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Materiais Avançados

Bioplástico é feito com celulose de bactérias e resíduos industriais

Com informações da Agência Fapesp - 17/11/2020

Bioplástico é feito com celulose de bactérias e resíduos industriais
Pesquisadora reaproveitou celulose bacteriana descartada durante a produção de curativos para criar filmes biodegradáveis mais resistentes do que os já disponíveis no mercado.
[Imagem: Pâmela Melo/Unesp]

Filmes biodegradáveis

Pesquisadores da Universidade Estadual Paulista (Unesp) em Ilha Solteira desenvolveram um material que poderá substituir o plástico nas embalagens alimentícias.

O produto é feito a partir de resíduos industriais de celulose bacteriana, uma matéria-prima sustentável. Desses resíduos são extraídos nanocristais de celulose bacteriana e hidroxipropil metilcelulose (HPMC), que isoladamente já são utilizados na fabricação de filmes biodegradáveis.

Foi a pesquisadora Pâmela Melo que teve a ideia de juntar os dois, criando um material composto - um compósito - que é melhor do que a soma das partes.

"Uma das limitações de filmes de HPMC e de outros biopolímeros é a baixa resistência mecânica quando comparados aos tradicionais filmes obtidos do petróleo. Além disso, esses filmes apresentam altas taxas de permeabilidade a vapores de água, o que acaba limitando um pouco sua aplicação. Com a adição da celulose bacteriana conseguimos melhorar essas propriedades," contou Pâmela.

Bioplástico

A celulose bacteriana é fornecida pela Nexfil, empresa paranaense que fabrica curativos médicos de biofilme. Como eles devem ser cortados em tamanhos exatos, há muita sobra de material, que acaba sendo descartada depois do corte. Para transformar o resíduo em um novo filme, adequado para embalar alimentos, os pesquisadores trituram os retalhos em um moinho até obter um pó fino.

"Esse pó fino é então submetido a uma hidrólise ácida, processo já detalhado na literatura, com ácido sulfúrico," explicou Pâmela.

A partir daí, obtém-se uma suspensão com os nanocristais, que é então adicionada ao HPMC diluído em água. Essa é a chamada solução filmogênica, outro alvo de interesse da indústria de bioplásticos.

"A maneira como os nanocristais interagem e se distribuem na matriz de HPMC vai determinar a qualidade do filme, então fizemos testes e chegamos a uma distribuição melhor por meio de dispersão de alta energia feita com um dispersor Turrax," contou a pesquisadora.

A solução é vertida em um substrato, que atua como suporte, e os solventes evaporam entre 24 e 48 horas depois, dando origem ao produto final: um filme mais resistente do que aquele composto somente por HPMC, além de menos permeável. A quantidade de água que o material absorve atualmente é uma limitação para seu uso como embalagem.

Celulose bacteriana

A celulose é o polímero mais abundante do mundo. Além da celulose vegetal, mais conhecida e utilizada na fabricação de papel, bactérias e animais marinhos invertebrados também podem produzir celulose como parte de seu processo de captação de oxigênio. Seu uso já é difundido na indústria de curativos, e agora está-se expandindo para outras áreas.

As principais vantagens são para o meio ambiente. "A celulose bacteriana pode ser produzida em laboratório 365 dias por ano, independentemente de condições climáticas, ambientais, e é uma molécula mais pura, o que reduz a emissão de poluentes durante a fabricação", comenta professora Márcia Regina Aouada.

Para utilizar a celulose vegetal, é preciso eliminar impurezas como a lignina, o que exige o uso de compostos organoclorados, que são nocivos ao meio ambiente. Outro trunfo da celulose bacteriana é a presença de fibras de dimensão nanométrica em sua estrutura.

"Isso é muito interessante, pois dá a ela propriedades distintas, como a alta resistência, especialmente à tração, que é a capacidade de aguentar uma carga sem se romper," acentuou Márcia Regina.

Bibliografia:

Artigo: Upcycling Microbial Cellulose Scraps into Nanowhiskers with Engineered Performance as Fillers in All-Cellulose Composites
Autores: Pâmela T. S. Melo, Caio G. Otoni, Hernane S. Barud, Fauze A. Aouada, Márcia Regina de Moura Aouada
Revista: Applied Materials & Interfaces
Vol.: 12, 41, 46661-46666
DOI: 10.1021/acsami.0c12392





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