UNIVERSIDADE DE SO PAULO
ESCOLA DE ENGENHARIA DE SO CARLOS
BRUNA MAYUMI SECCO SHIMOMOTO
DEGRADABILIDADE DE SACOLAS PLSTICAS
So Carlos
2016
BRUNA MAYUMI SECCO SHIMOMOTO
DEGRADABILIDADE DE SACOLAS PLSTICAS
Monografia apresentada ao Curso de
Engenharia Ambiental, da Escola de
Engenharia de So Carlos da Universidade de
So Paulo, como parte dos requisitos para
obteno do ttulo de Engenheira Ambiental.
Orientador: Prof. Dr. Orencio Monje Vilar
So Carlos
2016
AGRADECIMENTOS
Aos meus pais, Margareth e Luiz, que sempre se esforaram ao mximo para me
proporcionar uma boa educao, tanto na escola quanto dentro de casa. Tudo que eu sou hoje,
devo a vocs.
Ao professor Orencio que, na urgncia, decidiu me ajudar neste fim de graduao e
orientar tal monografia, sugerindo um tema moderno e interessante e me auxiliando da melhor
maneira possvel.
Ao meu irmo, Fabio, que sempre esteve ao meu lado, me dando suporte e sendo um
alicerce indestrutvel no qual eu sempre posso contar.
Aos meus grandes amigos (Juju, Raynha, Jew, Mona, Dodo, Bruno, Matheus, Zunde,
Coco, Tenda, Rocha) que no necessariamente contriburam diretamente na realizao deste
trabalho, porm foram e so muito importantes em minha formao como pessoa durante todos
esses anos de graduao em So Carlos. Vocs sempre estaro comigo, em mente e corao.
Bibi, por ter me ajudado a editar as fotos do trabalho. Voc fez um borro nelas,
porm clareou minha vida de uma maneira inexplicvel com a sua amizade.
Aos professores que tive ao longo da minha vida. Obrigada por todo o ensinamento
dentro e fora da sala de aula.
Ao professor Zaiat e Valeria, que aceitaram fazer parte da banca. uma grande honra
ter minha monografia avaliada por vocs.
RESUMO
SHIMOMOTO, B. M. S. Degradabilidade de sacolas plsticas. 2016. Monografia (Trabalho
de Concluso de Curso em Engenharia Ambiental) Escola de Engenharia de So Carlos,
Universidade de So Paulo, So Carlos, 2016.
Sacolas plsticas alteraram os hbitos sociais e de consumo nas ltimas dcadas tendo se
tornado um item praticamente indispensvel no cotidiano das pessoas. De forma geral, os
plsticos apresentam durabilidade, o que vantajoso ao considerar a questo comercial, porm
desvantajoso do ponto de vista ambiental pois sua degradao lenta e a sua disposio no
meio ambiente traz uma srie de consequncias indesejveis, como entupimento de drenagens
e incremento da poluio de mares, rios e meio ambiente no geral. Assim, as sacolas tendem
a permanecer em seus ambientes de disposio sendo os aterros sanitrios os mais comuns
destes afetando os mecanismos e atividades ali presentes e gerando impactos ambientais.
Essas questes tm levado ao desenvolvimento de novos produtos denominados como
plsticos oxibiodegradveis. No trabalho em questo, apresenta-se uma reviso bibliogrfica
sobre a degradabilidade de plsticos, com nfase nas sacolas, em que se procura atualizar o
conhecimento sobre o assunto e as normas aplicveis ao problema da biodegradao com o
intuito de estabelecer protocolos de estudo do problema enfocado sob a tica da Geotecnia.
Ademais, coletaram-se amostras de sacolas plsticas, provenientes de lojas comerciais da
cidade de So Carlos, as quais foram avaliadas quanto degradao em dois ambientes,
exposio s intempries e enterramento em solo orgnico em um perodo de 26 semanas. A
anlise visual do comportamento das sacolas levou concluso de que, mesmo aquelas que
so classificadas como oxibiodegradveis, no sofreram biodegradao quando em contato
com os hmus, porm uma delas (amostra B) sofreu degradao de forma mais rpida que as
outras quando sujeitas a ao de luz solar, chuva e vento. Da literatura e dos resultados
preliminares observados, parece haver controvrsias quanto degradao dessas sacolas ditas
como oxibiodegradveis. Alm disso, deve-se considerar tambm os aditivos utilizados em
sua fabricao, pois contm ons metlicos que, se em quantidades excessivas, podem
ocasionar impactos adversos no meio ambiente e na sade humana. Embora o perodo de
ensaio tenha sido relativamente curto, os resultados chamam a ateno para a necessidade de
aprofundamento de estudos relacionados ao tema.
Palavras-chave: degradao, biodegradao, sacolas plsticas, plstico, oxibiodegradvel.
ABSTRACT
SHIMOMOTO, B. M. S. Degradability of plastic bags. 2016. Monograph (Undergraduate
Work in Environmental Engineering) So Carlos School of Engineering, University of So
Paulo, So Carlos, 2016.
In the last decades, plastic bags have changed peoples social and consumption habits and have
become an indispensable item in daily life. In general, plastics present durability, which is
advantageous when considering the trade issue, but disadvantageous when it comes to an
environmental point of view since its degradation is slow and its disposal in the environment
leads to a number of undesirable consequences, such as drainages clogging and increment of
pollution of sea, rivers and environment generally. Thus, plastic bags tend to stay in their
disposal environments the most common of these are the landfills and end up affecting the
mechanisms and activities there, generating environmental impacts. These issues have led to
the development of new products denominated as oxo-biodegradable plastics. In this work, a
literature review on plastics degradability, with emphasis on the bags, is presented with the
objective of updating the knowledge on the subject and on applicable standards to
biodegradation problem in order to stablish study protocols of the problem focused from the
perspective of Geotechnics. Furthermore, plastic bags samples were collected from shops in the
city of So Carlos and were evaluated for their degradation in two environments, exposure to
weathering and burial in organic soil in a period of 26 weeks. The visual analysis of these bags
behavior led to the conclusion that, even those classified as oxo-biodegradable, did not suffer
biodegradation when in contact with humus, however one of these (sample B) has degraded
faster than the others when subjected to sunlight, rain and wind. From literature and preliminary
results obtained in this study, it seems that there is controversy regarding the degradation of
these oxo-biodegradable plastic bags. Moreover, people should consider the additives used
in their manufacture, once they contain metal ions that, if in excessive amounts, can cause
adverse impacts on the environment and human health. Although the test period is relatively
short, the results point to the need for further studies related to the topic.
Keywords: degradation, biodegradation, plastic bags, plastic, oxo-biodegradable.
LISTA DE ILUSTRAES
Figura 1 Esquema simplificado de uma extrusora...................................................................24
Figura 2 Classificao de polmeros biodegradveis conforme a fonte de obteno...............25
Figura 3 Anlise visual das amostras de acordo com o tempo de exposio ao envelhecimento
acelerado...................................................................................................................................39
Figura 4 Regio de interesse dos espectros de FTIR para as amostras de PEAD em funo do
tempo de exposio ao envelhecimento acelerado.....................................................................39
Figura 5 Valores do ndice de carbonila para amostras de PEAD em funo do tempo de
exposio ao envelhecimento acelerado....................................................................................40
Figura 6 Anlise visual das amostras de acordo com o tempo de exposio ao intemperismo
natural........................................................................................................................................41
Figura 7 Curvas TG (esquerda) e DTG (direita) antes e aps exposio ao intemperismo
natural........................................................................................................................................42
Figura 8 Espectros de FTIR das sacolas oxibiodegradveis antes e aps exposio ao
intemperismo natural.................................................................................................................43
Figura 9 Evoluo do total de biogs produzido pelas amostras (em branco, com PE com
aditivos e controles positivos e negativos) pela durao do perodo de teste (em dias) a
temperaturas de 35C (letra a) e 50C (letra b)....................................................................47
Figura 10 Evoluo do total de biogs produzido pelas amostras (em branco, com PET com
aditivos e controles positivos e negativos) pela durao do perodo de teste (em dias) a
temperaturas de 35C (letra c) e 50C (letra d)....................................................................47
Figura 11 Teste 1 Evoluo do gs carbnico (g) das amostras em branco, controle positivo
e filmes de PE em funo do tempo...........................................................................................49
Figura 12 Teste 1 Variao da porcentagem de mineralizao do controle positivo e filmes
de PE em funo do tempo.........................................................................................................50
Figura 13 Teste 1 Evoluo do gs carbnico (g) das amostras em branco, controle positivo
e folhas de PET em funo do tempo.........................................................................................51
Figura 14 Teste 1 Variao da porcentagem de mineralizao do controle positivo e folhas
de PET em funo do tempo......................................................................................................51
Figura 15 Teste 2 Evoluo do gs carbnico (g) das amostras em branco, controle positivo
e filmes de PE em funo do tempo...........................................................................................52
Figura 16 Teste 2 Variao da porcentagem de mineralizao do controle positivo e filmes
de PE em funo do tempo.........................................................................................................53
Figura 17 ndice de carbonila dos filmes PE e PE S1 em funo do tempo..............................54
Figura 18 Evoluo do gs carbnico (g) das amostras em branco, PE e PE S1 (expostas
radiao UV) e controle positivo em funo do tempo..............................................................55
Figura 19 Variao da porcentagem de mineralizao do controle positivo, PE e PE S1
(expostas a radiao UV) em funo do tempo..........................................................................56
Figura 20 Evoluo do gs carbnico (g) das amostras em branco, p de PE e controle positivo
em funo do tempo...................................................................................................................57
Figura 21 Variao da porcentagem da mineralizao do controle positivo e p de PE em
funo do tempo........................................................................................................................57
Figura 22 Evoluo visual dos filmes de PE enterrados no solo arenoso em um perodo de 95
dias (a e b correspondem ao PE; c e d ao PE E5; e e fao PE W5; e g e h ao PE
S5) ............................................................................................................................................59
Figura 23 Evoluo visual dos filmes de PET enterrados no solo arenoso em um perodo de
1095 dias (a e b correspondem ao PET; c e d ao PET E5, e e e f ao PET
W5.............................................................................................................................................60
Figura 24 Formao das colnias nos filmes de PE em placas de
MALC.......................................................................................................................................63
Figura 25 Comportamento dos pedaos de PE aps incubao de 28
dias............................................................................................................................................64
Figura 26 ACA das amostras controle, YT1 e YP1,
respectivamente.........................................................................................................................64
Figura 27 Valores do nmero de clulas nos filmes de PE ao longo da
incubao..................................................................................................................................66
Figura 28 Morfotipo das clulas nos biofilmes maduros do controle, YT1 e YP1, da esquerda
para a direita..............................................................................................................................66
Figura 29 Imagens de microscopia com fluorescncia dos biofilmes do controle, YT1 e YP1
(da esquerda para a direita) .......................................................................................................67
Figura 30 Caracterizao da topografia das superfcies de PE das amostras controle, YT1 e
YP1............................................................................................................................................68
Figura 31 Porcentagem da perda de peso ao longo do experimento das amostras controle, YT1
e YP1.........................................................................................................................................70
Figura 32 Resultados da espectrometria de ionizao de massa de electrospray mostrando as
intensidades dos valores de m/z nas amostras de controle, YT1 e YP1......................................71
Figura 33 Amostras de sacolas plsticas utilizadas no estudo.................................................73
Figura 34 Corpos de prova das amostras A, B, C, D, E e F......................................................74
Figura 35 Corpos de prova das amostras A, B, C, D, E e F..............................................75
Figura 36 Pesagem de amostra utilizando balana eletrnica de preciso semi analtica........76
Figura 37 Geogrelha utilizada no experimento dobrada e amarrada por arame.......................77
Figura 38 Esquema representativo da distribuio das amostras na geogrelha (sem
escala)........................................................................................................................................78
Figura 39 Exposio das amostras a intempries....................................................................78
Figura 40 Amostra sendo colocada em solo orgnico.............................................................79
Figura 41 Balde pronto contendo em seu interior solo orgnico e as amostras........................80
Figura 42 Esquema representativo da distribuio das amostras enterradas em solo orgnico
(sem escala)...............................................................................................................................80
Figura 43 Sacolas plsticas depois de ficarem dentro de um saco plstico preto por 26
semanas.....................................................................................................................................81
Figura 44 Amostras A, B, C, D, E e F expostas a intempries (2 semana)..............................82
Figura 45 Amostras A, B, C, D, E e F expostas a intempries (10 semana)............................82
Figura 46 Amostras A, B, C, D, E e F expostas a intempries (17 semana)............................83
Figura 47 Amostras A, B, C, D, E e F expostas a intempries (19 semana)............................83
Figura 48 Amostras A, B, C, D, E e F expostas a intempries (26 semana)............................84
Figura 49 Amostras A, B, C, D, E e F logo aps serem desenterradas do solo orgnico
(ainda sujas) ..............................................................................................................................86
Figura 50 Amostras A, B, C, D, E e F depois de desenterradas e limpas..........................86
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 Simbologia de reciclabilidade e identificao das embalagens
plsticas.....................................................................................................................................19
Tabela 2 Siglas, nomes, caractersticas e exemplos de aplicaes dos diferentes tipos de
plsticos.....................................................................................................................................20
Tabela 3 Limite mximo de elementos qumicos na embalagem inteira e no item de
embalagem................................................................................................................................29
Tabela 4 Valores mximos de concentrao, em mg/kg, para elementos metlicos................36
Tabela 5 Tonset e Tmx (em C) e perda de massa (%) das sacolas de acordo com o tempo de
exposio ao intemperismo natural...........................................................................................42
Tabela 6 Relao entre O/C e a rea relativa das ligaes qumicas das amostras...................69
Tabela 7 Relao entre amostras A, B, C, D, E e F e seus fabricantes......................................75
Tabela 8 Massas (g) das amostras A, B, C, D, E e F.................................................................77
Tabela 9 Massas (g) das amostras A, B, C, D, E e F.........................................................79
Tabela 10 Valores das massas das amostras A, B, C, D, E e F antes e depois do
experimento (em gramas) e a porcentagem de reduo de masssa.............................................85
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABF gar de broto de feijo
ABIPLAST Associao Brasileira da Indstria do Plstico
ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas
ACA ngulo de contato com a gua
ADP gar de dextrose de batata
ANVISA Agncia Nacional de Vigilncia Sanitria
APC gar de peptona de carne
ASE gua salina esterilizada
ASTM American Society for Testing and Materials
DSS Dodecil sulfato de sdio
EPA Environmental Protection Agency
FDA Food and Drug Administration
FTIR Espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier
Inmetro Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia
ISO International Organization for Standardization
OECD The Organization for Economic Cooperation and Development
MALC Meio de gar livre de carbono
MLLC Meio lquido livre de carbono
Mn Peso molecular mdio numrico
Mw Peso molecular mdio ponderal
PE Polietileno
PEAD Polietileno de alta densidade
PEBD Polietileno de baixa densidade
PELBD Polietileno linear de baixa densidade
PEUAPM Polietileno de ultra alto peso molecular
PEUBD Polietileno de ultrabaixa densidade
PET Politereftalato de etileno
Rpm Rotao por minuto
SPE Substncia polimrica extracelular
UFC Unidade formadora de colnia
UV Ultravioleta
TG Termogravimetria
DTG Termogravimetria derivada
SUMRIO
1 INTRODUO ..................................................................................................................... 15
2 REVISO BIBLIOGRFICA .............................................................................................. 18
2.1 Plsticos - Generalidades ................................................................................................ 18
2.2 Degradao de plsticos .................................................................................................. 20
2.3 Normas aplicveis biodegradao de plsticos ............................................................ 27
2.3.1 ABNT NBR 15448-2: Embalagens plsticas degradveis e/ou de fontes renovveis.
Parte 2 Biodegradao e compostagem Requisitos e mtodos de ensaio ...................... 27
2.3.2 ASTM D-5338-15: Mtodo de teste padro para determinar a biodegradao
aerbia de materiais plsticos sob condies controladas de compostagem (incluindo
temperaturas termoflicas) ................................................................................................. 30
2.3.3 ASTM D-6400-12: Especificao padro para a classificao de plsticos
destinados compostagem aerbia em instalaes municipais ou industriais .................. 31
2.3.4 ASTM D-6954-04: Guia padro para plsticos expostos em teste que sofrem
degradao no meio ambiente por uma combinao de oxidao e biodegradao. ........ 33
2.3.5 ABNT PE-308.01 - Rtulo Ecolgico para Aditivos Plsticos com Funo
Oxibiodegradvel .............................................................................................................. 34
2.4 Experimentos acerca da degradao de plsticos ........................................................... 37
3 MATERIAIS E MTODOS .................................................................................................. 73
3.1 Preparao e caracterizao das amostras ....................................................................... 73
3.2 Exposio das amostras a intempries ............................................................................ 76
3.3 Enterramento em solo orgnico ...................................................................................... 79
4.1 Sacolas de controle ......................................................................................................... 81
4.2 Amostras expostas a intempries .................................................................................... 81
4.3 Amostras enterradas em solo orgnico ........................................................................... 85
5 CONCLUSO ....................................................................................................................... 88
REFERNCIAS ....................................................................................................................... 91
15
1 INTRODUO
Com o forte investimento por parte do Estado na indstria de base, a dcada de 1970
mostrou um incremento no desenvolvimento de novos produtos, especialmente os de base
polimrica como diferentes tipos de plsticos. Esses materiais passaram a fazer parte do
cotidiano das pessoas nas mais diferentes aplicaes substituindo, por exemplo, fibras naturais
na fabricao de tecido ou outros materiais, como na indstria automobilstica. Este intenso
desenvolvimento modificou o hbito das pessoas, estas cada vez mais acostumadas com a
presena do plstico em suas vidas.
Fechine (2010) afirma que vm ocorrendo uma substituio dos materiais convencionais
na maioria dos setores da economia pelos polmeros por diversas razes como, por exemplo,
seu baixo custo e o desenvolvimento de suas mltiplas funcionalidades, apresentando inmeras
aplicabilidades (fibras, elastmeros ou, simplesmente, plsticos).
Assim, a partir dos anos 70, houve a substituio no mercado das embalagens
tradicionais de papel pelas sacolas plsticas, o que pode ser explicado pelas diversas vantagens
apresentadas por estas como, por exemplo, leveza, transparncia, flexibilidade, assepsia, baixo
custo e capacidade de suportar peso sem rompimento (SANTOS; FREIRE; COSTA, 2011).
A popularidade dos sacos plsticos foi crescendo de forma cada vez mais rpida,
principalmente devido ao fato das lojas e supermercados os distriburem de forma gratuita
(OLIVEIRA et al., 2012).
Segundo o Ministrio do Meio Ambiente (2016) cerca de 1,5 milho de sacolas plsticas
so distribudas por hora no Brasil e entre 500 bilhes e 1 trilho das mesmas so consumidas
anualmente no mundo inteiro.
O consumo excessivo dessas sacolas prejudica demasiadamente o meio ambiente. Em
sua produo, so consumidos gua, energia e, na maioria das vezes, recursos naturais no
renovveis como gs natural e/ou petrleo, com a liberao de rejeitos lquidos, conhecidos
como efluentes, e gases txicos potencializadores do efeito estufa. Alm disso, em relao ao
total de sacolas plsticas utilizadas, poucas so aquelas que passam pelo processo de
reciclagem. O descarte incorreto delas tem como consequncia a poluio e tambm o
entupimento de bueiros responsveis por escoar as guas das chuvas. Podem tambm acabar
16
sendo ingeridas acidentalmente por animais em matas e oceanos, ocasionando mortes por
sufocamento (MINISTRIO DO MEIO AMBIENTE, 2016).
Um destino final comum das sacolas plsticas a disposio em aterros sanitrios. Isto
provoca consequncias negativas nesses ambientes de disposio de resduos slidos, como a
reduo da permeabilidade de gases e lquidos (oriundos da decomposio dos resduos e da
infiltrao de guas pluviais), modificando a atividade qumica e biolgica dos aterros e, por
conseguinte, comprometendo os mecanismos de degradao que tendem a ocorrer nestes
grandes biodigestores. Alm disso, ao diminuir a permeabilidade, h o favorecimento da
formao de bolses de lixiviado e de gases que provavelmente afetaro a estabilidade do
aterro. Isso pode acarretar em sua ruptura e, consequentemente, em implicaes srias nas
questes econmicas, ambientais e sociais, inclusive levando a perda de vidas (BENVENUTO
e CUNHA, 1991).
Por outro lado, uma consequncia curiosa e interessante da presena de plsticos nos
aterros refere-se sua capacidade de aumentar a resistncia do resduo pelo efeito de reforo
que proporcionam (VILAR e CARVALHO, 2004). Assim, no so raros cortes verticais que
superam os cinco metros de altura completamente estveis que assim no estariam, caso
inexistisse o citado efeito. Embora esse efeito positivo seja conhecido, havendo teorias para
retrat-lo e considerar em projeto (MACHADO et al., 2002, dentre outros), o fato que pouco
se sabe de sua manuteno ao longo do tempo, medida que os mecanismos de degradao do
resduo avanam, incluindo tambm os plsticos presentes. Trata-se de uma questo em aberto
e objeto de muitos estudos, no existindo um consenso na atualidade sobre o que esperar nesse
caso (CAICEDO et al., 2002;, 2005; ZHAN, CHEN, LING, 2008; REDDY et al, 2009). Disso
resulta muito importante entender como se processa a degradao das sacolas plsticas ditas
degradveis, pois desse comportamento certamente se poder num futuro prximo definir
como esses materiais afetam o comportamento geotcnico do corpo de resduos em um aterro
sanitrio.
Diante de toda essa problemtica envolvendo as sacolas plsticas, so evidenciados
quatro Rs: Recusar, Reduzir, Reutilizar e Reciclar. A primeira ao a ser feita recusar a sacola
sempre que possvel, ou seja, quando no houver necessidade de obteno dela. O segundo
passo reduzir seu consumo, otimizando o uso da sacola ao aproveitar toda a sua capacidade
de volume permitido e tambm levando aos mercados sacolas retornveis. Se, mesmo assim, a
quantidade de sacolas plsticas ainda for demasiada, a alternativa reutiliz-las ao servirem de
17
objeto de acondicionamento do lixo ou at mesmo de decorao. Como ltimo passo, h a opo
de reciclar as sacolas plsticas (MINISTRIO DO MEIO AMBIENTE, 2016).
Assim, deve-se limpar e colocar no lixo reciclvel as sacolas que no puderem ser mais
reutilizadas, encaminhando-as para a coleta seletiva. Entretanto, a grande maioria da populao
usa este material plstico para o acondicionamento de lixo, comprometendo sua disponibilidade
para a reciclagem (SANTOS; FREIRE; COSTA, 2011).
Mesmo com toda essa poltica cuja finalidade diminuir cada vez mais a quantidade de
sacolas plsticas no mundo, estas sempre vo existir e apresentaro diversos impactos sobre o
meio ambiente. Sendo assim, estudos sobre sua degradao se fazem cada vez mais necessrios
a fim de entender seu comportamento nos mais variados locais de descarte ou disposio.
Porm, para compreender sua degradao, necessrio tambm entender a caractersticas dos
plsticos.
O objetivo deste trabalho foi realizar uma reviso bibliogrfica sobre plsticos
degradveis, com nfase nas sacolas plsticas utilizadas no comrcio em geral.
Simultaneamente, fez-se uma anlise visual do comportamento de sacolas plsticas disponveis
no comrcio de So Carlos, quando expostas a intempries e enterradas em um substrato
orgnico.
18
2 REVISO BIBLIOGRFICA
2.1 Plsticos - Generalidades
O termo plstico tem origem no nome grego plsticos, cujo significado capaz de
ser moldado. um material que pode ter origem natural (fontes renovveis como, por
exemplo, milho ou cana de acar) ou sinttica (obtido a partir de derivados de petrleo)
(ASSOCIAO BRASILEIRA DA INDSTRIA DO PLSTICO ABIPLAST, 2016). Para
Tokiwa et al. (2009), o termo designado aos polmeros que possuem grande peso molecular e
que podem ser degradados por processos diversos.
Os plsticos so polmeros formados por macromolculas que contm repeties
mltiplas de um ou mais tipos de monmeros (unidades qumicas simples), os quais so unidos
por reaes de polimerizao nas quais a molcula inicial se agrupa de forma sucessiva com
outras (ABIPLAST, 2016).
Segundo Fechine (2010), os polmeros podem ocorrer de forma natural celulose,
algodo, l de carneiro, etc. ou obtidos sinteticamente. Os polmeros formados por
hidrocarbonetos (polietileno, polipropileno, poliestireno, entre outros) apresentam resistncia a
ataques biolgicos e qumicos e, consequentemente, aos microrganismos, mostrando sua
principal propriedade: a durabilidade.
H a diviso dos materiais plsticos em duas grandes categorias: os termofixos, aqueles
que, em sua moldagem, sofrem reaes qumicas que os impossibilitam de sofrerem nova fuso
(consequentemente, no so reciclveis) e os termoplsticos, os quais podem ser moldados
diversas vezes por efeito de presso e temperatura, mostrando-se reciclveis. Os tipos de
plsticos mais consumidos na atualidade podem ser considerados como commodities em
virtude da produo em larga escala e da aplicao destes materiais. Alguns exemplos destes
plsticos so o polietileno, polipropileno, poliestireno e policloreto de vinila, os quais so
termoplsticos (ABIPLAST, 2016).
A Tabela 1 abaixo fornece os smbolos para identificao das resinas termoplsticas
utilizadas na fabricao de embalagens de acondicionamento plsticos e resinas termoplsticas,
bem como suas abreviaturas em portugus e ingls. Tais smbolos, ao mostrarem a composio
dos produtos, auxiliam na separao e reciclagem dos mesmos.
19
As principais aplicaes dos polmeros so a fabricao de embalagens,
eletrodomsticos, automveis, brinquedos, utenslios domsticos, peas diversas para a
Tabela 1: Simbologia de reciclabilidade e identificao das embalagens plsticas.
Fonte: ABNT NBR 13.230 (2008)
20
indstria mecnica, eltrica e qumica, e materiais de consumo em geral. A Tabela 2 logo a
seguir mostra um resumo das informaes sobre os tipos de plsticos, com suas caractersticas
e exemplos de aplicaes.
2.2 Degradao de plsticos
Considerando especificamente polmeros, a degradao refere-se a qualquer
mecanismo que cause, a algum tipo de propriedade, danos irreversveis (FECHINE, 2010).
Esta alterao das propriedades de um polmero um resultado de diversas reaes
qumicas intra ou intermoleculares. Diferentes eventos e fatores podem ocasionar a degradao,
sendo ela dependente do material do polmero, da forma de processamento (todo polmero passa
por este processo para que alcance seu formato final) e tambm de seu uso (DE PAOLI, 2008).
Ainda de acordo com De Paoli (2008), a primeira etapa da degradao sempre est
atrelada quebra de uma ligao qumica covalente, gerando espcies reativas (na maioria das
vezes, radicais livres) que se responsabilizam pela propagao do processo. Diversos fatores
podem ser capazes de fornecer energia para o rompimento de uma ou mais ligaes qumicas
Tabela 2: Siglas, nomes, caractersticas e exemplos de aplicaes dos diferentes tipos de plsticos.
Fonte: Programa A Qumica do Fazer. Plstico. Vesturios e Embalagens (2016).
21
(ocasionando a formao dos radicais livres) como, por exemplo, calor, radiao de alta energia,
tenso mecnica, luz e ataque qumico ou biolgico.
Sendo assim, h vrios tipos de degradao dos polmeros, tais como: degradao
trmica, mecnica, termoxidao, fotoxidao, degradao termomecnica, mecanoqumica,
biodegradao, fotobiodegradao, entre outros (VIANA e ANTUNES, 2016). Vale lembrar
que as reaes de degradao tambm ocorrem durante o processamento, estocagem e/ou
utilizao do produto polimrico (ABIPLAST, 2015) e no somente quando este descartado.
A degradao trmica acontece quando o rompimento das ligaes qumicas resulta do
efeito da temperatura na ausncia de oxignio, sendo a energia trmica, incidente sobre o
polmero, superior energia das ligaes intramoleculares. A estabilidade trmica do polmero
uma caracterstica que depende dos grupos qumicos presentes nele e sua resistncia
temperatura na qual so expostos. A termoxidao, por sua vez, pode ocorrer na presena de
oxignio atmosfrico ou outros agentes oxidantes e, para acontecer, depende da presena de
ligaes e grupos facilmente oxidveis na macromolcula (ABIPLAST, 2015).
A fotoxidao ocorre quando a radiao ultravioleta (UV) absorvida pelo polmero, o
que causa um aumento da excitao entre os eltrons e resulta no rompimento das
macromolculas. Os polmeros possuem comportamentos diferentes quanto radiao UV, ou
seja, esse processo dependente de sua estrutura qumica (ABIPLAST, 2015).
Quando a degradao realizada e catalisada por microrganismos, passa a ser
denominada de biodegradao, na qual h a fragmentao do objeto de estudo e a ocorrncia
de danos em algum tipo de propriedade, formando dixido de carbono, biomassa e gua, quando
em condies aerbias. J na ausncia de oxignio, h tambm a formao de gs metano
(FECHINE, 2010).
A biodegradao ocorre em dois estgios: despolimerizao e mineralizao. No
primeiro, h a quebra das ligaes polimricas por clivagem, um tipo de fragmentao do
material, o que aumenta a rea de contato do polmero com os microrganismos e, assim sendo,
as macromolculas comeam a se decompor em cadeias menores. Todo este estgio ocorre na
superfcie do material e quanto maior a hidrofilicidade do polmero, mais facilitado o incio
da degradao. Em seguida, a mineralizao se inicia com o transporte dos pequenos
fragmentos oligomricos pelo interior dos organismos onde sero, primeiramente,
transformados em biomassa e, por fim, mineralizados, produzindo gases (gs carbnico,
metano, nitrognio e hidrognio), sais minerais, gua e novas biomassas (FECHINE, 2010).
22
Para o processo de biodegradao de polmeros no estado slido, existem trs elementos
imprescindveis: os organismos, a estrutura do polmero e o ambiente. Os microrganismos, por
meio de suas aes metablicas, sintetizam as enzimas responsveis pelo incio da
despolimerizao e mineralizam o que foi formado neste processo (monmeros e oligmeros).
A estrutura do polmero - incluindo tipos de ligao qumica, nvel de ramificao, de
polimerizao e de hidrofilicidade, distribuio da massa molar, esterioqumica, cristalinidade
e outras caractersticas morfolgicas - influencia diretamente na biodegradao. Porm, isso
tudo no seria possvel se no fosse um ambiente com fatores favorveis ao processo como, por
exemplo, temperatura, umidade (fator mais importante) e sais adequados (FECHINE, 2010).
Entretanto, na maioria das vezes, o processo de biodegradao dos polmeros no
ocorre. Fechine (2010) afirma que o polietileno, polipropileno, policloreto de vinila e
politereftalato de etileno so exemplos de polmeros sintticos convencionais cuja estrutura
qumica no absorve a radiao UV de maneira muito danosa e nem permite a degradao por
outros mecanismos como, por exemplo, pela ao de microrganismos. Alm disso, as indstrias
tambm utilizam substncias em sua composio que so responsveis por retardar a
degradao.
Quando polmeros so produzidos a partir de matrias-primas de fontes renovveis
(milho, celulose, ou cana-de-acar, entre outros), eles so denominados como biopolmeros.
H um grande interesse neste tipo de polmero que pode ser justificado por diversos fatores
(BRITO et al., 2011). Segundo Harada (2008), a utilizao dos bioplsticos contribui para a
economia de recursos fsseis, diminuindo a dependncia apresentada pelas atuais geraes dos
mesmos, auxilia no equilbrio entre a oferta e a demanda dos produtos plsticos (considerando
o tempo de consumo e o tempo de produo da matria-prima) e, alm disso, refora a
sustentabilidade, uma vez que so enormes os impactos ambientais ocasionados na extrao e
refino do petrleo, por exemplo.
Entretanto, ser um biopolmero no significa necessariamente que o polmero
biodegradvel. H, por exemplo, o polietileno verde e o policloreto de vinila verde, ambos
produzidos a partir do etanol da cana de acar, que no demonstram biodegradabilidade
(BRITO et al., 2011). De acordo com a empresa Braskem (2016), pioneira na produo do
polietileno verde de fonte 100% renovvel, o etanol proveniente da cana de acar passa por
um processo de desidratao, resultando no etileno, o qual polimerizado em unidades de
produo do polmero.
23
Segundo Oliveira et al (2012), as sacolas plsticas de supermercado so produzidas a
partir do polietileno e, em alguns casos, do polipropileno, que so polmeros derivados do
petrleo e no suscetveis biodegradao, confirmando ainda mais a problemtica da
biodegradabilidade destas embalagens.
O polietileno, por exemplo, possui diversas caractersticas que o fazem ser resistente
biodegradao, tais como: suas ligaes covalentes C-C e C-H altamente estveis; seu elevado
peso molecular que acaba dificultando sua entrada nas paredes das clulas dos microrganismos;
a falta de grupos facilmente oxidveis e/ou hidrolisveis; e sua natureza altamente hidrofbica
(GAUTAM; BASSI; YANFUL, 2007 apud YANG et al., 2014).
Podem ser produzidos cinco tipos de polietileno de acordo com o sistema cataltico
utilizado na polimerizao e das condies reacionais: de baixa densidade (PEBD), de alta
densidade (PEAD), linear de baixa densidade (PELBD), de ultra alto peso molecular
(PEUAPM) ou de ultrabaixa densidade (PEUBD). (COUTINHO; MELLO; SANTA MARIA,
2003)
Viana (2010) ressalta que, na fabricao de sacolas plsticas, h dois tipos de polietileno
mais empregados, os de alta densidade (PEAD) e os de baixa densidade (PEBD).
Para que consiga chegar em seu formato final para sua utilizao, todo polmero passa
por um ou mais mtodos de processamentos que, ao serem considerados os termoplsticos,
podem ser: termoformagem, calandragem, extruso, moldagem por compresso, extruso e
sopro, injeo, rotomoldagem e injeo seguida de sopro. No decorrer desses processos, os
termoplsticos passam por aquecimento, cisalhamento e presso (DE PAOLI, 2008).
Coutinho, Mello e Santa Maria (2003) afirmam que, quando so utilizados para a
produo de sacolas plsticas, os polietilenos passam por um processamento de extruso.
Neste mtodo, h um sistema de bombeamento para fluidos viscosos representado por
uma extrusora. Ela contm um cilindro (tambm chamado de canho) que possui dentro de si
uma rosca, alm de um cabeote com uma matriz. Ao longo da rosca e do cabeote, h diversas
zonas de aquecimento e uma das principais caractersticas da rosca o L/D, ou seja, a razo
entre o seu comprimento e o dimetro. Este valor est diretamente relacionado com o tempo de
residncia e a ao de mistura (quanto maior o L/D, maiores os dois fatores mencionados).
Quando o processo de mistura precisa apresentar melhor eficincia, usam-se extrusoras de
dupla-rosca. A Figura 1 mostra um esquema simplificado desse equipamento, porm com
24
somente uma rosca. A corresponde ao lugar onde ocorre a alimentao, b rosca e o
cilindro (ou canho), e c ao cabeote com a matriz (DE PAOLI, 2008).
Basicamente, o processo consiste em forar, de maneira controlada, a passagem do
material granulado (matria prima) por dentro do canho aquecido, passando pela(s) rosca(s)
existente(s) ali, as quais so responsveis pelo transporte, mistura e compactao dos plsticos.
Quando passa pela sada do cilindro, o material comprimido contra uma matriz que d formato
a ele, originando o produto final que ser calibrado, resfriado e cortado (ABIPLAST, 2016).
Contrastando com os polmeros recm citados, h tambm os aqueles capazes de passar
por uma degradao ativada biologicamente por meio da ao enzimtica os biodegradveis.
Estes polmeros, em sua grande maioria, so derivados de plantas. Processos no enzimticos,
como a fotlise ou a hidrlise, tambm podem quebrar essas cadeias polimricas, porm s h
biodegradao quando h ao enzimtica (FECHINE, 2010). De Paoli (2008) afirma que, para
ocorrer o crescimento dos microrganismos que utilizam o material como fonte de nutriente, eles
devem produzir as enzimas apropriadas para a quebra de alguma ligao qumica da cadeia
polimrica.
Os materiais polimricos biodegradveis podem ter seu uso em diversas aplicaes, tais
como: revestimento de plantaes, liberao controlada de pesticidas, conteno de encostas,
encapsulamento de sementes e, sobretudo, embalagens descartveis (DE PAOLI, 2008).
Mesmo com as vrias aplicaes existentes, h certos empecilhos para a substituio
dos no-biodegradveis para os biodegradveis como, por exemplo, as limitaes na
performance destes e seu alto custo, o qual no justificado apenas pelo valor da matria prima
Figura 1: Esquema simplificado de uma extrusora.
Fonte: De Paoli (2008)
25
utilizada para sua sntese, mas principalmente pelo fato de ser produzido em uma pequena
escala (FECHINE, 2010).
Segundo Tokiwa et al. (2009), importante ressaltar que a biodegradabilidade dos
plsticos no depende somente e/ou necessariamente da origem deles. H aqueles que so
derivados do petrleo, porm podem ser degradados por microrganismos, enquanto h aqueles
produzidos da biomassa ou energias renovveis que no so biodegradveis.
BRITO et al. (2011) classificou alguns polmeros que apresentam biodegradabilidade a
partir de sua fonte de obteno, como mostra a Figura 2.
H tambm os plsticos chamados oxibiodegradveis, compostos de termoplsticos
baseados em polmeros frequentemente utilizados no comrcio (polietileno, poliestireno e
polipropileno). Eles contm em sua composio certos aditivos - constitudos de sais de metais
de transio tais como ferro, nquel, mangans ou cobalto - que so responsveis por acelerar a
degradao em certas condies de umidade, temperatura e/ou presena de luz. Segundo alguns
fabricantes desses aditivos, esses plsticos passam por duas etapas de degradao, uma abitica
que acelerada por um catalisador e outra bitica, a qual o prprio nome j diz, ocorre na
presena de microrganismos (DE PAOLI, 2008).
Dessa forma, acredita-se que a degradao do polietileno pode ser alcanada por foto
ou termoxidao e, por conseguinte, pela atividade biolgica de microrganismos. Quando
Figura 2 Classificao de polmeros biodegradveis conforme a fonte de obteno
Fonte: BRITO et.al (2011)
26
amostras deste polmero recebem um pr-tratamento representado por luz UV ou termoxidao,
h a despolimerizao das cadeias do PE, resultando na formao de produtos de baixo peso
molecular (alcanos, alcenos aldedos, cetonas, lcoois e cidos graxos), os quais so mais
suscetveis a sofrer, por fim, a degradao microbiana (ALBERTSSON; ANDERSSON;
KARLSSON, 1987).
Estes pr-tratamentos, pelo fato de introduzirem grupos como carbonila, carboxila e
hidroxila, acabam aumentando a polaridade das molculas, diminuindo a hidrofobia do
polmero e o tornando mais propenso biodegradao (ARUTCHELVI et al., 2008)
Sendo assim, o valor do ndice de carbonila (C=O) um parmetro que serve de
auxlio no monitoramento do grau de degradao dos filmes, uma vez que este grupo funcional
est presente na maioria dos produtos de degradao do polietileno (CHIELLINI et al., 2006
apud SELKE et al., 2015).
A medio do ndice de carbonila feita pela razo entre as densidades pticas das
bandas de absoro em 1716 cm-1, ou seja, quando h pico de carbonila, e em 1463 cm-1, quando
h deformao angular fora do plano do CH2 (AMARAL et al., 2009). Tais valores de
comprimento de onda (1716 cm-1 e 1463 cm-1) podem apresentar uma pequena variao na
literatura, porm nada muito significante.
Voltando aos aditivos pr-degradantes, os ons metlicos presentes nestes conseguem
provocar efeitos de degradao do polmero mesmo em pouca quantidade, todavia isso no
isenta a preocupao para com o meio ambiente, pois o uso de metais como magnsio, cobre,
alumnio, entre outros, pode apresentar impactos ambientais e tambm riscos para a sade
humana. A ttulo de exemplo, dependendo de sua concentrao, classifica-se o cobalto como
cancergeno, alm de apresentar toxicidade muito alta para organismos marinhos (ABIPLAST,
2015).
Scott (2009 apud SANTOS et al., 2011) afirma que, se dispostos em aterros sanitrios,
os plsticos oxibiodegradveis s iro parcialmente apresentar desintegrao e biodegradao
se ficarem na superfcie do aterro ou, pelo menos, prximo a ela. Se ficarem a uma profundidade
maior, se assemelharo aos plsticos convencionais, ficando inertes devido ausncia do
oxignio.
Porm, para De Paoli (2008), apesar dos fragmentos moleculares menores se mostrarem
biodegradveis ao apresentar uma faixa molar adequada (permitindo sua absoro pelos
27
microrganismos), a matriz polimrica utilizada na produo desses polmeros no exibe
biodegradabilidade.
De acordo com o Instituto Plastivida (2008), o aparecimento de sacolas oxidegradveis
veio acompanhado de uma srie de informaes incorretas. O termo oxidegradveis
confundido com oxibiodegradveis, o que acaba gerando muito desentendimento, posto que
no h desaparecimento desses plsticos na natureza eles somente degradam. Sendo assim, o
que acontece a fragmentao do material em pequenas partculas que acabam se dispersando
no ambiente, fazendo com que ocorra a poluio invisvel, inviabilizando sua coleta e
reciclagem e, consequentemente, causando danos ao meio ambiente.
Por sua vez, a empresa RES Brasil (2016) declara que, desde a fabricao at a
destinao final, h inmeras vantagens apresentadas pelos plsticos aditivados com os pr-
oxidantes. Complementarmente, ainda garante que os plsticos aditivados com seu produto so
seguros quanto ao contato com alimentos e que esto em conformidade com agncias
governamentais internacionais e nacionais, como a brasileira ANVISA e a norte-americana
FDA, e com padres de testes requeridos pelas normas ASTM D 6954-04 e BS 8472.
2.3 Normas aplicveis biodegradao de plsticos
As normas internacionais relacionadas aos oxibiodegradveis so a americana (ASTM
D 6954-04), a inglesa (BS 8472), a francesa (AFNOR ACT51-808) e a brasileira ABNT PE-
308.01 (MINISTRIO DO MEIO AMBIENTE, 2016). Quanto biodegradabilidade de
plsticos, existem a ASTM D 5338-15, ASTM D 6400-12 e a ABNT NBR 15448-2. Algumas
delas so descritas a seguir.
2.3.1 ABNT NBR 15448-2: Embalagens plsticas degradveis e/ou de fontes renovveis.
Parte 2 Biodegradao e compostagem Requisitos e mtodos de ensaio
Em razo da importncia da revalorizao orgnica na recuperao dos materiais
plsticos, tem-se dado cada vez mais importncia ao processo de compostagem. Assim, a
caracterizao e a correta identificao das embalagens plsticas so necessrias para que estas
consigam desintegrar e biodegradar nas condies especficas de compostagem de forma
eficiente.
Para realizar a determinao da compostabilidade dessas embalagens, requisitos e
mtodos de ensaio so especificados por esta norma, a qual baseada na norma europeia EN
28
13432:2000, sempre tendo em vista a revalorizao dos resduos ps-consumo e considerando
a biodegradao aerbia do material plstico, sua desintegrao e o impacto que gera no
ambiente de compostagem.
As amostras devem ser representadas por embalagens plsticas (garrafas, sacolas,
caixas, etc.) prontas para uso e, antes dos ensaios, no podem sofrer quaisquer tipos de
degradao acelerada ou desintegrao.
Na caracterizao dos itens de embalagem (rtulos, frascos, tubos, tampas, alas, etc.),
estes devem ser identificados anteriormente pelo fornecedor que deve conceder ao laboratrio
informao e comprovao do atendimento aos regulamentos nacionais em vigor e da
composio de cada constituinte dos materiais (resinas de polietileno, polipropileno, policido
lctico, aditivos, pigmentos, cargas, etc.), bem como a comprovao de que as substncias que
se fazem presentes nas embalagens esto de acordo com os limites mximos de concentrao
de elementos qumicos impostos na Tabela 3 e a comprovao do teor de carbono orgnico, de
slidos secos totais e de slidos volteis, este ltimo devendo ser de, no mnimo, 50%.
Os elementos qumicos e suas concentraes limites, expostos na Tabela 3 a seguir,
foram obtidos da EN 13432, com ressalva do cobalto (Co), cujo limite foi obtido da Instruo
Normativa n 10 do Ministrio da Agricultura, Pecuria e Abastecimento.
29
De acordo com a norma ABNT NBR 15448-2, so trs os fatores necessrios para
avaliao da compostagem satisfatria de uma embalagem plstica: biodegradao aerbia,
desintegrao (considerando os impactos durante o processo) e qualidade do composto.
Para que seja organicamente recupervel, a embalagem deve ser biodegradvel.
Considerando esta caracterstica, devem ser levados em conta os requisitos: constituintes
orgnicos significativos (todo constituinte, de origem orgnica, do material e que se faa
presente em mais de 1% em massa seca do material) e a biodegradabilidade de cada um, sendo
vlido ressaltar que a quantidade total de constituintes orgnicos que no precisam ter sua
biodegradabilidade avaliada no deve ultrapassar 5% em massa seca do material; e o limite de
biodegradao aerbia, o qual representado por, no mnimo, 90% de carbono orgnico
convertido a dixido de carbono em um prazo de, no mximo, 6 meses para todos os materiais
de embalagem e seus constituintes. Para isso, analisa-se a razo de converso do dixido de
carbono e seu valor terico (CO2/ThCO2).
No que concerne desintegrao, depois de um perodo mximo de 12 semanas na
compostagem, a embalagem deve ter no mximo 10% de sua massa seca original retida em uma
peneira de malha de 2 mm. Quanto ao impacto no processo, a biomassa vegetal e a germinao
de plantas devem apresentar mais de 90% do crescimento das mesmas espcies vegetais em
Tabela 3: Limite mximo de elementos qumicos na embalagem inteira e no item de embalagem.
Fonte: ABNT NBR 15448-2 (2008)
30
relao ao composto orgnico de referncia. Alm disso, para que seja denominado como
compostvel, a embalagem no pode possuir nenhum item que apresente impacto negativo no
processo.
Por fim, imprescindvel o atendimento aos regulamentos nacionais pertinentes pelo
composto orgnico resultante para fins de uso no solo.
O mtodo de ensaio de determinao da biodegradao aerbia deve ser realizado de
acordo com a norma ISO 14855. J o ensaio de desintegrao feito em conformidade com a
norma EN 14045 e o impacto no processo deve ser ensaiado de acordo com o item 8.2 da EN
13432:2000. A seleo das espcies vegetais deve ser feita utilizando as orientaes da OECD
208 e escolhendo pelo menos uma espcie de cada categoria (monocotilednea ou
dicotilednea).
2.3.2 ASTM D-5338-15: Mtodo de teste padro para determinar a biodegradao aerbia
de materiais plsticos sob condies controladas de compostagem (incluindo
temperaturas termoflicas)
Devido grande variao de construo e operao das instalaes de compostagem e
tambm aos mais variados requisitos regulamentares para tais sistemas, o procedimento
existente nesta norma, equivalente ISO 14855, no pretende simular o ambiente de qualquer
sistema particular de compostagem. Mais especificamente, o procedimento tem como objetivo
criar um ambiente de laboratrio padro que permite uma determinao rpida e reprodutvel
da biodegradabilidade aerbia em condies de compostagem controlada, na qual temperatura,
aerao e umidade so rigorosamente monitoradas.
Inicialmente, h a preparao das amostras. Obtm-se um inculo da compostagem
municipal dos resduos slidos (quaisquer itens inertes grandes como, por exemplo, pedaos de
vidro, pedra, madeira, etc. devem ser removidos e descartados). A amostra em branco
corresponde somente ao inculo, enquanto que as amostras de teste so representadas pelos
materiais plsticos que podem estar em forma de filmes, grnulos ou p misturados com o
inculo e gua (resultado em um teor de 50% de slidos secos). Como referncia, so utilizados
tambm o controle positivo, o qual contm uma fina camada de celulose, e o controle negativo,
composto por polietileno. Vale ressaltar que, ao final do teste, se no for encontrada uma
biodegradao de pelo menos 70% do controle positivo, o experimento deve ser tomado como
invlido e repetido com outro inculo.
31
Assim sendo, as amostras so colocadas em recipientes de compostagem, pesadas e
expostas a um jato de ar, o qual garante que a taxa de fluxo de ar seja sempre suficientemente
alta (o nvel de oxignio no pode ficar abaixo de 6% na sada de ar), em um lugar escuro (ou
em luz difusa) onde no haja vapores txicos para os microrganismos e que apresente uma
temperatura de 58 2C, por um perodo de 45 dias.
Deve-se checar o fluxo de ar diariamente antes de passar pelos recipientes de
compostagem e tambm nas sadas, ajustando quando necessrio e assegurando de que no h
nenhum vazamento presente no sistema completo. fundamental a manuteno da
concentrao de pelo menos 2% de volume de CO2 do volume total para que a concentrao
deste gs na sada de ar seja a mais exata possvel. Tambm necessrio, durante todo o
processo, garantir condies apropriadas compostagem (por exemplo, agitar semanalmente
os recipientes para que haja uniformidade e uma distribuio melhor da umidade dentro deles)
e tambm registrar as observaes visuais, considerando a estrutura do composto, o teor de
umidade, a colorao, o desenvolvimento de fungos, o cheiro da sada de ar e a desintegrao
das amostras. Se a biodegradao de alguma amostra ainda estiver acontecendo de forma
significativa, o perodo de 45 dias pode ser estendido.
Em seguida, determina-se a concentrao de slidos secos remanescentes no material
compostado e a perda de peso dele. O valor do pH um fator importante, uma vez que se for
inferior a 7, deve ser medida a concentrao de cidos graxos volteis e, se forem formadas
mais de 2 gramas de cidos graxos volteis por quilograma de matria seca no recipiente de
compostagem, o teste considerado como invlido.
Por fim, mede-se tambm a evoluo do dixido de carbono e avalia-se o grau de
biodegradao. A porcentagem de biodegradabilidade obtida pela determinao da
porcentagem de carbono na substncia de teste que convertida a gs carbnico durante o teste.
Essa porcentagem de biodegradabilidade no inclui a quantidade de carbono da substncia em
teste que se converteu em biomassa celular e que, por sua vez, no metabolizada em dixido
de carbono durante o teste.
2.3.3 ASTM D-6400-12: Especificao padro para a classificao de plsticos destinados
compostagem aerbia em instalaes municipais ou industriais
A norma americana ASTM D-6400-12, cujo mtodo de teste equivalente ao da ISO
17088, um guia cujo objetivo estabelecer critrios para identificar se certos produtos feitos
de plsticos ou polmeros tero uma compostagem aerbia em instalaes municipais e
32
industriais (sob condies termoflicas) de forma satisfatria ou no. So apresentadas
propriedades necessrias quando se deseja determinar se os produtos finais (incluindo
embalagens), que usam plsticos e polmeros como revestimento ou substncias ligantes, sero
adequadamente compostados em tais condies j citadas.
Os produtos que atendem s caractersticas especificadas abaixo devem ser classificados
como compostveis em instalaes aerbias municipais ou industriais, conforme as diretrizes
da Comisso Federal de Comrcio dos Estados Unidos da Amrica. As caractersticas so:
Desintegrao durante a compostagem.
Um produto ou material de plstico deve desintegrar durante sua compostagem de modo
que nenhum residual de plstico remanescente seja facilmente distinguvel dos materiais
orgnicos presentes no produto final. Considera-se que o produto plstico tem uma
desintegrao satisfatria quando depois de 12 semanas (84 dias), em um experimento de
compostagem controlado, no mximo 10% do seu peso seco original permanecer ao passar por
uma peneira com malha de 2mm.
Biodegradao.
O produto plstico deve demonstrar uma velocidade de biodegradao satisfatria ao atingir
determinada converso do carbono orgnico para o dixido de carbono dentro de 180 dias,
utilizando os mtodos de testes ASTM D-5338-15, ISO 14855-1 ou ISO 14855-2. Um total de
90% do carbono orgnico presente no objeto em estudo deve ser convertido a dixido de
carbono at o final do teste, quando comparado ao controle positivo ou em termos absolutos.
Ausncia de impactos adversos sobre a capacidade do composto de auxiliar no
crescimento das plantas.
Os materiais testados no podem apresentar impactos adversos na habilidade dos compostos
de auxiliar no crescimento das plantas, quando comparado a compostos derivados de resduos
biolgicos sem qualquer adio de produtos testados ou materiais de referncia. Alm disso, os
produtos ou materiais polimricos no podem apresentar nveis inaceitveis de metais
regulamentados ou substncias perigosas para o ambiente aps a decomposio da amostra
(suas concentraes de metais regulamentados devem ser menores que 50% daqueles prescritos
para lodos ou compostos no pas onde so vendidos). Tambm, a velocidade de germinao e
da biomassa vegetal das amostras no devem ser inferiores a 90% dos compostos da amostra
33
em branco, considerando duas espcies de plantas diferentes, de acordo com OECD Guideline
208.
2.3.4 ASTM D-6954-04: Guia padro para plsticos expostos em teste que sofrem
degradao no meio ambiente por uma combinao de oxidao e biodegradao.
Neste guia, utiliza-se uma abordagem baseada em trs nveis e critrios diferenciados
para avaliar a seguinte sequncia: a oxidao dos produtos plsticos, sua biodegradabilidade e,
por fim, seus impactos ecolgicos em certas aplicaes e ambientes de disposio. Foi escolhida
em laboratrio tal abordagem (em nveis) pelo fato de se apresentar conveniente quanto
separao dos processos da oxidao, biodegradao e impactos ecolgicos, embora que, em
situaes reais, muito provavelmente os trs processos ocorram concomitantemente ao invs de
forma consecutiva.
No nvel I, mede-se a velocidade e a extenso da perda de peso molecular resultante da
oxidao (termo e foto), o que indica na perda das propriedades fsicas por este processo. Os
testes acelerados devem ser realizados sob condies de temperaturas e umidades tpicas dos
ambientes especficos de aplicao ou de descarte considerados (as condies oxidativas podem
ser encontradas nas normas D 5208, D 5510, D 5071). Alm do peso molecular, o ndice de
polidispersidade razo entre o peso molecular mdio ponderal (Mw) e o peso molecular mdio
numrico (Mn) e a porcentagem de colide, cuja presena pode ser uma reao comum na
degradao por oxidao dos polmeros, tambm devem ser determinados.
No nvel II, medida a biodegradao, tambm em condies laboratoriais apropriadas,
de todos os produtos do nvel I, seguindo os mtodos de ensaio das normas ASTM D 5988, D
5338 e D 5526. A evoluo do dixido de carbono pelo tempo registrada e, para produtos
formados por apenas um nico polmero, 60% do carbono orgnico deve ser convertido em
dixido de carbono antes do teste terminar e o teor de colide no nvel I no pode ultrapassar
10%. J para produtos formados por mais de um polmero, 90% do carbono orgnico deve ser
convertido em dixido de carbono antes do fim do teste.
Por fim, no nvel III, testa-se a ecotoxicidade do material residual do nvel II. Alm da
taxa e grau de biodegradao, importante saber do impacto dos plsticos decompostos
biologicamente na qualidade do solo, compostagem e gua, principalmente no que diz respeito
a qualquer toxicidade que os residuais dos plsticos podem apresentar em seu ambiente de
34
descarte ou aplicao. Portanto, necessrio medir os impactos ecolgicos a fim de garantir a
segurana da degradao biolgica aerbia ou anaerbia.
Segundo a norma ASTM D 5951, que fornece um guia para avaliao da toxicidade
subsequente dos testes de biodegradao ou de compostagem, muitos mtodos tm sido
desenvolvidos para a determinao de efeitos toxicolgicos, tanto em ambiente terrestre quanto
aqutico. Alguns testes terrestres sero resumidamente explicados a seguir. Vale ressaltar que
deve ser feita a avaliao do material em teste, em solo ou gua, antes e depois do nvel II e os
metais pesados ou outras substncias preocupantes devem ser determinados diretamente no
material antes da degradao, a fim de verificar se esto nos limites aceitveis de concentrao
baseados nas listas de materiais txicos da Environmental Protection Agency (EPA).
O teste de crescimento de plantas, descrito no guia OECD 208, determina a
fitotoxicidade atravs da mistura do composto com o solo, proporcionando a avaliao da
sobrevivncia e do crescimento das plantas (geralmente, trs espcies). A durao do teste de
aproximadamente um ms e os resultados do material biodegradado comparado a um controle.
Outro teste, em conformidade com o guia OECD 207, o relacionado a minhocas. O
procedimento determina uma possvel toxicidade ao misturar o material biodegradado com um
tipo especfico de solo. Medem-se a mudana de peso das minhocas bem como a sua
sobrevivncia e os resultados tambm so comparados a um controle.
Cada nvel da degradao desta norma avaliado de forma independente a fim de
permitir uma avaliao conjunta do desempenho ambiental de um polmero em um ambiente
controlado de laboratrio. Isso permite uma avaliao laboratorial em ambientes de disposio
como solo, gua, compostagem, aterro sanitrio e tambm o uso de produtos agrcolas, evitando
prejuzos e danos ao meio em questo.
2.3.5 ABNT PE-308.01 - Rtulo Ecolgico para Aditivos Plsticos com Funo
Oxibiodegradvel
A ABNT possui um programa chamado de Rotulagem Ambiental cujo objetivo
melhorar e/ou manter a qualidade ambiental ao reduzir o consumo de materiais e energia e
tambm diminuir os impactos de poluio oriundos da produo, utilizao e disposio de
servios e produtos.
35
Existem determinados produtos com aditivos que so responsveis pela acelerao do
processo de degradao de poliolefinas polmeros cujos monmeros so representados pelo
grupo funcional orgnico das olefinas simples em condies de exposio ao meio ambiente
como os aterros sanitrios ou a compostagem. Para que tais produtos recebam a licena para
uso da Marca ABNT de Qualidade Ambiental (Rtulo Ecolgico ABNT), eles devem atender
aos requisitos apresentados no procedimento da norma.
Os produtos que este procedimento considera contm aditivos, utilizados em
embalagens com poliolefinas em suas estruturas, que aceleram a degradao dos materiais e
tornam possvel a biodegradao em ambientes abertos. Esses aditivos so frequentemente
utilizados em plsticos flexveis como, por exemplo, sacolas, produtos agrcolas e/ou
descartveis, embalagens, entre outros.
Em relao s substncias utilizadas no processo de fabricao dos produtos finais, estas
no podem se mostrar cancergenas, mutagnicas e/ou disruptores endcrinos.
Para verificar a funcionalidade dos produtos fabricados com aditivos oxibiodegradveis,
esses passam por ensaios de: degradao abitica, biodegradao, eco toxicologia.
No primeiro ensaio, o grau de degradao avaliado ao determinar o teor de gel e ao
medir a perda de propriedades mecnicas, da viscosidade e do peso molecular atravs de testes
que ocasionam o envelhecimento de UV, envelhecimento por calor ou qualquer outro mtodo
paralelo que simule os processos degradativos.
No ensaio de biodegradao, so feitos ensaios, de acordo com o teste OECD 301B,
com os resduos provenientes dos testes de degradao ao misturar a amostra com uma
quantidade de solo adequado e medindo a taxa de liberao de dixido de carbono (digesto
aerbia) esta variando entre 60 e 90%, uma vez que depende do tipo de polmero ou mistura
ou metano (digesto anaerbia). Se o produto apresentar massa molecular mdia abaixo de
5.000 g/mol, considerado como biodegradvel.
No teste da ecotoxicologia, o material oriundo dos dois testes anteriores, quando
analisado por espectroscopia de absoro atmica, no deve exceder os nveis mximos de
concentrao de certos elementos metlicos apresentados na Tabela 4 a seguir.
36
Adicionalmente, devem ser realizados ensaios na presena de diversos organismos vivos
com o intuito de avaliar os efeitos do material no solo e verificar se os resduos do processo de
degradao abitico no so danosos ao meio ambiente. Os testes podem medir taxa de
germinao de sementes, taxa de crescimento de uma variedade de plantas ou taxa de
sobrevivncia de minhocas, por exemplo.
Os produtos comercializados que tero contato direto com alimentos devem atender a
legislao local. Aqui no Brasil, devem cumprir com o Regulamento geral sobre embalagens e
materiais em contato com alimentos da ANVISA (Resoluo RDC n 17, de 12 de janeiro de
2008).
Ainda de acordo com a norma ABNT PE-308.01, a embalagem primria do aditivo,
deve ser de material reciclvel e ele deve apresentar informaes sobre seu tempo de vida til,
formas de disposio e eliminao e rastreabilidade.
Tabela 4: Valores mximos de concentrao, em mg/kg, para elementos metlicos.
Fonte: ABNT PE-308.01
37
Deve ser fornecido tambm um relatrio que relate todos os detalhes e caractersticas
do material em teste tais como sua espessura, aditivo, material polimrico e uso final, alm dos
resultados dos testes e o perodo de tempo que foram realizados.
Ademais, realizado um controle de qualidade tanto na compra, recebimento e produo
dos produtos quanto na distribuio deles, seja por transporte prprio ou terceirizado. Quanto
ao processo produtivo dos materiais, devem ser estabelecidos programas de otimizao do
consumo de gua e energia e de gesto dos resduos gerados, considerando os critrios
ambientais aplicveis a esta etapa do ciclo de vida dos produtos.
Os fabricantes devem atender a requisitos legais no que tange a legislaes ambientais
aplicveis aos fatores de resduos, efluentes e emisses e a regulamentos trabalhistas, anti
discriminatrios e de segurana, considerando os trs nveis de governo (federal, estadual e
municipal).
necessrio dar ateno aos laboratrios pelos quais ocorrero os testes. Eles devem
ser acreditados pelo Inmetro ou qualquer outro organismo do exterior com o qual o Inmetro
tenha acordo. Se no forem acreditados, devem passar por uma avaliao considerando os
requisitos do item 7.5 do PG-11- Procedimento Geral da Marca ABNT Qualidade Ambiental.
O processo de certificao dos produtos constitudo por: documentao; anlise
preliminar; pr auditoria (opcional); auditoria de certificao, na qual so realizadas as
avaliaes dos produtos e do atendimento aos critrios tcnicos e aos requisitos legais e a coleta
de amostras e ensaios; avaliao inicial da qualidade; e, por fim, a concesso da certificao.
Entretanto, necessrio que haja a manuteno dessa certificao, cujo processo contm:
auditorias de manuteno; avaliao dos produtos; avaliao da conformidade; autocontrole; e
acordos de reconhecimento.
2.4 Experimentos acerca da degradao de plsticos
Amaral et al. (2009) estudou a degradao de sacolas plsticas de PEAD oxidegradveis
expostas ao envelhecimento acelerado por um perodo de 42 dias. Atravs de dois mtodos
diferentes de caracterizao, anlise visual e por espectroscopia no infravermelho com
transformada de Fourier (FTIR), avaliou-se o efeito da degradao termo e foto oxidativa destes
polmeros.
38
As sacolas tinham espessura de 15 m e foram expostas a luz, radiao, calor e vapor
dgua em um equipamento que simulava um ambiente natural, porm em processo acelerado,
e foi estruturado de acordo com a norma ASTM G154 00. O equipamento possua sistema
de ventilao, evaporao de gua e manuteno da umidade, suportes para os corpos de prova,
leitores da umidade e temperatura e oito lmpadas de radiao ultravioleta (UV) (AMARAL et
al., 2009).
Logo, acondicionaram-se as amostras (com tamanhos de 10 x 10 cm) nesta cmara,
deixando-as sob uma incidncia direta dos raios das lmpadas UV a uma temperatura de 45C
e umidade do ar de 65% (AMARAL et al., 2009).
Para visualizar uma degradao macroscpia, foram tiradas fotografias dos corpos de
prova antes do ensaio e no 7, 14, 21, 28, 35 e 42 dia. Depois, para identificar alteraes na
estrutura das amostras, foi feita uma anlise da transmitncia (razo entre a quantidade de luz
que atravessa um meio e a que incide sobre ele) dos filmes por espectroscopia no infravermelho
com transformada de Fourier (FTIR) em um espectrmetro FTIR Michelson Bomem
Hartmann & Braun na regio de 400 a 4000 cm-1, com resoluo de 4 cm-1, Srie MB-Q100.
(AMARAL et al., 2009). Realizou-se tambm a medio do ndice de carbonila pela razo entre
as densidades pticas das bandas de absoro em 1716 cm-1 e em 1463 cm-1 (AMARAL et al.,
2009).
A Figura 3 revela o efeito, observado visualmente, dos raios UV sobre as amostras.
Notou-se que as fissuras comearam a surgir no 21 dia, levando fragmentao das sacolas
depois de 35 e 42 dias do ensaio (AMARAL et al., 2009). O parmetro de alteraes visuais,
apesar de no provar a degradao do PEAD contendo aditivo, serve como um primeiro
indicativo do processo (SHAH et al, 2008).
39
Sabendo que a oxidao do PE leva acumulao dos grupos carbonila, a caracterizao
por FTIR demonstrou visivelmente a oxidao do material de PEAD, como exibe a Figura 4 a
seguir (AMARAL et al., 2009).
Figura 3: Anlise visual das amostras de acordo com o tempo de exposio ao envelhecimento
acelerado. Fonte: Amaral et al.. (2009)
Figura 4: Regio de interesse dos espectros de FTIR para as amostras de PEAD em funo do
tempo de exposio ao envelhecimento acelerado. Fonte: Amaral et al. (2009)
40
Foi observado um intenso pico em 1463 cm-1 (correspondendo deformao angular
fora do plano do CH2) e, a partir do 14 dia, houve o aparecimento do pico de carbonila em
1716 cm-1 (AMARAL et al., 2009).
A obteno do ndice de carbonila foi feita pela razo entre a densidade ptica da banda
de absoro em 1716 cm-1 e em 1463 cm-1. De acordo com a Figura 5, percebeu-se o aumento
significativo deste ndice a partir dos 14 dias de ensaio, determinando o avano da degradao
do polmero (AMARAL et al., 2009)
De acordo com as anlises realizadas (visuais, FTIR e clculo do ndice de carbonila),
Amaral et al. (2009) afirmaram que as sacolas plsticas oxidegradveis sofreram alteraes de
forma bastante rpida quando expostas a um envelhecimento acelerado em poucos dias houve
a fragmentao total do material pelos raios UV.
J Mazur et al. (2009) estudaram o comportamento de sacolas plsticas (de PEAD)
oxidegradveis expostas ao intemperismo natural, ao contrrio do estudo mencionado
anteriormente, cuja exposio era a um envelhecimento acelerado.
Figura 5: Valores do ndice de carbonila para amostras de PEAD em funo do tempo de
exposio ao envelhecimento acelerado. Fonte: Amaral et al. (2009)
41
A espessura das sacolas testadas por Mazur et al. (2009) era de 10 m e elas foram
expostas sobre uma placa por um perodo de 240 dias radiao natural em Joinville, SC, com
um ngulo de 30 com a horizontal. A fim de analisar o nvel de degradao, as amostras foram
removidas mensalmente, fotografadas para observar alguma mudana em sua superfcie e, em
seguida, fez-se a anlise atravs da tcnica de termogravimetria (TG/DTG) e da espectroscopia
no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR).
O resultado visual da exposio das embalagens oxidegradveis a um ambiente natural
observado na Figura 6 (MAZUR et al., 2009).
Ao analisar a Figura 6, Mazur et al. (2009) observaram que as fissuras s comearam a
aparecer no 210 dia de exposio e, aos 240 dias, se intensificaram, contudo no chegaram a
se fragmentar em pequenos pedaos. Apesar de no provarem a presena de degradao,
alteraes visuais so encaradas como uma primeira indicao de qualquer processo de
degradao (SHAH et al., 2008).
Figura 6: Anlise visual das amostras de acordo com o tempo de exposio ao intemperismo natural. Fonte: Mazur et al. (2009)
42
As curvas de anlise de TG e DTG em funo do tempo de exposio ao intemperismo
natural so ilustradas na Figura 7 a seguir. Elas foram obtidas em uma termobalana TGA-
50/Shimadzu e aquecidas de 25 a 600 a 10C/min (MAZUR et al., 2009).
A partir destas curvas, foi possvel determinar certos dados como, por exemplo, os
valores de Tonset e Tmx que correspondem, respectivamente, aos pontos de incio de
degradao e de quando a taxa de degradao a mais rpida. Tais valores, juntamente com as
porcentagens de perda de massa esto relacionados na Tabela 5 (MAZUR et al., 2009).
Figura 7: Curvas TG (esquerda) e DTG (direita) antes e aps exposio ao intemperismo natural.
Fonte: Mazur et al. (2009)
Tabela 5: Tonset e Tmx (em C) e perda de massa (%) das sacolas de acordo com o tempo de
exposio ao intemperismo natural
Fonte: Mazur et al. (2009)
43
Ao observar a Figura 7 e a Tabela 5 acima, pode-se perceber que houve pequenas
variaes nos valores de Tonset e Tmx entre as amostras expostas e a sem degradao. Tal
fato indica que a tcnica termogravimtrica utilizada no apresentou sensibilidade suficiente
para acompanhamento do processo de degradao das sacolas, pois, como ser visto a seguir, a
presena do pico da carbonila foi detectada pelos espectros de FTIR a partir dos 150 dias
(MAZUR et al., 2009). Sendo assim, com a presena do grupo carbonila, era para ter tido
modificaes significativas dos valores de temperatura das amostras expostas a 150, 180, 210
e 240 dias devido mudana na estrutura qumica do material.
Para finalizar o estudo, Mazur et al. (2009) analisaram as amostras com o espectrmetro
FTIR Michelson Bomem Hartmann & Braun na regio de 400 a 4000 cm-1 a uma resoluo de
4 cm-1. Os resultados da espectroscopia FTIR em funo do tempo esto apresentados na Figura
8.
Constata-se, a partir de 120 dias de exposio, o aparecimento do pico de carbonila em
1716 cm-1, o qual foi sendo intensificado conforme o tempo foi passando e possibilitando a
observao do avano da degradao do material polimrico (MAZUR et al., 2009).
Sabe-se que o polietileno um polmero estvel e composto por longas cadeias de
monmeros de etileno (CH2=CH2) e que, de uma forma geral, misturar o PE com aditivos reduz
Figura 8: Espectros de FTIR das sacolas oxidegradveis antes e aps exposio ao
intemperismo natural. Fonte: Manzur et al. (2009)
44
o peso molecular do polmero, aumenta a auto oxidao e facilita a degradao por
microrganismos dos materiais com baixo peso molecular. Apesar das mais variadas tentativas
de misturas do polietileno a fim de aumentar sua biodegradabilidade, esta ainda se apresenta
muito baixa ao considerar a parte da mistura relativa ao PE (TOKIWA et al., 2009).
Ento, Selke et al. (2015) realizaram um estudo mais aprofundado. Foi avaliada a
influncia de certos aditivos de plsticos na biodegradabilidade de polietileno (PE) e
politereftalato de etileno (PET) em trs ambientes: digesto anaerbia, compostagem e
enterramento em solo.
Na produo dos filmes de PE no estudo de Selke et al. (2015), os autores utilizaram
resinas da empresa Dow Chemical Company de polietilenos de baixa densidade (LDPE 501I) e
de baixa densidade linear (DOWLEX 2045G) que, quando misturadas, apresentavam uma
proporo em peso de 70:30. A espessura total do filme controle de polietileno era de 22,9
5,1 m. Em seguida, os aditivos especficos para o polmero em questo foram adicionados
mistura com concentraes de 1 e 5%, em peso. Tais aditivos foram obtidos de trs empresas
diferentes: Wells Plastics Ltd. (Reverte for PE), Ecologic (Eco-one EL 10) e Symphony (d2w).
As amostras foram rotuladas como PE W1, PE E1 e PE S1 para os filmes de PE com 1% de
aditivo da Wells, Ecologic e Symphony, respectivamente. J as amostras contendo 5% de aditivo
foram classificadas como PE W5, PE E5 e PE S5.
resina de PET tambm foram adicionados aditivos promotores de biodegradao, em
1 e 5% em peso, provenientes apenas de duas das trs empresas mencionadas, a Wells Plastics
Ltd. (Reverte for PET) e a Ecologic (Eco-one EC 80). As amostras foram classificadas como
PET W1, PET E1, PET W5 e PET E5. A espessura total da folha de PET era de 234 15 m
(SELKE et al., 2015).
importante a avaliao da degradao de polmeros em condies anaerbias para se
ter uma ideia de como ser seu comportamento em diversos cenrios de disposio final como,
por exemplo, mar, aterros e unidades de digesto anaerbia para recuperao de energia. A
maioria desses cenrios operam em condies mesoflicas, aproximadamente 35C, ou em
condies termoflicas, sendo, no mnimo, uma temperatura de 55C. A maioria dos materiais
que degradam por digesto anaerbia passa pelas seguintes etapas principais: hidrlise de
matrias orgnicas complexas como protenas, carboidratos e lipdios em aminocidos,
carboidratos menores, cidos graxos e lcoois; fermentao desses aminocidos e carboidratos
menores, resultando em etanol, acetato, gs hidrognio e dixido de carbono; oxidao
45
anaerbia de cidos graxos de cadeia longa e lcoois, tendo como produtos finais o acetato e o
propionato; oxidao anaerbia de cidos graxos de cadeia curta como o propionato e o butirato
em acetato e gs hidrognio, processo denominado de metanognese, resultando na liberao
de gs carbnico e metano (PAVLOSTATHIS; GIRALDO-GOMEZ, 1991 apud SELKE et al.,
2015).
No teste de biodegradao anaerbia, o processo foi baseado no mtodo apresentado na
norma ASTM D5526-12. Nesse mtodo, h a simulao de aterros biologicamente ativos onde
so encontradas condies anaerbias aceleradas, controlando a umidade e a temperatura, alm
da recuperao de gs (SELKE et al., 2015).
Os filmes de PE e as folhas de PET foram colocados em um agitador orbital modelo 361
da Fisher Scientific a 95 5 rpm e expostos digesto anaerbia em incubadoras de modelo
11-690D tambm da marca Fisher Scientific, a temperaturas de 35 1 e 50 1 C. O inculo
foi obtido diretamente de um digestor anaerbio da Michigan State University (MSU), sendo
este um resduo orgnico que apresenta uma alta concentrao de microrganismos anaerbios
capazes de produzir metano (SELKE et al., 2015).
Substituram-se os resduos domsticos pr-tratados por esterco fresco de uma fazenda
da universidade, adicionando gua para obter uma mistura de somente 5% de slidos totais. Ao
invs desse baixo teor, a ASTM D5526-12 recomenda uma concentrao alta de slidos totais.
Porm, foi empregado um teor de slidos menor, pois, de uma maneira geral, ele leva a uma
maior biodegradao (FERNNDEZ; PREZ; ROMERO, 2010). O esterco se mostrou muito
importante, sendo a nica fonte de nitrognio e tambm de carbono (alm dos polmeros), alm
de atuar como tampo, mantendo o pH em sua faixa ideal de 6,8 a 7,2 para que os
microrganismos consigam, assim, crescer e se desenvolver (SELKE et al., 2015).
Na preparao das amostras para o teste de biodegradao anaerbia, os pedaos de PE
e PET com e sem aditivos foram cortadas em peas com reas de 0,635 x 0,635 cm e pesadas
antes da insero delas em frascos de vidro contendo 125 mililitros de soro, hermeticamente
fechados e equipados com septos a fim de medir a produo de gs. No teste, ao invs de utilizar
a celulose usada em cromatografia em camada fina para ser a amostra de controle positivo,
como sugerido pela norma ASTM, foram usados amido de milho e celulose em p. Tambm
foi preparada a amostra em branco (M1), a qual continha apenas o inculo e o esterco (SELKE
et al., 2015).
46
Inicialmente, as amostras contendo 4,337 gramas de amido de milho e celulose em p,
representando os controles positivos, produziram grandes quantidades de gs, resultando em
uma queda incontrolvel do nvel de pH para menos de 5 (CHEN; CHENG; CREAMER, 2008).
Assim, realizou-se um novo experimento com outra amostra em branco (M2), apresentando
somente o inculo e o esterco (assim como a M1) e outros dois controles positivos contendo
apenas 0,55 e 1,1 grama de celulose (C 0,55 e C 1,10), sem o amido. A biodegradao anaerbia
dessas amostras (C 0,55, C 1,10 e M2) durou 250 dias, j os testes dos controles negativos, ou
seja, contendo plsticos sem aditivos (PE e PET) e das amostras contendo plsticos com
aditivos (PE E1, PE 35, PE S1, PE S5, PE W1, PE W5, PET E1, PET E5, PET W1 e PET W5)
e da M1 continuaram por 464 dias (SELKE et al, 2015).
Todo o biogs produzido e acumulado das amostras com aditivos foi quantificado em
mililitros, apresentando uma proporo de, aproximadamente, 2/3 de CH4 e 1/3 de CO2. A
produo de gs foi medida com base no mtodo de deslocamento de gua. Inicialmente,
realizavam-se as medidas a cada 3 dias nos primeiros 100 e, depois disso, a cada 7 dias (SELKE
et al., 2015).
Depois de 464 dias da execuo do experimento inicial, 0,55 grama de amido de milho
foi adicionada s amostras de PE, PE E5, PE S5, PE W5, PET E5, PET W5 e amostra em
branco (M1) em ambas as incubadoras, a temperaturas de 35 e 50C (vale ressaltar que s se
adicionou amido na amostra contendo PET que se encontrava na incubadora a 50C) (SELKE
et al., 2015).
A produo de gs foi monitorada pelos 50 dias seguintes, assim como o nvel de pH.
Se este, por exemplo, estivesse abaixo de 6,7, era adicionada uma soluo de 10% de NaOH
aos frascos, garantindo que ficasse prximo de 6,9 (SELKE et al., 2015). Em concentraes
baixas, o on Na+ pode estimular o crescimento de bactrias anaerbias, entretanto, em
concentraes mais altas, o Na+ pode retardar e at mesmo inibir o crescimento bacteriano ao
interromper seu metabolismo (CHEN; CHENG; CREAMER, 2008).
Quanto aos resultados da biodegradao anaerbia, as Figuras 9 e 10 mostram a
evoluo do total de biogs produzido pelos filmes de PE e folhas de PET expostos a ambientes
de digesto anaerbia a 35 (representada pelas letras a e c) e 50 C (representada pela letra
b e d) que simulam um aterro por 464 dias (SELKE et al., 2015).
47
Figura 9 Evoluo do total de biogs produzido pelas amostras (em branco, com PE com aditivos e
controles positivos e negativos) pela durao do perodo de teste (em dias) a temperaturas de 35C (letra
a) e 50C (letra b)
Fonte: Selke et al. (2015)
Figura 10 - Evoluo do total de biogs produzido pelas amostras (em branco, com PET com aditivos e
controles positivos e negativos) pela durao do perodo de teste (em dias) a temperaturas de 35C (letra c) e
50C (letra d)
Fonte: Selke et al. (2015)
48
Pode-se dizer que, de uma maneira geral, o total de gs acumulado, em ambas as
temperaturas e polmeros, no foram significativamente diferentes das amostras em branco.
Alm disso, a microscopia ptica confirmou a formao de quantidades insignificantes de
biofilme na superfcie das amostras de plsticos. Depois de 464 dias, foi adicionado aos
biorreatores selecionados contendo PE, PE E5, PE S5, PE W5, PET E5, PET W5 e o branco
(M1) amido de milho e o aumento na produo de gs indicou que os microrganismos
presentes nos biorreatores se tornaram ativos quando se forneceu uma fonte de alimento. O gs
total acumulado para os filmes de PE e as folhas de PET nos biorreatores a 35 e 50 C no foram
significativamente diferentes das amostras em brancos durante esse te
Recommended
