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Há algumas fontes de polímeros biodegradáveis. Os sintéticos são
oriundos do petróleo; os biotecnológicos, produzidos por microrganismos
(o mais conhecido do Brasil é o polihidroxibutirato ou PHB), e os
polímeros naturais são obtidos em cultivos agrícolas. Estes têm
importância crescente, pois são utilizados em blendas com materiais
sintéticos, principalmente no caso de celulose, amido e quitosana. A
última, um aminopolissacarídeo derivado da quitina, tem boas
características mecânicas e pode ter boas características de
biodegradabilidade quando aditivada. O amido, de diversas origens, e o
de mandioca, em particular, é um dos materiais mais comuns. Sua origem
influencia a quantidade de cadeias predominantemente ramificadas ou
lineares, de modo que a presença majoritária de um ou outro tipo
modifica as propriedades mecânicas do material. O tipo de cadeia também
influencia a etapa da degradação, pois as ligações quebradas em cada
caso são diferentes.
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A celulose também é comum, modificada ou em blendas. Por ser formada
por monômeros de glicose, a substância é bastante suscetível ao ataque
por determinados tipos de enzimas. A presença de grupos OH livres
permite modificações por reações químicas, como a acetilação, e a
obtenção de variedades com características bastante diferentes. |
| Rosa: polêmicas ainda reinam nos biodegradáveis |
Entre os polímeros de origem biotecnológica, o PHB é muito conhecido
no Brasil, além de ser produzido localmente. Trata-se de um poliéster
com ligações bastante suscetíveis a ataques químicos, conhecido por aqui
há quase dez anos e com aplicações concentradas em commodities como
embalagens descartáveis. A macromolécula é produzida como fonte
secundária de energia por algumas bactérias do solo comuns nas terras
brasileiras. Na família dos poliésteres, o PLA é muito empregado em
embalagens devido à sua flexibilidade, e o polibutileno succinato,
produzido em grande quantidade no Japão, mas menos conhecido pelos
brasileiros, começa a ser importado para investigações. As pesquisas do
grupo liderado por Rosa possibilitaram avanços na identificação de
microrganismos específicos, das enzimas que produzem e quais matérias
são vulneráveis a elas. A experiência acumulada no País e o surgimento
de embriões de mercados forjam a confecção da primeira norma brasileira
de embalagens biodegradáveis, em processo de criação.
Nano e macromoléculas – A Nanotecnologia é uma das coqueluches
científicas modernas, mas poucos se dão conta que materiais com
partículas nanométricas não são novos. Na Idade Média já eram produzidos
vidros com partículas nessa escala, e mesmo quatro ou cinco séculos
antes de Cristo alquimistas manipulavam o ouro coloidal, que também tem
partículas em nanoescala. A revolução nanotecnológica que se avizinha,
entretanto, tem sua gênese no controle das estruturas dos materiais
possibilitada por equipamentos modernos, conforme explicou o professor
Luiz Antônio Pessan, do Departamento de Engenharia de Materiais da
Universidade de São Carlos (Dema/UFSCar). O PhD em Engenharia Química
apresentou trabalhos sobre nanocompósitos produzidos por pesquisadores
de São Carlos.
Esses compósitos são materiais poliméricos nanoestruturados constituídos
por um polímero convencional com propriedades modificadas por um reforço
de partículas em escala nanométrica, isto é, com pelo menos uma dimensão
menor que 100 nm. Entre as matrizes, os estudos se concentram em PP,
PEAD, PET e PVC, e existe uma lista grande de nanopartículas que podem
ser utilizadas em nanocompósitos.
As mais freqüentes são as nanoargilas, em particular a montmorillonita,
nanofibras e nanotubos de carbono (que oferecem grande reforço mecânico,
mas preço alto), nanosílicas (óxidos de alumínio e titânio, cuja
superfície pode ser modificada para alterar sua reatividade) e fibras
naturais. As argilas, hidrofílicas, possuem cátions entre suas camadas e
eles podem ser trocados, facilitando a interação entre o reforço e a
matriz polimérica organofílica. O tratamento mais utilizado emprega sais
quaternários de amônio, mas existem outros modificadores. A estrutura do
modificador orgânico e a existência de grupos polares alteram os
resultados do tratamento. A combinação de argila com polímeros também
pode ter vários resultados: a estrutura de camadas da argila pode não
ser alterada, mas é possível realizar a intercalação do polímero e das
lamelas da argila. Se as lamelas são completamente separadas, o material
obtido é um nanocompósito esfoliado.
Um dos métodos de obtenção de nanocompósitos de argila é a polimerização
in situ, em que o monômero penetra nas lamelas e depois polimeriza,
separando-as. No método por solução, o polímero é dissolvido e misturado
com a argila, seguindo a remoção do solvente. Mas o processo mais
interessante para a produção em escala industrial é a mistura em estado
fundido, em que as lamelas são dispersas na matriz polimérica por
cisalhamento.
Outra classe de materiais poliméricos nanoestruturados são as
nanoblendas, obtidas de dois modos. Em um, mais convencional, o tamanho
das partículas da fase dispersa é reduzido por cisalhamento durante o
processo. No outro, dois materiais dotados de grupos reativos interagem
e formam estruturas nanométricas que conseguem modificar as propriedades
da matriz.
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