Texto_Biodegradação

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QUMICA NOVA NA ESCOLA N 22, NOVEMBRO 2005

Uma das maravilhas da naturezaest no fato dela gerar a com-plexidade a partir da simplici-dade ao unir pequenas molculasgerando outras, bem maiores. As pro-tenas, os polissacardeos e os cidosnuclicos so os exemplos mais sig-nificativos de polmeros (Peruzzo eCanto, 1998).

Visando atender propsitos espe-cficos, os qumicos conseguiram nosomente elaborar molculas que seassemelhassem aos polmeros natu-rais, mas tambm projetar e produzirmuitas novas molculas. Hoje em dia,os polmeros no existem somentenos seres vivos. Podem ser compra-dos nos supermercados e esto emtodo o nosso redor.

O que plstico?A palavra plstico deriva do grego

plastikos, prprio para ser moldado oumodelado. De acordo com o Dicio-nrio de Polmeros (Andrade et al.,2001), plstico o termo geral dadoa materiais macromoleculares que po-dem ser moldados por ao de calore/ou presso. Os plsticos possuemunidades qumicas ligadas covalente-mente, repetidas regularmente ao lon-go da cadeia, denominadas meros. Onmero de meros da cadeia polimrica

Recebido em 27/2/04, aceito em 11/3/05

denominado grau de polimerizao,sendo geralmente simbolizado por nou ento por DP (que so as iniciaisdo termo em ingls degree of polymer-ization) (Mano e Mendes, 1999).

Quais so os tipos de plsticos?Uma classificao importante para

os plsticos quanto s caractersticasde fusibilidade, segundo a qual essesmateriais podem ser divididos emtermoplsticos e termorrgidos. So de-nominados termoplsticos aquelesmateriais capazes de serem moldadosvrias vezes devido sua caractersticade tornarem-se fluidos, sob ao datemperatura, e depois retornarem scaractersticas anteriores quando hum decrscimo de temperatura. Poroutro lado, muitos plsticos so ma-leveis apenas nomomento da fabrica-o do objeto; depoisde pronto, no hcomo remodel-los,j que as cadeias ma-cromoleculares estounidas entre si porligaes qumicas(reticulao). Materi-ais que se comportam dessa maneirarecebem o nome de termorrgidos(Lucas et al., 2001).

importante lembrar que, quandonos referimos a polmero, estamosnos reportando ao nvel molecular damatria. Tanto os plsticos do nossocotidiano, como tambm as prote-nas, o acar, a celulose e o DNA quetransporta nosso cdigo gentico aointerior do ncleo da clula, so for-mados por enormes molculas poli-mricas (Snyder, 1995).

A importncia dos plsticosOs plsticos e borrachas, ou seja,

os polmeros, so muito importantesna sociedade atual. Leves e resisten-tes, prticos e versteis, durveis erelativamente baratos, eles se tor-naram parte do nosso dia-a-dia; semexagerar, excetuando a nossa comi-da, o ar e a gua, no restante, todas

as coisas com asquais temos contatoem nosso cotidianocontm plstico nasua constituio,seja na totalidade ouem algumas partes.E detalhe: hoje emdia, quase tudo embalado em plsti-

co (Figura 1).Mas justamente uma das maio-

res virtudes do plstico, a durabilidade,

Biodegradao na reduo de resduos plsticos

Jos Marcelo Cangemi, Antonia Marli dos Santos e Salvador Claro Neto

O surgimento dos materiais plsticos modificou muito o dia-a-dia do homem, atravs da confeco e utilizao dessesmateriais em diversos segmentos sociais e industriais. Mas justamente uma das maiores virtudes dos plsticos, adurabilidade, que os torna um problema muito grande quando so descartados nos lixes e aterros sanitrios. A comunidadecientfica vem procurando solues para minimizar as diversas formas de agresso ao meio ambiente. Uma propostapromissora, abordada no presente artigo, so os plsticos biodegradveis que, ao contrrio dos sintticos derivados dopetrleo, sofrem biodegradao com relativa facilidade, se integrando totalmente natureza.

biodegradao, polmeros, plstico biodegradvel

Plstico (do gregoplastikos: prprio para sermoldado ou modelado)

o termo geral dado amateriais macromolecularesque podem ser moldados

por ao de calor e/oupresso

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que se tornou nas ltimas dcadastambm o seu calcanhar-de-aqui-les. Polmeros sintticos puros sogeralmente resistentes ao ataque mi-crobiano devido a uma srie de fato-res, como dureza, absoro limitadade gua e tipo de estrutura qumica.Ainda que os polmeros usados co-mercialmente possuam componentescomo plastificantes, pigmentos, anti-oxidantes e lubrificantes (constituintesno polimricos), que proporcionamao material uma pequena susceti-bilidade biolgica (Reich e Stivalia,1971), quando se pensa em tempode biodegradao isto no chega aser significativo. O que se constata que, depois de descartado (Figura 2),o plstico permanece sem se degra-dar durante dcadas, ou mesmosculos, agravando um dos sriosproblemas da sociedade atual: odescarte de lixo.

Analisando dados sobre a varia-

o na composio dolixo em So Paulo,observamos que a por-centagem de plsticona composio dosresduos slidos vemaumentando com opassar dos anos (Jar-dim e Wells, 1995) vide Tabela 1.

Concluso: hquantidades enormesde objetos plsticos nolixo, e urgente pen-sarmos em possveissolues. Mas quaisseriam elas?

Entre as opesexistentes para resolver

esse problema ambiental apre-sentam-se a incinerao (reciclagemenergtica), a reciclagem e a bio-degradao.

Incinerao o termo usado para designar a

combusto do lixo municipal. Um inci-nerador apropriada-mente projetado eoperado permite quea reduo de volumede material a ser ater-rado seja substan-cial. Em muitospases, a incinerao realizada para aconverso de resduos plsticos emenergia. Deve-se levar em conta queo valor energtico dos plsticos equivalente ao de um leo combus-tvel (37,7 MJ/kg) e, por esta razo,podem-se constituir em valiosa fonteenergtica (Cepis, 2004).

No entanto, a inci-nerao ainda noest sendo utilizadaem grande escala de-vido ao custo elevadoe, em alguns casos,por ser potencialmentearriscada. Alguns pls-ticos, como o cloretode polivinila (PVC),causam irritao ougeram gases txicosquando queimados. Aincinerao do PVCgera cido clordrico,

uma substncia txica e muito corro-siva, representada pela reao:

2[CH2CHCl]n + 5O2 2HCl + 4CO2 + 2H2O

Note-se que so obtidas reaesparecidas para quaisquer plsticoshalogenados, tais como policlore-tileno (Benn e McAuliffe, 1981).

Reciclagem uma forma de aproveitamento

de resduos plsticos de produtosdescartados no lixo. Os materiais quese inserem nessa classe provm delixes, sistema de coleta seletiva, su-catas etc. So constitudos pelos maisdiferentes tipos de material e resinas,o que exige uma boa separao parapoderem ser aproveitados.

Os programas de educao de-senvolvidos nas escolas, comunida-des e empresas esto dando suportepara a implantao de projetos de co-leta seletiva, os quais, alm de auxi-liarem na gerao de empregos e naconservao do meio ambiente, for-

necem tambm ma-tria-prima de me-lhor qualidade para aindstria de reci-clagem (Pires, 2002).Noutra frente, tra-balhos interessantestm sido lanadosnessa rea com o

objetivo de auxiliar pesquisadores eempresrios a separar os resduospolimricos por categorias, utilizandoum procedimento sistemtico deidentificao (Manrich et al., 1997).

No caso dos termofixos, a boanotcia que se tem encontrado solu-es interessantes na tentativa de di-minuir o impacto destes no meio


Figura 1: Os plsticos se tornaram parte do nosso dia-a-dia.

Figura 2: Objetos plsticos descartados em um aterrosanitrio.

Tabela 1: Variao na composio dosresduos slidos em So Paulo (g/kg).

Tipos de materiais Ano

1927 1969 1990

Papel, papelo 134 292 296

Trapo, couro 15 38 30

Plstico - 19 90

Vidro 9 26 42

Metais, latas 17 78 53

Matria orgnica 825 522 474

Polmeros sintticos purosso geralmente resistentes

ao ataque microbianodevido a uma srie defatores, como dureza,

absoro limitada de guae tipo de estrutura qumica

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ambiente: apesar de no poderemser novamente moldados, estes aindapodem ser utilizados em outras apli-caes, entrando como cargas iner-tes (aps moagem), sendo incorpo-rados na formulao de peas, comoconstituintes de asfalto etc.

Se por um lado temos as vanta-gens, por outro tambm temos dificul-dades na implantao de tal modelo,dentre as quais podemos citar: escas-sez de empresas interessadas emcomprar o material separado, dificul-dade em separar corretamente osdiversos tipos de plstico e a difciltarefa de garantir um fornecimentocontnuo de matria-prima de boaqualidade aos compradores. Outradificuldade o fato dos termoplsti-cos, apesar de poderem ser repro-cessados vrias vezes, apresentaremum limite de reciclagem e, a partir da,tornarem-se um resduo agressor aomeio.

Plstico biodegradvelOs plsticos biodegradveis, ao

contrrio dos sintticos derivadosdo petrleo, sofrem biodegradaocom relativa facilidade, se integran-do totalmente natureza. Devido aisso, institutos de pesquisas dasuniversidades, muitas vezes ligadosao setor industrial, trabalham h al-guns anos em uma linha de pesqui-sa que visa desenvolv-los. Umasubstncia biodegradvel se osmicrorganismos presentes no meioambiente forem capazes de conver-t-la a substncias mais simples,existentes naturalmente em nossomeio (Snyder, 1995).

Pesquisas em torno do plsticobiodegradvel vm ocorrendo emtodo o mundo, nas quais se temtestado o uso de leo de mamona,cana-de-acar, beterraba, cidoltico, milho e protena de soja, en-tre outros (Viveiros, 2003). Algumasaplicaes j comeam a sair doslaboratrios, e entre elas podemoscitar duas experincias brasileirasbem sucedidas, como o poliuretanoobtido a partir do leo de mamonae o PHB (polihidroxibutirato) obtidoa partir do bagao da cana.

Plstico da mamona -poliuretano obtido apartir do leo vegetal

O Grupo de Qu-mica Analtica e Tec-nologia de Polmerosdo Instituto de Qumicade So Carlos da USP,coordenado pelo pro-fessor Gilberto O. Chie-rice, desenvolveu umaespuma diferenciadadas que normalmenteexistem no mercado,por ser formulada apartir do leo de ma-mona, que uma ma-tria-prima renovvel ede origem natural(Ereno, 2003). O leo de mamona um triglicerdeo derivado do cidoricinolico e obtido da semente daplanta Ricinus communis, encontradaem regies tropicais e subtropicais,sendo muito abundante no Brasil(Figura 3).

O leo de mamo-na, que possui emsua composio89% do triglicridedo cido ricinolico(Baker Oil Co., 1957), considerado umpoliol polister natu-ral, trifuncional. Opoliol utilizado no re-ferido polmero umpolister derivado do cido ricinolico(Figura 4).

Atualmente, destacam-se estudosde aplicao do referido polmero namedicina, como cimento sseo, ma-terial para recuperao de falhas s-seas e material para confeco de

prteses. O material recebeu, em ju-nho de 2003, a aprovao da Foodand Drug Administration (FDA), aagncia do governo norte-americanoresponsvel pela liberao de novosalimentos e medicamentos. Esse cer-

tificado abre asportas para o maiormercado do mundona rea de sade egarante visibilidadecientfica e comercialem todo o planeta(Ereno, 2003).

Em trabalhosapresentados recen-temente, demonstra-se a biodegradabili-

dade da espuma de poliuretanoderivada do leo de mamona, apli-cando-se mtodos analticos comotermogravimetria, espectroscopia naregio do infravermelho e MEV (mi-croscopia eletrnica de varredura)(Cangemi et al., 2003).


Figura 3: Semente da planta Ricinus communis, a mamo-na.

Figura 4: Molcula do triglicride do cido ricinolico.

Pesquisas visando aobteno de plsticosbiodegradveis vm

ocorrendo em todo omundo, nas quais se temtestado principalmente ouso de leo de mamona,

cana-de-acar, beterraba,cido ltico, milho e

protena de soja

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Plstico de acar (PHB) obtido apartir da cana-de-acar

Acar e lcool deixaram de seros nicos produtos de importnciacomercial extrados da cana-de-acar (Figura 5). Agora, junta-se aessa dupla a produo de plsticobiodegradvel a partir do acar.

Uma das mais recentes desco-bertas nessa rea de autoria deduas pesquisadoras da diviso deQumica do Agrupamento de Bio-tecnologia do IPT (Instituto de Pes-quisas Tecnolgicas) (Viveiros,2003). Elas desenvolveram umatcnica que usa bagao de canapara produzir plstico biodegrad-vel por meio da ao de bactriasque se alimentamdo bagao e for-mam, dentro de si, oPHB (pol ihidroxi-butirato), que podeser usado na fabri-cao de vasos, co-lheres e sacolasplsticas, entre ou-tros. A bactriaB u r k h o l d e r i asacchari, que trans-forma o que jogado no lixo emalgo que pode ir para as prateleirasdos supermercados, foi descobertapelo prprio IPT, que j est traba-lhando desde 2000 na fabricaode PHB diretamente a partir do a-car, em uma usina em Serrana SP.A planta piloto produz de 50 a 60toneladas por ano de PHB, que exportado para o Japo, EUA eEuropa. O novo processo, usandoo bagao, ainda no foi aplicadocomercialmente (Viveiros, 2003).

Biodegradao de polmerosO estudo da biodegradao de

polmeros tem dois caminhos opos-tos. De um lado, temos muitas apli-caes nas quais a resistncia dosmateriais aos ataques biolgicos necessria. Nessas aplicaes, opolmero exposto ao ataque devrios microrganismos e deve resistira estes o mximo possvel. Implantesdentais, ortopdicos e outros implan-tes cirrgicos so expostos ao ataque


Figura 5: Plantao de cana-de-acar.

biolgico no corpo huma-no. Isolantes e pinturastambm so objetos deataque de microrganis-mos. Para todas essasaplicaes, espera-seque o polmero tenhauma longa vida til; eledeve ser biorresistente.Felizmente, a maior partedos polmeros sintticosde alta massa moleculardesempenham esse pa-pel, e o problema se res-tringe seleo dos aditivos utiliza-dos na manufatura dos mesmos, osquais devem ser satisfatoriamentebiorresistentes ou de natureza fungi-

cida ou bactericida(Kelen, 1983).

Por outro lado,temos uma necessi-dade cada vez maiorde plsticos biode-gradveis, j quepara minimizar o im-pacto ambiental sorequeridos polme-ros que possam serdegradados e desa-

paream por completo pela atuaode microrganismos.

Consideraes finaisDo ponto vista estritamente tcni-

co, os plsticos biodegradveis aindano apresentam toda a versatilidadedos convencionais. As novas pesqui-sas visam justamente aprimorar ascaractersticas dos novos plsticos.

Do ponto de vista econmico, elesainda so mais caros que os deri-vados de petrleo (de duas a trs ve-zes), mas tm se mostrado bastantecompetitivos em algumas aplicaes,especialmente na rea mdica,graas sua biocompatibilidade(compatibilidade que ele tem com oorganismo humano). Voltando nova-mente s espumas de poliuretanoobtidas a partir do leo de mamona,na composio qumica desse mate-rial existe uma cadeia de cidosgraxos cuja estrutura molecular estpresente nas gorduras existentes nocorpo humano; por isso mesmo,

quando esse material utilizado emimplantes, as clulas no enxergamo mesmo como um corpo estranho eno o repelem.

Outra aplicao de sucesso dosplsticos biodegradveis na rea m-dica como veculo para a liberaocontrolada de drogas em organis-mos, como hormnios: o recipienteplstico degradado progressiva-mente e, com isso, a substncia absorvida pelo paciente no ritmodeterminado pelas necessidadesteraputicas (Scientific AmericanBrasil, 2003).

O futuro dos plsticos se misturaum pouco com o prprio futuro da hu-manidade, e com certeza ainda tere-mos muitos captulos nessa histria.O que se pode dizer que, tendo emvista o interesse despertado pelosplsticos biodegradveis, e pressio-nadas por apelos populares para areduo da utilizao dos plsticosconvencionais, as indstrias tero queviabilizar o plstico biodegradvel nomercado, e quem sabe conviveremosum pouco mais em harmonia comnosso meio ambiente.

Jos Marcelo Cangemi ([email protected]),bacharel em Qumica com Atribuies Tecnolgicaspela UNESP, licenciado em Qumica pela UNIFRANe especialista em Qumica pela UFLA, doutorandono Instituto de Qumica de So Carlos da USP (IQSC/USP). Antonia Marli dos Santos ([email protected]), licenciada e bacharel em Qumica pelaUNESP, mestre pela UFSCar e doutora em Cincias(Fsico-Qumica) pela USP, docente do Depar-tamento de Bioqumica e Microbiologia do Institutode Biocincias da UNESP, em Rio Claro SP. Salva-dor Claro Neto ([email protected]), licenciado,bacharel, mestre em Qumica e doutor em Cincias(Qumica Analtica) pela USP, tcnico de nvel su-perior no IQSC/USP.

Do ponto de vistaeconmico, os plsticos

biodegradveis ainda somais caros que os

derivados de petrleo, mastm se mostrado bastantecompetitivos em algumasaplicaes, especialmentena rea mdica, graas sua biocompatibilidade

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MIN, S. e SPESSOTO, A. (Eds.). Contri-buio do II Workshop sobre Biodegra-dao. Jaguarina: Embrapa Meio Am-biente, 2001. [contm os trabalhos maisrecentes desenvolvidos no Brasil na reade biodegradao].

CANTO, E.L. Plstico: Bem suprfluoou mal necessrio? So Paulo: EditoraModerna, 1995. p. 68-73. [coloca de ma-neira sucinta o problema ambiental ge-rado pelos plsticos, oferecendo subs-dios ao leitor para que possa formar umaopinio a respeito do tema].

Anais de workshop sobre biodegra-dao . Jaguarina: Embrapa-CNPMA, 1996. [aborda trabalhos narea de biodegradao de plsticos,entre outros].


Abstract: Biodegradation: An Alternative for Minimizing the Impacts from Plastic Residues The emergence of plastic materials greatly modified mans daily life, through the production and use ofthese materials in several social and industrial segments. But one of the greatest virtues of plastics, durability, is just what turns them into a very large problem when disposed in garbage dumps orsanitary landfills. The scientific community has been looking for solutions to minimize the various forms of aggression to the environment. A promising proposal, dealt with in this article, is thebiodegradable plastics that, contrary to the synthetic ones derived from petroleum, undergo biodegradation with relative easiness, being integrated into nature.Keywords: biodegradation, polymers, biodegradable plastic

Em reunio realizada durante a43 Assemblia Geral da IUPAC(Unio Internacional de Qumica Purae Aplicada), que ocorreu em Beijing,China, de 13 a 21 de agosto de 2005,a Comisso sobre Pesos Atmicos eAbundncias Isotpicas da Divisode Qumica Inorgnica aprovou mu-danas nas massas atmicasrelativas - Ar (pesos atmicos) de 16elementos qumicos. Estas mudan-as, apresentadas na tabela ao lado(incerteza entre parnteses), decor-rem de novas determinaes deabundncias isotpicas, bem comode revises de abundnicas isot-picas e massas atmicas anteriores.

Como nas tabelas peridicas daSBQ os pesos atmicos tm no m-ximo cinco algarismos significativos,somente duas modificaes sero

Revistos os pesos atmicos de 16 elementos

feitas na sua prxima impresso:neodmio - de 144,24(3) para 144,24,

Elemento Ar anterior Ar nova

Alumnio 26,981 538(2) 26,981 5386(8)Bismuto 208,980 38(2) 208,980 40(1)Csio 132,905 45(2) 132,905 4519(2)Cobalto 58,933 200(9) 58,933 195(5)Escndio 44,955 910(8) 44,955 912(6)Fsforo 30,973 761(2) 30,973 762(2)Lantnio 138,9055(2) 138,905 47(7)Mangans 54,938 049(9) 54,938 045(5)Neodmio 144,24(3) 144,242(3)Ouro 196,966 55(2) 196,966 569(4)Platina 195,078(2) 195,084(9)Samrio 150,36(3) 150,36(2)Sdio 22,989 770(2) 22,989 769 28(2)Tntalo 180,9479(1) 180,947 88(2)Trbio 158,925 34(2) 158,925 35(2)Trio 232,0381(1) 232,038 06(2)

e samrio - de 150,36(3) para150,36(2).

Nota

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