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Edição N° 09 - Setembro 2010 - Informativo aos Associados da SPE Seção Brasil

Gestão da SPE Brasil

Presidente

Ângela M. Brighenti

em licença médica

Empresa: Anda Ambiente

polychem33@terra.com.br

Vice-Presidente

Mariano A Bacellar Neto

Empresa: INNAC

mbacellar@innac.org.br

Tesoureiro

Julio Harada

Empresa: BASF

Julio.harada@basf.com

Secretário

Fernando José Novaes

em licença temporária

Empresa: Polilab Consultoria

fernando.novaes@polilab.com.br

Amigos,

Passado a ANTEC 2010 e as férias do verão no

hemisfério norte, a SPE International está oferecendo

diversas conferências de atualização em áreas

específicas como por exemplo “compósitos na industria

automotiva”. Nesta edição listamos todas as que

ocorrem entre setembro e dezembro 2010.

A seção Brasil também está com dois eventos

programados neste semestre. Uma MINITEC em São

Paulo sobre Coextrusão de Filmes e um Seminário,

também em São Paulo, sobre Sustentabilidade.

Recebemos do seminário de abril, no Rio de Janeiro o

conteúdo da apresentação da Profª Cristina T. Andrade

sobre Biopolímeros, um assunto muito atual e bastante

pesquisado pela comunidade científica. Mesmo que

comercialmente os produtos hoje carreguem um custo

mais alto em comparação com produtos baseados em

petróleo, é um caminho, para se conservar os recursos

existentes.

Falando em sustentabilidade, precisamos mencionar

uma mensagem de Susan Oderwald, diretora executiva

da SPE International nos Estados Unidos, sobre a

situação global da Associação, ”Como estão as coisas,

nós operamos num ambiente de escassez. Apenas uma

taxa de crescimento sustentável, nos números dos

associados nos levara a um ambiente operacional mais

positivo.Sabemos que precisamos trabalhar muito para

manter nossas tecnologias e benefícios dentro da

dinâmica criada pelas redes sociais.”

Pergunta-se: onde nós estamos na SPE Brasil no uso

das redes sociais como Linkedin, Facebook, Twitter

etc.? Está sendo útil? Usamos muito? Existem

problemas? Seria interessante receber e trocar idéias

sobre isso através do nosso site:

www.spebrasil.org.br/contato.asp

Editoría do NewsLetter

Nesta Edição

• Cursos SPE

• Programa SPE Brasil 2010

• Eventos internacionais 2010

• Artigo Técnico “Biopolímeros”

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CURSOS

EVENTOS 2010 - SPE Seção Brasil

A SPE BRASIL REALIZARÁ NOVO SEMINÁRIO

2ª MINITEC 2010

COEXTRUSÃO DE FILMES

14 de Setembro 2010 - 14:00 horas

Local

INOVATA – FDTE

Av. Brigadeiro Faria Lima, 1768 - São Paulo - SP

A SPE Brasil continuará no 2° semestre de 2010 promovendo junto

com a Universidade Mackenzie, cursos de especialização

em Ciência de Polímeros

Anota em sua Agenda

SEMINÁRIO EM SAO PAULO

02 de Dezembro 2010

SUSTENTABILIDADE NA INDÚSTRIA

DO PLÁSTICO

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Eventos da SPE International

TEMA LOCAL DATA

European Medical Polymers Belfast, IR 07-10 de Setembro

TPE – Thermoplastic Elastomers Akron, OH 13-15 de Setembro

CAD RETEC Nashville, TN 14-16 de Setembro

Automotive Composites Troy, MI 15-16 de Setembro

Thermoforming Milwaukee, WI 18-21 de Setembro

Foams Conference Seattle, WA 28 Set- 01 Outubro

Automotive TPO Sterling Heights, MI 03-06 de Outubro

Blow Molding Atlanta, Ga 06-07 de Outubro

Vinyltec Iselin, NJ 18-20 de Outubro

New Technology Philadelphia, PA 10-11 de Novembro

SPE TPE TopCon®

Thermoplastic Elastomers

September 13-15, 2010

Hilton Akron-Fairlawn

Akron, Ohio, USA

SPE FOAMS® 2010 Conference

September 28 – October 01- 2010

Crown Plaza Hotel Seattle

Seattle- Washington USA

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NOTÍCIAS DA INDÚSTRIA

Informação sobre quatro empresas que receberam um prêmio ambiental da SPE na GPEC 2010 -

GLOBAL PLASTICS ENVIRONMENTAL CONFERENCE

ARKEMA

PLÁSTICOS DE FONTES RENOVÁVEIS

Pebax®RNew e RNew 100 da ARKEMA são a nova geração de elastômeros termoplásticos de

engenharia, produzidos de fontes renováveis a base de um óleo vegetal natural extraído de um

produto agrícola não comestível.

Estas novas resinas ampliam as excelentes características dos produtos PEBA tendo uma estrutura

cristalina favorável da poliamida 11

Resultado: Na produção o menor consumo de energia fóssil normalizado e redução das emissões de

gás de efeito estufa quando comparado com produtos similares de origem petroquímico

ECO RESEARCH INSTITUTE LTD

TECNOLOGIAS EMERGENTES EM MATERIAIS, PROCESSOS E APLICAÇÕES

Desenvolvimento de uma tecnologia de pulverizar papel para pó de partículas minúsculas de 50µm,

usados em compostos de pellets papel/plástico para produção de artigos plásticos “ecofriendly”em

serie via moldagem por injeção.

Os pellets podem conter até 70%de papel e assim reduzirem dramaticamente a emissão de CO2 na

reciclagem de papel. Também não geram gases tóxicos na incineração.

Atualmente a tecnologia esta comercialmente disponível em polipropileno para produtos de

moldagem por injeção. Formulações com materiais de bases diferentes estão sendo desenvolvidas,

VAST ENTERPRISES LLC

DESENHO PARA SUSTENTABILIDADE

Produzido em materiais compostos de uma mistura proprietária acima a 95% de pneus de carros

reciclados e garrafas plásticas, VAST calçamento atende todas as exigências de estética, durabilidade,

sustentabilidade e eficiência de instalação. VAST calçamento pode contribuir mais para realização de

projetos de certificação LEED®, do que qualquer outro calçamento.

VAST material composto combina cores fortes,ação anti-derrapante, superior resistência e esta com

um terço de peso dos de concreto.Esta vantagem de peso faz eles ideal para telhados,pátios e

pavimentos. Trabalhar com VAST calçamento é fácil. Quando inseridos no sistema de rede VAST, eles

são automaticamente espaçados e alinhados.

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APT - Associated Packaging Technologies

Reciclagem de Plásticos

APT líder global em termoformagem de CPET agora oferece produtos desenhados com impacto

ambiental menor do que as bandejas tradicionais.Ao envolver um parceiro estratégico de

suprimentos e introduzindo um processo inovador de melhoria, APT sozinho, pode fornecer uma

grande variedade de bandejas CEPT desenhadas para contato direto com alimentos

Usando até 40% de PET reciclado pos consumidor, bandejas de RePET ®da APT são adequado para

uso em qualquer microonda ou forno convencional, mantendo paridade de preço para bandejas

tradicionais de CPET. Em 2009 a substituição da resina PET virgem com RPET, permitiu uma

otimização no uso da energia,eliminando do meio ambiente um valor estimado em 2.910 mt de CO2.

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Empresas e Instituições que colaboraram com a SPE Seção Brasil como patrocinadoras de cursos e seminários

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Artigo Técnico

Biopolímeros para o desenvolvimento sustentável

Cristina T. Andrade Instituto de Macromoléculas Professora Eloisa Mano

Universidade Federal do Rio de Janeiro, Caixa Postal 68.525 - 21.945-970 - Rio de Janeiro, RJ

A complexidade da vida moderna tem contribuído para o desenvolvimento de novos produtos, que visem atender às necessidades imediatas da população, sob condições que se aproximem da sustentabilidade. Os biopolímeros, polissacarídeos e proteínas, constituem-se em recursos renováveis; a natureza os produz e os degrada. No entanto, a impossibilidade da obtenção de produtos “totalmente sustentáveis” decorre do fato de que são necessárias a extração ou isolamento, a purificação e a modificação, de tal modo que o produto final atenda a especificações e apresente propriedades otimizadas. O Grupo de Biopolímeros do IMA-UFRJ tem realizado pesquisas com proteínas e polissacarídeos, algumas das quais são descritas no presente trabalho. A purificação da hemoglobina consiste na primeira etapa do desenvolvimento de carreadores temporários de oxigênio [1]. A hemoglobina bovina foi isolada e purificada de acordo com o esquema da Figura 1. O processo envolve a formação de complexo com o monóxido de carbono, lavagens seguidas de centrifugação e a eliminação de resíduos da membrana eritrocitária. O passo principal constitui-se na hemólise, para a qual o tratamento com radiação ultrassônica foi verificado ser o mais conveniente, em termos de pureza e rendimento da hemoglobina bovina (HbBv) [2].

Figura 1: Etapas para a obtenção de HbBv purificada

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Para a obtenção de produtos potencialmente capazes de aplicação como carreadores de oxigênio, a trealose oxidada [3] e oligômeros da acroleína [4] foram usados como agentes reticulantes da hemoglobina. Copolímeros em bloco do tipo polilactídio/poli(glicol etilênico/polilactídio serviram como parede em microcápsulas de HbBv [5]. A Figura 2 mostra micrografias para as hemácias isoladas e para a solução de HbBv livre de estroma, assim como esquematiza a estrutura dos produtos finais.

Figura 2: Modificação química e encapsulação de HbBv Dentre os polissacarídeos, realizamos um trabalho bastante significativo com galactomananas não-convencionais. As galactomananas são polissacarídeos neutros, com propriedades espessantes, encontradas no endosperma de sementes de algumas leguminosas. Nas pesquisas realizadas, algumas galactomananas de leguminosas encontradas no país foram caracterizadas estruturalmente e quanto às propriedades reológicas. Como exemplo, pode ser citada a galactomanana de sementes de Prosopis juliflora, leguminosa introduzida na região nordeste do país nos anos 40. A chamada goma de algaroba foi purificada e caracterizada por espectrometria de ressonância magnética de 13C. O seu espectro foi comparado ao da goma guar, galactomanana comercial, produzida no exterior. Embora a sua microestrutura seja diferente da estrutura da goma guar, as suas propriedades são semelhantes, principalmente quando são comparadas as propriedades mecânicas de géis formados em presença de k-carragenana [6]. Esses géis encontram aplicação na indústria de alimentos. Surpreendentemente, a goma de algaroba não tem recebido a atenção da indústria.

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Outro assunto que tem merecido a atenção do grupo refere-se ao desenvolvimento de materiais biodegradáveis Propriedades como a baixa densidade, a termoplasticidade, a resistência mecânica e a hidrofobicidade garantem a aplicação dos polímeros sintéticos em indústrias tão variadas como a automobilística, eletroeletrônica, biomédica e de embalagens. No entanto, esses materiais apresentam desvantagens quando descartados. Resistentes à ação de microorganismos, acumulam-se em aterros sanitários e na natureza durante anos. Dentre as alternativas para minimizar o problema, merece destaque o uso de materiais biodegradáveis, que apresentem propriedades mecânicas semelhantes às dos materiais sintéticos, e que levem à inovação e sustentabilidade [7]. Deve-se sempre lembrar que apenas 5,7% dos plásticos podem ser reciclados ou usados novamente, enquanto que o restante é enviado para lixões, é queimado ou simplesmente descartado no ambiente [8]. Há alguns anos, o amido tem merecido a atenção de pesquisadores e de empresas como matéria-prima para a obtenção de bioplásticos. Totalmente biodegradável, encontrado em abundância e a baixo custo praticamente em todos os países, o amido pode ser processado por métodos convencionais, usados para os demais polímeros. A extrusão, a moldagem por sopro, a moldagem por injeção, a termoformatação têm sido consideradas para o processamento de amidos. Para ser usado como um componente termoplástico, a forma granular do amido necessita ser desestruturada e transformada em matriz polimérica homogênea, essencialmente amorfa, sob a ação de processos termomecânicos e a adição de um ou mais plastificantes, em geral substâncias poliidroxiladas. A Figura 3 esquematiza a obtenção do amido termoplástico.

Figura 3: Obtenção de amidos termoplásticos

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O uso do glicerol como plastificante é de interesse, devido ao fato de constituir-se em co-produto na produção do biodiesel. No entanto, o glicerol e a própria matriz amorfa de amido são hidrofílicos, e absorvem água durante o armazenamento e uso. Como a água é um plastificante para o amido, a sua absorção causa decréscimo na temperatura de transição vítrea (Tg), as moléculas constituintes do amido adquirem maior mobilidade e passam a apresentar tendência à retrogradação. Esse processo não é desejável, pois leva a variações nas propriedades mecânicas. O desenvolvimento de compósitos constitui-se em uma das possíveis soluções para superar o problema. Resíduos industriais são de interesse. Como é sabido, o plantio da mamona tem sido incentivado para a extração do óleo e obtenção de biodiesel. A torta de mamona consiste em co-produto da extração do óleo. No IMA, a torta de mamona foi purificada para a obtenção de fibras lignocelulósicas, as quais foram usadas em compósitos baseados em amido termoplástico. Resultados de testes de tração mostraram o aumento significativo nos valores do módulo de Young, tanto para o amido termoplástico quanto para a blenda de TPS/LDPE, à medida que o teor de fibra foi aumentado. Além disso, a adição da fibra contribuiu para a biodegradabilidade mais rápida do material [9]. Recentemente, os nanocompósitos polímero/argila têm atraído a atenção de pesquisadores. Esses nanocompósitos são sistemas bifásicos, que consistem de matriz polimérica reforçada com cargas de elevada área superficial. A Figura 4 mostra uma representação esquemática da estrutura desses novos materiais. Além do reforço, foram reportadas melhorias na resistência a solventes e à radiação UV, na resistência à flamabilidade, na estabilidade térmica e nas propriedades de barreira [10,11].

Figura 4: Representação esquemática da estrutura de nanocompósitos Híbridos de amido termoplástico/ argilas montmorilonita foram obtidos com grau de esfoliação elevado, em extrusora mono-rosca sob condições de cisalhamento relativamente brandas. A adição de argilas levou ao decréscimo na hidrofilicidade e reduziu a tendência à retrogradação. Com a adição de argila organofílica, os valores de módulo aumentaram de 84±6 MPa para quase 180 MPa. Diferentemente do comportamento de compósitos convencionais, um pequeno decréscimo no alongamento na ruptura (35% para o TPS, 41% para o híbrido com 0,34% argila, 32% para o híbrido com 6% de argila) foi observado com a adição da argila organofílica. O efeito da adição de argila sobre a biodegradação dos materiais híbridos foi investigado. Os testes foram realizados por meio de incubação em terra, a temperatura ambiente. As amostras apresentaram variações na cor, espessura, rugosidade superficial e erosão crescente à medida que o processo de mineralização progredia. O resultado observado mais interessante foi relacionado ao aumento significativo da taxa

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de biodegradação dos híbridos em relação à do amido termoplástico sozinho. As amostras de TPS puderam ser pesadas até os 180 dias (com 87% de degradação), enquanto que os híbridos só puderam ser pesados até os 150 dias, devido à fragilidade das amostras [12]. As cascas de camarão costumam ser descartadas no meio ambiente. As cascas são constituídas de sais minerais, proteínas e quitina. A quitina é obtida após a desmineralização, a desproteinização e a despigmentação das cascas. A quitina contém mais do que 50% de unidades repetitivas de N-acetil-glicosamina e é insolúvel na maioria dos solventes. Por outro lado, quando submetida a reações de desacetilação, leva à quitosana, derivado solúvel em soluções fracamente ácidas (Figura 5). Amostras de quitosana foram obtidas e caracterizadas quanto ao grau de acetilação, quanto à viscosidade e à massa molar, e quanto às propriedades reológicas. Temos dado atenção especial ao estudo de sistemas polissacarídeo/proteínas.

Figura 5: Estruturas da quitina e da quitosana Em solução aquosa, misturas binárias proteína/polissacarídeo podem exibir uma das três diferentes situações de equilíbrio; cossolubilidade, imiscibilidade e formação de coacervatos. A cossolubilidade é favorecida quando o raio hidrodinâmico das macromoléculas envolvidas é relativamente pequeno (no caso de biopolímeros hidrolisados), ou sob regime diluído. Em concentrações mais elevadas, as interações entre polissacarídeos e proteínas podem ter natureza repulsiva; nesse caso, o sistema será formado por duas fases, cada qual rica em um dos biopolímeros e pobre no outro. Contrariamente, as interações podem ter natureza atrativa. Nesse caso, o sistema apresentará duas fases, uma delas rica nos dois biopolímeros e a outra pobre em polímeros. Esse fenômeno é denominado coacervação. A coacervação resulta principalmente de interações eletrostáticas entre biopolímeros de cargas opostas, e leva a complexos solúveis ou insolúveis.

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Coacervatos insolúveis são formados sob condições de pH nas quais a densidade de cargas opostas é semelhante. O beta-caroteno, carotenóide precursor da vitamina A, é considerado como um antioxidante efetivo, capaz de exercer efeito protetor contra o início de processos cancerígenos, evitar doenças cardiovasculares e a degeneração macular. O betacaroteno é sensível à luz e ao calor, principalmente em presença de oxigênio. Em Tese de Doutorado, o beta-caroteno foi encapsulado em microcápsulas de quitosana/gelatina, as quais foram misturadas à farinha de arroz, para obter-se flocos extrusados, enriquecidos com o carotenóide [13]. Em trabalho recente, foram desenvolvidas novas rações extrusadas para camarões Macrobrachium

rosenbergii (camarões da Malásia), espécie preferida para cultivo em projetos de aquicultura. A viabilidade de qualquer empreendimento desse tipo depende do custo da alimentação da espécie, o qual pode chegar a 70% do total de despesas. Quatro experimentos foram realizados, cada qual com 1000 pós-larvas,cultivadas separadamente em tanques de 1000 L. As pós-larvas foram alimentadas com quatro rações diferentes. As rações balanceadas foram elaboradas de acordo com as características bromatológicas do Manual de Carcinicultura de Água Doce do SEBRAE. Para todas as rações, foram adicionados sais minerais, fibras, proteínas, carboidratos, lipídeos, vitaminas e antioxidante. Foi dada atenção especial ao efeito da adição às formulações de proteínas do soro do leite e de sementes de linhaça. A análise da carne do camarão permitiu avaliar o valor nutritivo de cada uma das formulações quanto ao teor de ácidos graxos poliinsaturados e de colesterol. A ração elaborada com sementes de linhaça forneceu carne com o maior teor em ácidos graxos poliisaturados e o menor teor de colesterol [14]. Agradecimentos A autora agradece o auxílio financeiro do CNPq, CAPES, FAPERJ e Petrobrás, e a colaboração de todos os pesquisadores que participaram dos projetos descritos nesse trabalho.

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Referências [1] C.T. Andrade, L.A.M. Barros, M.C.P. Lima, E.G. Azero (2004). Purification and characterization of human hemoglobin: effect of hemolysis conditions. International Journalof Biological

Macromolecules 34, 233-240. [2] M.C.P. Lima, C.T. Andrade (2007). Stroma-free hemoglobin from bovine blood. Artificial Cells, Blood Substitutes and Biotechnology 35, 431-447. [3] M.C. Lima, P.R. Pinto, C.T. Andrade (2006). Oligomerization of bovine hemoglobin and characterization of the potential blood substitutes. Macromolecular Symposia 245-246,501-505. [4] P.R. Pinto (2009). Síntese e caracterização de oligômeros de acroleína para aplicação na modificação química de hemoglobina. Tese de Doutorado, Instituto de Macromoléculas-UFRJ. [5] F.F. Lima, C.T. Andrade, S.H. Wang, W.S. Drumond (2009). Microencapsulation of bovine hemoglobin: entrapment efficiency using W/O/W double emulsion technique. 11th International

Conference on Advanced Materials, Rio de Janeiro, Brazil. [6] E.G. Azero, C.T. Andrade (2006). Characterisation of Prosopis juliflora seed gum and the effect of its addition to k-carrageenan systems. Journal of the Brazilian Chemical Society 17, 844-850. [7] K.F. Mulder (2007). Innovation for sustainable development: from environmental design to transitional management. Sustainability Science 2, 253-263. [8] K.F. Mulder (1998). Sustainable consumption and production of plastics? Technological

Forecasting and Social Change 58, 105-124. [9] G.K. Lopes, C.T. Andrade (2010), trabalho em preparação. [10] S.S. Ray, M. Okamoto (2003). Polymer/layered nanocomposites: a review from preparation to processing. Progress in Polymer Science, 28, 1539-1641. [11] D.R. Paul, L.M. Robeson (2008). Polymer nanotechnology: nanocomposites. Polymer 49, 3187-3204. [12] N.F. Magalhães, C.T. Andrade (2009). Thermoplastic corn starch/clay hybrids: Effect of clay type and content on physical properties. Carbohydrate Polymers 75, 712–718. [13] M.C. Silva (2009). Coacervatos de quitosana e gelatina para a microencapsulação de betacaroteno e enriquecimento de produtos amiláceos, Tese de Doutorado, Instituto de Química-UFRJ. [14] F.L. Santos (2010). Novas rações extrusadas para camarão enriquecidas de proteínas do soro do leite e de sementes de linhaça, Dissertação de Mestrado, Instituto de Química-UFRJ.

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