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Polímeros biodegradáveis, Esquemas de Química para Ensino Médio

O que são polímeros, biopolimeros, polímeros biodegradáveis e polímero verde

Tipologia: Esquemas

2023

Compartilhado em 07/11/2023

francielli-vasconcellos
francielli-vasconcellos 🇧🇷

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POLÍMEROS BIODEGRADÁVEIS
Os Polímeros biodegradáveis são materiaisque se degradam pela ação de
microrganismos naturais como bactérias, fungos e algas, se estiverem em
condições favoráveis de biodegradação podem ser consumidos em semanas
ou meses.
Eles podem ser derivados de fontes naturais renováveis como:
milho
celulose
batata
cana de açúcar
Podem sersintetizados por bactérias, ou até mesmo terem origemde fonte
animal, como:
quitina
quitosana
proteínas
Outros polímeros biodegradáveis podem ser obtidos dasfontes fósseis:
petróleo,mistura entre biomassa e petróleo.
opolicaprolactonas – PCL
opoliesteramidas
ocopoliésteres alifáticos
ocopoliésteres aromáticos.
Entre os polímeros biodegradáveis, os que têm chamado mais atenção são os
derivados de fontes renováveis, por conta do menor impacto ambiental que é
causado em relação a sua origem.
Biopolímeros são po líme ros produz ido s p or ser es viv os ou obt idos
a parti r de m a rias pri mas de fon tes reno váv eis, que pode m ser
en contrad os desde a estrut ura do DNA até muitos pro dutos usad os
pa ra a fabrica ção de emb ala gens p lástica s. Est es pol íme ros po dem
se r si ntet iza dos por orga nismos vivo s, como é o caso de uma
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de ma téri as primas de font es naturai s e ren o veis .
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POLÍMEROS BIODEGRADÁVEIS

Os Polímeros biodegradáveis são materiais que se degradam pela ação de microrganismos naturais como bactérias, fungos e algas, se estiverem em condições favoráveis de biodegradação podem ser consumidos em semanas ou meses. Eles podem ser derivados de fontes naturais renováveis como:  milho  celulose  batata  cana de açúcar Podem ser sintetizados por bactérias, ou até mesmo terem origem de fonte animal, como:  quitina  quitosana  proteínas Outros polímeros biodegradáveis podem ser obtidos das fontes fósseis:  petróleo, mistura entre biomassa e petróleo. o policaprolactonas – PCL o poliesteramidas o copoliésteres alifáticos o copoliésteres aromáticos. Entre os polímeros biodegradáveis, os que têm chamado mais atenção são os derivados de fontes renováveis, por conta do menor impacto ambiental que é causado em relação a sua origem. Biopolímeros são polímeros produzidos por seres vivos ou obtidos a partir de matérias primas de fontes renováveis, que podem ser encontrados desde a estrutura do DNA até muitos produtos usados para a fabricação de embalagens plásticas. Estes polímeros podem ser sintetizados por organismos vivos, como é o caso de uma síntese proteica, ou podem ser polimerizados pelo homem a partir de matérias primas de fontes naturais e renováveis. Produtos confeccionados a partir de materiais poliméricos não biodegradáveis, provenientes de fontes fósseis, têm gerado uma enfermidade ambiental devido ao crescente número de descartes inapropriados e ao longo tempo de degradação desses materiais no meio ambiente, superlotando aterros, rios e mares de resíduos.

Como alternativa mais ecológica existem polímeros facilmente biodegradáveis e provenientes de fontes sustentáveis, tais como milho, celulose, batata e cana-de-açúcar, os quais têm um menor impacto ambiental na sua produção e descarte, assim como apresentam a possibilidade de formar um ciclo de vida fechado. O mercado de polímeros biodegradáveis no Brasil está em sua fase inicial, entretanto espera-se um grande crescimento deste segmento econômico nos próximos anos devido principalmente a conscientização da população sobre a necessidade da utilização de produtos verdes e a diminuição das reservas petrolíferas. É importante ressaltar que o Brasil é líder mundial na produção de cana-de-açúcar, possuindo o menor custo dessa matéria prima, favorecendo assim a produção de biopolímeros, estes tendo sua utilização no país no setor da agricultura (31%), produção de embalagem de alimentos (43%), sacolas de mão (14%) e bens de consumo (12%). Assim, biopolímeros são uma boa alternativa para substituir alguns usos de derivados do petróleo, pois a relação custo-benefício é melhor, assim como causa um dano ambiental muito menor. Exemplos de Biopolímeros

de uma parceria de longa data entre pesquisadores do Instituto de

Ciências Biomédicas da USP (ICB), o Instituto de Pesquisas

Tecnológicas (IPT) e a Copersucar.

Os plásticos Biocycle são compostos pelo polímero polihidroxibutirato

(PHB) e seu derivado polihidroxibutirato-valerato (PHB-HV). Ambos

pertencem à família dos polihidroxialcanoatos, os PHAs, que são os

polímeros estudados pelos professores Luiziana Ferreira da Silva e

José Gregório Cabrera Gomez do Departamento de Microbiologia do

ICB. São três as vantagens dos PHBs em relação aos demais

polímeros utilizados na fabricação de plásticos comuns. Eles são

biodegradáveis, ou seja, quando abandonados no meio ambiente, os

plásticos serão decompostos completamente em gás carbônico e

água em um curto período de tempo. Também são biocompatíveis,

portanto podem ser utilizados como materiais ortopédicos ou fios de

sutura, pois nosso organismo possui enzimas que os degradam. Por

fim, podem ser produzidos a partir de matérias primas renováveis pela

agricultura como cana de açúcar, soja e ácidos graxos de óleos

vegetais.

O processo de produção do biocycle é praticamente 100% sustentável

se introduzido numa usina de açúcar e álcool. O plástico é produzido a

partir da cana de açúcar e de seus subprodutos. O bagaço, por

exemplo, é utilizado como fonte de geração de energia elétrica e de

vapor enquanto outros subprodutos da produção de álcool podem ser

utilizados como solventes para a extração e purificação dos polímeros.

Os efluentes gerados na usina consistem basicamente em água e

matéria orgânica produzida pelas bactérias. Esta última ainda é

reaproveitada pela empresa como fertilizante nas plantações de cana.

Os PHBs podem ser produzidos por uma variedade de bactérias, com

destaque para a recém-descoberta Burkholderia sacchari, que

apresentou elevada produtividade de acúmulo do polímero dentro de

suas células sob a forma de grânulos. Para a obtenção do polímero é

necessário primeiro cultivar as bactérias e induzir o acúmulo

intracelular dos polímeros para depois promover o rompimento do

envoltório bacteriano. Por fim, a solução extraída da bactéria ainda

passa por um processo de precipitação e purificação até o polímero

ser coletado.

Dependendo da espécie da bactéria e do modo como ela é cultivada é

possível obter polímeros com propriedades diferentes quanto ao grau

de rigidez e elasticidade. Polímeros mais rígidos podem ser utilizados

na fabricação de réguas, enquanto os mais elastoméricos podem

originar malhas cirúrgicas, por exemplo. No atual momento, o desafio

do laboratório consiste em modificar geneticamente as bactérias para

que aumentem sua produtividade e descobrir meios de produzir

polímeros de elasticidades variadas. “

o O processo químico da biodegradação de polímeros pode ser sumarizado pelas seguintes equações:

Uma das disposições finais mais adequadas para os plásticos biodegradáveis é a sua utilização em usinas de compostagem. A compostagem é um processo biológico de decomposição de matéria orgânica que pode estar contido em restos de origem animal ou vegetal. Dentre os benefícios proporcionados pela existência dessa cobertura morta no solo, destacam-se: Estímulo ao desenvolvimento das raízes das plantas, que se tornam mais capazes de absorver água e nutrientes do solo. Aumento da capacidade de infiltração de água, reduzindo a erosão; Mantém estáveis a temperatura e os níveis de acidez do solo (pH); Dificulta ou impede a germinação de sementes de plantas invasoras (daninhas); Ativa a vida do solo, favorecendo a reprodução de micro-organismos benéficos às culturas agrícolas.

Tabela: Tipo de polímero e sua particularidade, diferenciar as

características principais de cada um:

Embora muitas vezes sejam confundidos, há uma diferença fundamental entre polímeros e os biopolímeros. Biopolímero é todo polímero produzido a partir de fontes renováveis, podendo ser biodegradável ou não. Já um polímero biodegradável se degrada

completamente quando exposto a micro-organismos, gerando gás carbônico, metano e água. Referencias:  S.Grima; V.B.Maurel; P.Feuilloley & F.Silvestre – Journal of Polymer and the Environment, 8, p.183 (2000).  D.S.Rosa; Q.S.H.Chui; R.P.Filho & J.A.M.Agnelli – Polímeros: Ciência e Tecnologia, 12, p.311 (2002).  A.S.Spinacé e M.A.de Paoli – Química Nova, 28, p.65 (2005).  Revista Meio Ambiente Industrial – “Bioplástico é criado a partir de matéria-prima renovável”, V.24, p.44-45 (2000). **EXERCÍCIOS:

  1. Todas as afirmações abaixo a respeito dos polímeros são corretas, exceto:** a) São macromoléculas formadas por moléculas menores chamadas de monômeros b) São formadas por reação de polimerização de monômeros sob condições adequadas de temperatura e pressão c) As principais reações de polimerização são de adição e condensação d) Os polímeros são moléculas pequenas formadas pela cisão de moléculas maiores

2. Qual a principal importância dos biopolímeros?