O bioplásticos São quaisquer materiais maleáveis à base de polímeros de origem petroquímica ou biomassa que sejam biodegradáveis. Semelhante aos plásticos tradicionais sintetizados a partir do petróleo, eles podem ser moldados para produzir vários objetos.
Dependendo de sua origem, os bioplásticos podem ser obtidos a partir de biomassa (de base biológica) ou de origem petroquímica. Por outro lado, dependendo do seu grau de decomposição, existem bioplásticos biodegradáveis e não biodegradáveis..
A ascensão dos bioplásticos surge como uma resposta aos inconvenientes gerados pelos plásticos convencionais. Isso inclui o acúmulo de plásticos não biodegradáveis nos oceanos e nos aterros sanitários..
Por outro lado, os plásticos convencionais possuem uma grande pegada de carbono e um alto teor de elementos tóxicos. Por outro lado, os bioplásticos apresentam várias vantagens, pois não produzem elementos tóxicos e geralmente são biodegradáveis e recicláveis..
Entre as principais desvantagens dos bioplásticos estão o alto custo de produção e a menor resistência. Além disso, algumas das matérias-primas utilizadas são alimentos em potencial, o que representa um problema econômico e ético..
Alguns exemplos de objetos bioplásticos são sacolas biodegradáveis, bem como peças de veículos e telefones celulares..
Índice do artigo
Recentemente, tem havido um maior interesse científico e industrial na produção de plásticos a partir de matérias-primas renováveis e biodegradáveis..
Isso porque as reservas mundiais de petróleo estão se esgotando e há uma maior consciência dos graves danos ambientais causados pelos petroplásticos..
Com a crescente demanda por plásticos no mercado mundial, a demanda por plásticos biodegradáveis também está aumentando.
Resíduos de bioplásticos biodegradáveis podem ser tratados como resíduos orgânicos de degradação rápida e não poluentes. Por exemplo, eles podem ser usados como corretivos de solo na compostagem, pois são reciclados naturalmente por processos biológicos.
A fabricação de bioplásticos biodegradáveis enfrenta grandes desafios, pois os bioplásticos possuem propriedades inferiores aos petroplásticos e sua aplicação, embora crescente, é limitada..
Para melhorar as propriedades dos bioplásticos, estão sendo desenvolvidas misturas de biopolímeros com vários tipos de aditivos, como nanotubos de carbono e fibras naturais modificadas por processos químicos..
Em geral, os aditivos aplicados aos bioplásticos melhoram propriedades como:
Essas propriedades podem ser projetadas no bioplástico por meio de métodos de preparação e processamento químicos..
Os bioplásticos são anteriores aos plásticos sintéticos convencionais derivados do petróleo. O uso de polímeros de matéria vegetal ou animal para a produção de material plástico remonta ao século 18 com o uso da borracha natural (látex de Hevea brasiliensis).
O primeiro bioplástico, embora sem esse nome, foi desenvolvido em 1869 por John Wesley Hyatt Jr., que produziu um plástico derivado da celulose do algodão como substituto do marfim. Da mesma forma, no final do século 19, a caseína do leite era usada para a produção de bioplásticos..
Na década de 1940, a Ford explorou alternativas para o uso de matéria-prima vegetal na fabricação de peças de seus automóveis. Esta linha de pesquisa foi impulsionada por restrições ao uso de aço pela guerra.
Como resultado disso, durante o ano de 1941 a empresa desenvolveu um modelo de carro com uma carroceria construída principalmente com derivados de soja. No entanto, após o fim da guerra, esta iniciativa não foi continuada..
Em 1947, o primeiro bioplástico técnico foi produzido, a Poliamida 11 (Rilsan como marca registrada). Posteriormente, na década de 90, surgiram o PLA (ácido polilático), o PHA (polihidroxialcanoatos) e os amidos plastificados..
Bioplásticos de base biológica são aqueles que são feitos de biomassa vegetal. As três fontes básicas de matéria-prima para produtos de base biológica são as seguintes.
Você pode usar polímeros naturais feitos diretamente por plantas, como amido ou açúcares. Por exemplo, "Plástico de batata" é um bioplástico biodegradável feito de amido de batata..
Uma segunda alternativa é sintetizar polímeros a partir de monômeros extraídos de fontes vegetais ou animais. A diferença entre esta rota e a anterior é que uma síntese química intermediária é necessária aqui..
Por exemplo, Bio-PE ou polietileno verde é produzido a partir do etanol obtido da cana-de-açúcar..
Os bioplásticos também podem ser produzidos a partir de fontes animais, como os glicosaminoglicanos (GAGs), que são proteínas da casca do ovo. A vantagem dessa proteína é que ela permite a obtenção de bioplásticos mais resistentes..
Outra forma de produzir polímeros para bioplásticos é por meio da biotecnologia por meio de culturas bacterianas. Nesse sentido, muitas bactérias sintetizam e armazenam polímeros que podem ser extraídos e processados..
Para isso, as bactérias são cultivadas massivamente em meios de cultura adequados e, em seguida, processadas para purificar o polímero específico. Por exemplo, PHA (polihidroxialcanoatos) é sintetizado por diferentes gêneros bacterianos crescendo em um meio com excesso de carbono e sem nitrogênio ou fósforo..
As bactérias armazenam o polímero na forma de grânulos no citoplasma, que são extraídos pelo processamento das massas bacterianas. Outro exemplo é o PHBV (PolyhydroxyButilValerate), que é obtido a partir de bactérias alimentadas com açúcares obtidos de restos vegetais..
A maior limitação dos bioplásticos obtidos dessa forma é o custo de produção, principalmente devido aos meios de cultura necessários..
A Universidade de Ohio desenvolveu um bioplástico bastante forte combinando borracha natural com bioplástico PHBV, peróxido orgânico e triacrilato de trimetilolpropano (TMPTA).
Os bioplásticos são obtidos por diversos processos, dependendo da matéria-prima e das propriedades desejadas. Bioplásticos podem ser obtidos por meio de processos elementares ou processos industriais mais complexos.
Pode ser feito por cozimento e moldagem no caso do uso de polímeros naturais, como amido ou amido de milho ou batata..
Assim, uma receita elementar para produzir um bioplástico é misturar amido de milho ou amido de batata com água, adicionando glicerina. Posteriormente, essa mistura é cozida até engrossar, moldada e deixada secar..
No caso de bioplásticos produzidos com polímeros sintetizados a partir de monômeros de biomassa, os processos são um pouco mais complexos.
Por exemplo, o Bio-PE obtido a partir do etanol de cana-de-açúcar requer uma série de etapas. A primeira coisa é extrair o açúcar da cana para obter o etanol por meio da fermentação e destilação..
Em seguida, o etanol é desidratado e obtido o etileno, que deve ser polimerizado. Por fim, por meio de máquinas de termoformação são fabricados objetos a partir deste bioplástico..
Quando se trata de bioplásticos produzidos a partir de polímeros obtidos por biotecnologia, a complexidade e os custos aumentam. Isso ocorre porque as culturas bacterianas estão envolvidas, o que requer meios de cultura e condições de crescimento específicos..
Esse processo se baseia no fato de que certas bactérias produzem polímeros naturais que podem armazenar em seu interior. Portanto, a partir dos elementos nutricionais adequados, esses microrganismos são cultivados e processados para a extração dos polímeros..
Bioplásticos também podem ser feitos de algumas algas, como Botryococcus braunii. Essa microalga é capaz de produzir e até excretar hidrocarbonetos no meio ambiente, de onde são obtidos combustíveis ou bioplásticos..
O princípio básico é a moldagem do objeto, graças às propriedades plásticas desse composto por meio de pressão e calor. O processamento é feito por extrusão, injeção, injeção e sopro, sopro da pré-forma e termoformação e finalmente é submetido ao resfriamento.
As abordagens para classificar os bioplásticos são diversas e não sem controvérsia. Em qualquer caso, os critérios usados para definir os diferentes tipos são a origem e o nível de decomposição..
De acordo com uma abordagem generalizada, os bioplásticos podem ser classificados por sua origem como de base biológica ou não de base biológica. No primeiro caso, os polímeros são obtidos a partir de biomassa vegetal, animal ou bacteriana e, portanto, são recursos renováveis.
Já os bioplásticos de base não biológica são aqueles produzidos com polímeros sintetizados a partir do petróleo. Porém, por se tratarem de um recurso não renovável, alguns especialistas consideram que não devem ser tratados como bioplásticos..
Em relação ao grau de decomposição, os bioplásticos podem ser biodegradáveis ou não. Os biodegradáveis se decompõem em períodos relativamente curtos de tempo (dias a alguns meses) quando submetidos a condições adequadas.
Já os bioplásticos não biodegradáveis se comportam como plásticos convencionais de origem petroquímica. Nesse caso, o período de decomposição é medido em décadas e até séculos..
Também há controvérsia em relação a este critério, uma vez que alguns estudiosos consideram que um verdadeiro bioplástico deve ser biodegradável..
Quando os dois critérios anteriores são combinados (origem e nível de decomposição), os bioplásticos podem ser classificados em três grupos:
É importante notar que para considerar um polímero como bioplástico, ele deve entrar em uma dessas três combinações.
Entre os bioplásticos de base biológica e biodegradável temos o ácido polilático (PLA) e o polihidroxialcanoato (PHA). O PLA é um dos bioplásticos mais utilizados e é obtido principalmente a partir do milho..
Este bioplástico possui propriedades semelhantes ao tereftalato de polietileno (PET, plástico tipo poliéster convencional), embora seja menos resistente a altas temperaturas.
Por sua vez, o PHA tem propriedades variáveis dependendo do polímero específico que o constitui. É obtido a partir de células vegetais ou por biotecnologia de culturas bacterianas.
Esses bioplásticos são muito sensíveis às condições de processamento e seu custo é até dez vezes maior do que os plásticos convencionais.
Outro exemplo desta categoria é o PHBV (PolyhydroxyButilValerate), que é obtido a partir de restos vegetais..
Nesse grupo temos o biopolietileno (BIO-PE), com propriedades semelhantes às do polietileno convencional. Por sua vez, o Bio-PET possui características semelhantes ao tereftalato de polietileno.
Ambos os bioplásticos são comumente fabricados a partir da cana-de-açúcar, obtendo-se o bioetanol como produto intermediário..
A bio-poliamida (PA), que é um bioplástico reciclável com excelentes propriedades de isolamento térmico, também pertence a essa categoria..
A biodegradabilidade tem a ver com a estrutura química do polímero e não com o tipo de matéria-prima utilizada. Portanto, plásticos biodegradáveis podem ser obtidos a partir do petróleo com processamento adequado..
Um exemplo desse tipo de bioplástico são as policaprolactonas (PCL), utilizadas na fabricação de poliuretanos. Este é um bioplástico obtido a partir de derivados de petróleo como polibutileno succinato (PBS).
Embora nem todos os bioplásticos sejam biodegradáveis, a verdade é que para muitas pessoas essa é sua característica fundamental. Na verdade, a busca por essa propriedade é um dos motores fundamentais do boom dos bioplásticos..
Os plásticos convencionais à base de petróleo e não biodegradáveis levam centenas e até milhares de anos para se decompor. Esta situação representa um problema sério, pois aterros e oceanos se enchem de plásticos..
Por isso, a biodegradabilidade é uma vantagem muito relevante, pois esses materiais podem se decompor em semanas, meses ou alguns anos..
Por serem materiais biodegradáveis, os bioplásticos deixam de ocupar espaço como lixo. Além disso, têm a vantagem adicional de, na maioria dos casos, não conter elementos tóxicos que podem ser liberados para o meio ambiente..
Tanto no processo de produção dos bioplásticos, quanto na sua decomposição, é liberado menos CO2 do que no caso dos plásticos convencionais. Em muitos casos, eles não liberam metano ou o fazem em baixas quantidades e, portanto, têm pouco impacto sobre o efeito estufa..
Por exemplo, os bioplásticos obtidos a partir do etanol da cana-de-açúcar reduzem as emissões de CO2 em até 75% em relação aos derivados de petróleo.
Geralmente, as substâncias tóxicas não são utilizadas na produção e composição de bioplásticos. Portanto, representam menos risco de contaminação dos alimentos ou bebidas neles contidos..
Ao contrário dos plásticos convencionais que podem produzir dioxinas e outros componentes poluentes, os bioplásticos de base biológica são inofensivos.
As desvantagens estão principalmente relacionadas ao tipo de bioplástico utilizado. Entre outros, temos o seguinte.
Uma limitação que a maioria dos bioplásticos tem em comparação com os plásticos convencionais é sua resistência mais baixa. No entanto, esta propriedade está associada à sua capacidade de biodegradação..
Em alguns casos, as matérias-primas utilizadas para a produção de bioplásticos são mais caras que as do petróleo.
Por outro lado, a produção de alguns bioplásticos implica em maiores custos de processamento. Em particular, esses custos de produção são maiores naqueles produzidos por meio de processos biotecnológicos, incluindo o cultivo em massa de bactérias..
Bioplásticos produzidos a partir de matérias-primas alimentícias competem com as necessidades humanas. Portanto, como é mais lucrativo dedicar safras à produção de bioplásticos, estes são retirados do circuito de produção de alimentos..
No entanto, esta desvantagem não se aplica aos bioplásticos obtidos a partir de resíduos não comestíveis. Entre esses resíduos estão restos de culturas, algas não comestíveis, lignina, cascas de ovos ou exoesqueletos de lagosta..
O bioplástico PLA é muito semelhante ao plástico PET (tereftalato de polietileno) convencional, mas não é reciclável. Portanto, se os dois tipos de plástico forem misturados em um recipiente de reciclagem, esse conteúdo não pode ser reciclado..
Nesse sentido, teme-se que o uso crescente de PLA possa prejudicar os esforços existentes para reciclar plásticos..
Os itens que mais geram resíduos são contêineres, embalagens, pratos e talheres vinculados a fast food e sacolas de compras. Portanto, neste campo os bioplásticos biodegradáveis desempenham um papel relevante..
Por isso, diversos produtos à base de bioplásticos têm sido desenvolvidos com o objetivo de influenciar na redução da geração de resíduos. Entre outros, temos a sacola biodegradável feita com Ecovio da BASF ou a garrafa de plástico de PLA obtida do milho pela Safiplast na Espanha..
A empresa Ooho criou cápsulas biodegradáveis a partir de algas com água, em vez das tradicionais garrafas. Esta proposta tem sido muito inovadora e bem-sucedida e já foi testada na maratona de Londres.
Em algumas culturas, como o morango, uma prática comum é cobrir o solo com uma folha de plástico para controlar as ervas daninhas e evitar o congelamento. Nesse sentido, o enchimento de bioplástico, como o Agrobiofilm, foi desenvolvido para substituir os plásticos convencionais.
O uso de bioplásticos não se restringe a objetos de uso e descarte, mas pode ser utilizado em objetos mais duráveis. Por exemplo, a empresa de Zoë b Organic produz brinquedos de praia.
A Toyota usa bioplásticos em algumas peças automotivas, como componentes de condicionadores de ar e painéis de controle. Para isso, utiliza bioplásticos como Bio-PET e PLA.
Por sua vez, a Fujitsu usa bioplásticos para fazer mouses de computador e peças de teclado. No caso da empresa Samsung, alguns telefones celulares possuem invólucros feitos em grande parte de bioplástico.
Bioplásticos de amido têm sido usados como materiais de construção e bioplásticos reforçados com nanofibras em instalações elétricas.
Além disso, eles têm sido usados na elaboração de madeiras bioplásticas para móveis, que não são atacados por insetos xilófagos e não apodrecem com a umidade.
Eles foram feitos com cápsulas bioplásticas contendo drogas e veículos de drogas que são liberados lentamente. Assim, a biodisponibilidade dos medicamentos é regulada ao longo do tempo (a dose que o paciente recebe em um determinado tempo).
Bioplásticos de celulose aplicáveis em implantes, engenharia de tecidos, quitina e bioplásticos de quitosana foram fabricados para proteção de feridas, engenharia de tecido ósseo e regeneração de pele humana.
Bioplásticos de celulose também têm sido fabricados para biossensores, misturas com hidroxiapatita para a fabricação de implantes dentários, fibras bioplásticas em cateteres, entre outros..
Espumas rígidas à base de óleos vegetais (bioplásticos) têm sido utilizadas, tanto em dispositivos industriais quanto de transporte; peças automotivas e aeroespaciais.
Componentes eletrônicos de telefones celulares, computadores, dispositivos de áudio e vídeo também foram produzidos a partir de bioplásticos..
Os hidrogéis bioplásticos, que absorvem e retêm água e podem liberá-la lentamente, são úteis como coberturas protetoras do solo cultivado, mantendo sua umidade e favorecendo o crescimento de plantações agrícolas em regiões secas e em épocas de baixa chuva..
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