Amido Adicionado ao Biopolímero PLA Aumenta Compostabilidade

Postado pela equipe | 07 de agosto de 2023

Pesquisadores da Escola de Embalagem da Universidade Estadual de Michigan desenvolveram uma alternativa promissora e sustentável aos plásticos à base de petróleo, mais biodegradáveis.

Uma equipe liderada por Rafael Auras criou uma mistura de polímeros de base biológica que é compostável tanto em ambientes domésticos quanto industriais. O trabalho foi publicado na revista ACS Sustainable Chemistry & Engineering.

“Nos EUA e em todo o mundo, há um grande problema com resíduos e especialmente com resíduos plásticos”, diz Auras, professor da MSU e presidente da Amcor Endowed Chair em Sustentabilidade de Embalagens.

“Ao desenvolver produtos biodegradáveis ​​e compostáveis, podemos desviar parte desses resíduos”, disse Auras. “Podemos reduzir a quantidade que vai para um aterro.”

Outro bônus é que os plásticos destinados à compostagem não precisariam ser limpos de contaminantes alimentares, o que é um grande obstáculo para uma reciclagem eficiente do plástico. As instalações de reciclagem devem escolher rotineiramente entre gastar tempo, água e energia para limpar resíduos plásticos sujos ou simplesmente jogá-los fora.

“Imagine que você toma uma xícara de café ou uma bandeja de micro-ondas com molho de tomate”, diz Auras. “Você não precisaria enxaguar ou lavar, você poderia apenas fazer compostagem.”

A equipe trabalhou com ácido polilático, ou PLA, que parece ser uma escolha óbvia em muitos aspectos. Usado em embalagens há mais de uma década, é derivado de açúcares vegetais e não de petróleo.

Quando geridos de forma adequada, os subprodutos residuais do PLA são todos naturais: água, dióxido de carbono e ácido láctico.

Além disso, os investigadores sabem que o PLA pode ser biodegradável em compostores industriais. Esses compostores criam condições, como temperaturas mais altas, que são mais propícias à decomposição dos bioplásticos do que os compostores domésticos.

No entanto, a ideia de tornar o PLA compostável em casa parecia impossível para alguns.

“Lembro-me de pessoas rindo da ideia de desenvolver a compostagem doméstica com PLA como uma opção”, diz Pooja Mayekar, estudante de doutorado no grupo de laboratório da Auras e primeiro autor do novo relatório. “Isso ocorre porque os micróbios não conseguem atacar e consumir o PLA normalmente. Deve ser dividido até um ponto em que possam utilizá-lo como alimento.” Na foto à esquerda, Mayekar é visto trabalhando com um biorreator no laboratório.

Embora as configurações de compostagem industrial possam levar o PLA a esse ponto, isso não significa que o façam de forma rápida ou completa.

“Na verdade, muitos compostores industriais ainda evitam aceitar bioplásticos como o PLA”, diz Auras.

Em experiências apoiadas pelo Departamento de Agricultura dos EUA e pela MSU AgBioResearch, a equipa mostrou que demora 20 dias até que os micróbios comecem a digerir o PLA em condições de compostagem industrial.

Para se livrar desse atraso e possibilitar a compostagem doméstica, Auras e sua equipe integraram um material derivado de carboidrato chamado amido termoplástico no PLA. Entre outros benefícios, o amido dá aos micróbios da compostagem algo que eles podem digerir mais facilmente enquanto o PLA se degrada.

“Quando falamos sobre a adição de amido, isso não significa que continuamos despejando amido na matriz de PLA”, diz Mayekar. “Tratava-se de tentar encontrar um ponto ideal com o amido, para que o PLA se degradasse melhor sem comprometer suas outras propriedades.”

Felizmente, o pesquisador de pós-doutorado Anibal Bher já estava formulando diferentes misturas de PLA-amido termoplástico para observar como elas preservavam a resistência, a clareza e outras características desejáveis ​​dos filmes regulares de PLA.

Trabalhando com o estudante de doutorado Wanwarang Limsukon, Bher e Mayekar puderam observar como esses diferentes filmes se quebravam ao longo do processo de compostagem quando realizado em diferentes condições.

“Diferentes materiais têm diferentes formas de sofrer hidrólise no início do processo e biodegradar no final”, diz Limsukon. “Estamos trabalhando para rastrear todo o caminho.”

A equipe realizou esses experimentos usando sistemas que Auras e membros do laboratório, do passado e do presente, construíram do zero durante seus 19 anos na MSU. Os equipamentos aos quais os pesquisadores têm acesso fora do laboratório da Escola de Embalagem também fazem a diferença.