conforme a sua condição física. A exposição das sacolas ao sol e ao vento
foi realizada em plataformas com ângulo de 30º com o solo conforme Figura 2. A
temperatura mínima registrada no período foi de 1 ºC e a máxima foi de 36 ºC.
Figura 2: Plataformas de exposição de amostras das sacolas de polietileno com aditivo
oxibiodegradantes.
As amostras utilizadas foram separadas para a montagem das células
respirométricas e avaliação da oxibiodegradação conforme tabela 1 abaixo.
Tabela 1: Separação das amostras oxibidegradantes para avaliação da mineralização.
Amostra / condição Classificação
0 meses
Parte verde das sacolas de
polietileno com aditivo pró-
oxidante
0 meses, sem umidade
3 meses, sem umidade
3 meses, com umidade
6 meses, sem umidade
6 meses, com umidade
9 meses, sem umidade
9 meses, com umidade
12 meses, sem umidade
12 meses, com umidade
Partes brancas da sacola de
polietileno com aditivo pró-
oxidante
Como as sacolas apresentam áreas de impressão, foram separadas as partes
verdes para avaliar sua biodegradabilidade já que o pigmento verde contém
ftalocianina, substância que possui características semelhantes à clorofila presente
nas folhas verdes.
19
3.3 MONTAGEM DAS CÉLULAS
Para a montagem das células respirométricas foram utilizados frascos herméticos
de 0,5 dm3, foram adicionados 5,00 g (base seca) de composto estabilizado e de
solo como inóculo; 5,00 g de perlita; 0,830 g do polímero a ser biodegradado
(celulose ou polietileno aditivado com pró-oxidante, após o prévio período de
intemperismo); e 10,83 g de água deionizada.
Na experiência com solos, a biodegradação dos polímeros se estendeu por 32
dias, a 25 ± 2ºC. Observada a baixa biodegradação de todos os polímeros, inclusive
da celulose (padrão positivo), foram, então, adicionados, sobre os polímeros e os
solos, 5,00 g de composto (base seca), 5,00 g de perlita e 10,00 g de água destilada
e deionizada, e a temperatura foi elevada para 58ºC (± 2).
A biodegradação passou a ocorrer em ambiente de solo/composto (1:1),
misturados com perlita, isto é, na proporção final de solo/composto/perlita - 1:1:2, e
continuou por 80 dias, onde o latosolo foi coletado na estrada Marau – Passo Fundo
– RS e o composto no Lomba do Pinheiro – Porto Alegre – RS.
A Figura 3 mostra a preparação das amostras, bem como as etapas de sua
montagem.
Figura 3: Célula respirométrica.
3.4 AVALIAÇÃO DA OXIBIODEGRADAÇÃO
Para a avaliação da oxibiodegradação foi utilizada solução de hidróxido de sódio
(NaOH) a 0,25 mol dm-3, para captura de dióxido de carbono (CO2), foi
acondicionada em copos de poliestireno (20,00 mL de solução por copo), dentro dos
frascos herméticos. A solução de ácido clorídrico (HCl) (Merck) 0,25 mol dm-3 foi
padronizada com tris (hidróximetil)-amino-metano (Merck), sendo utilizada para
titular as soluções de NaOH dos copos. Os frascos herméticos foram mantidos em
estufa de circulação interna e controle eletrônico de temperatura.
Amostra Na estufa Preparo
20
A cada dois dias, os frascos foram abertos para aeração e titulação da solução
de NaOH em bureta. Para a titulação, eram adicionados 1 a 3 mL de solução de
cloreto de bário (BaCl2) na solução de NaOH para precipitar o carbonato de sódio
(Na2CO3) formado. Fenolftaleína foi utilizada como indicador.
Uma vez por semana, os materiais dispostos no frasco eram homogeneizados
com ajuda de uma espátula, sendo ainda corrigida a quantidade de água dos
biômetros, quando necessário.
O teor de CO2 obtido para as amostras a partir da titulação foi diminuído do teor
de CO2 médio encontrado para os três frascos com composto, perlita e água, mas
sem amostra de polímero (também conhecidos como "branco" ou "testemunho").
Como padrão positivo, de uso normal para validar o teste com polímeros
biodegradáveis, foi empregado a celulose micronizada. A mineralização a CO2 do
carbono presente no polímero foi calculada pela fórmula:
onde:
(C-CO2): massa de carbono transformado em CO2;
C1: massa de carbono presente na amostra no início do experimento.
Os testes foram realizados com três repetições de amostras, calculando-se
valores médios.
A Figura 4 mostra a titulação das amostras conforme descrito acima.
Figura 4: Titulação das amostras.
Todas as etapas experimentais descritas foram realizadas nas dependências do
Centro Petroquímico de Pesquisa e Desenvolvimento - CEPPED ULBRA – Canoas –
RS.
4 RESULTADOS
Depois de realizado o estudo os resultados encontrado foram:
Inicialmente, as amostras de polietileno degradaram de forma fragmentada
conforme mostrado na Figura 5 no tempo indicado.
Figura 5: Amostras de polietileno degradadas com seus respectivos tempos de exposição.
No estudo com latosolo (solo mais comum no Brasil) em ambiente a 25ºC foram
obtidos os resultados mostrados nas Figuras 6 e 7 e na tabela 1.
Biodegradação de Sacolas Oxibiodegradáveis
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
-1 4 9 14 19 24 29 34
Tempo, dias
CO
2 ev
olu
ído
, C %
Área Verde, 0 meses 0 meses 3 meses, sem umidade 6 meses, sem umidade 9 meses, sem umidade
12 meses, sem umidade 3 meses, com umidade 6 meses, com umidade 9 meses, com umidade 12 meses, com umidade
Figura 6: Mineralização das amostras de polietileno oxibiodegradáveis em meio latosolo.
0 meses 6 meses 12 meses
22
Biodegradação de Sacolas Oxibiodegradáveis
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
-1 4 9 14 19 24 29 34
Tempo, dias
CO
2 ev
olu
ído
, C %
Celulose Área Verde, 0 meses 0 meses 3 meses, sem umidade
6 meses, sem umidade 9 meses, sem umidade 12 meses, sem umidade 3 meses, com umidade
6 meses, com umidade 9 meses, com umidade 12 meses, com umidade
Figura 7: Mineralização das amostras de polietileno oxibiodegradáveis em meio latosolo com
celulose.
Tabela 2: Mineralização das amostras de polietileno oxibiodegradáveis em meio latosolo
Amostra Condição Biodegradação,
%C 32 dias
1 Celulose 3,09
2 0 meses, partes verdes 1,15
3 0 meses, sem umidade -0,17
4 3 meses, sem umidade 0,40
5 3 meses, com umidade 0,09
6 6 meses, sem umidade 0,06
7 6 meses, com umidade 0,04
8 9 meses, sem umidade 0,25
9 9 meses, com umidade 0,08
10 12 meses, sem umidade 0,17
11 12 meses, com umidade 0,19
Já para a oxibiodegradação em meio latosolo/composto em ambiente saturado
os resultados são apresentados na Figura 8, Figura 9 e na tabela 3.
23
Respirometria de Filmes Oxibiodegradáveis
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
6,5
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
Tempo, dias
Bio
deg
rad
ação
, %C
0 meses, partes verdes 0 meses, sem umidade 3 meses, sem umidade 6 meses, sem umidade 9 meses, sem umidade
12 meses, sem umidade 3 meses, com umidade 6 meses, com umidade 9 meses, com umidade 12 meses, com umidade
Figura 8: Mineralização das amostras de polietileno oxibiodegradáveis meio latosolo/composto.
Respirometria de Filmes Oxibiodegradáveis
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
Tempo, dias
Bio
deg
rad
ação
, %C
celulose 0 meses, partes verdes 0 meses, sem umidade 3 meses, sem umidade
6 meses, sem umidade 9 meses, sem umidade 12 meses, sem umidade 3 meses, com umidade
6 meses, com umidade 9 meses, com umidade 12 meses, com umidade
Figura 9: Mineralização das amostras de polietileno oxibiodegradáveis meio latosolo/composto com
celulose.
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Tabela 3: Mineralização das amostras de polietileno oxibiodegradáveis em meio latosolo/composto
Latosolo Latosolo/composto
Amostra Condição Biodegradação,
%C 32 dias
Biodegradação,
%C 46 dias
Biodegradação,
%C 80 dias
1 Celulose 48,19 62,32 74,43
2 0 meses,partes verdes 1,84 1,49 3,00
3 0 meses,sem umidade 0,94 2,07 5,04
4 3 meses,sem umidade 2,80 3,10 5,68
5 3 meses,com umidade 1,76 1,73 3,66
6 6 meses,sem umidade 1,51 1,29 2,68
7 6 meses,com umidade 1,32 1,27 2,84
8 9 meses,sem umidade 1,49 1,23 2,46
9 9 meses,com umidade 1,23 0,99 2,81
10 12 meses,sem umidade 1,30 1,02 2,85
11 12 meses,com umidade 3,08 3,26 6,23
CONCLUSÕES
A oxibiodegradação das amostras selecionadas ocorreu de forma gradativa. Os
resultados obtidos na titulação descrevem o aumento de HCl consumido para titular
o NaOH evidenciando, portanto, a transformação do polímero em CO2 por ação dos
microrganismos.
Esperava-se que a oxibiodegradação ocorre-se em ordem decrescente, ou seja,
maior aos 12 meses e menor em 0 meses e com umidade mais rápido do que sem
umidade. Porém isso não ocorreu, demonstrando que o tempo de exposição e a
umidade são irrelevantes para o processo e não influenciam na porcentagem da
biodegradação.
Constatou-se que oxibiodegradação em meio latosolo não é favorecida devido
aos poucos nutrientes e matéria orgânica encontrada no mesmo. As regiões de
partes verdes das sacolas biodegradaram depressa comparado com outras partes,
isso pode ser explicado pelo efeito da luz ultravioleta sobre o pigmento ftalocianina
presente na cor verde.
A oxibiodegradação em meio latosolo /composto ocorreu de forma mais rápida.
Isto pode ser atribuído ao fato do composto ter maior teor de material orgânico
oferecendo, assim, mais nutrientes e certamente mais microrganismos. Isto prova
que o inóculo é uma variável importante para a oxibidegradação.
Foi comparado a biodegradação dos diferentes inóculos igualando o tempo em
32 dias de mineralização, com isso concluímos que o meio de maior taxa de
mineralização ou biodegradação ocorreu no meio latosolo /composto, sendo assim
reforça o fato de que o meio influencia na taxa de oxibiodegradação.
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Foi observado que aos 46 dias houve um aumento considerável na taxa de
mineralização das amostras. Isto ocorre devido à adição de composto para obtermos
a mesma quantidade em gramas de composto no início do estudo, o que provocou
um aumento de microrganismos.
Pode-se concluir que os fatores que apresentam maior influência sobre a
oxibiodegradabilidade do material são o armazenamento e o tipo de solo de
destinação e não a sua exposição à radiação ultravioleta conforme demonstram os
resultados desse estudo.
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