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Pesquisadores da Escola de Embalagens da Michigan State University desenvolveram uma maneira de tornar 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 é publicado na revista ACS Química e Engenharia Sustentável.
“Nos EUA e globalmente, há um grande problema com resíduos e especialmente resíduos plásticos”, disse Auras, professor da MSU e presidente da Amcor Endowed Chair em Sustentabilidade de Embalagens.
Menos de 10% dos resíduos plásticos são reciclados nos EUA. Isso significa que a maior parte dos resíduos plásticos acaba como lixo ou lixo, criando preocupações econômicas, ambientais e até mesmo de saúde.
“Ao desenvolver produtos biodegradáveis e compostáveis, podemos desviar parte desse lixo”, disse Auras. “Podemos reduzir a quantidade que vai para um aterro.”
Outra vantagem é que os plásticos destinados à compostagem não precisariam ser limpos de contaminantes de alimentos, o que é um grande obstáculo para a reciclagem eficiente de plástico. As instalações de reciclagem rotineiramente devem escolher entre gastar tempo, água e energia para limpar o lixo plástico sujo ou simplesmente jogá-lo fora.
“Imagine que você tomou uma xícara de café ou uma bandeja de microondas com molho de tomate”, disse Auras. “Você não precisaria enxaguar ou lavar, você poderia apenas compostar.”
PLA e um ‘ponto ideal’ para o amido
A equipe trabalhou com o que é conhecido como ácido poliláctico, ou PLA, que parece ser uma escolha óbvia de várias maneiras. É usado em embalagens há mais de uma década e é derivado de açúcares vegetais, e não de petróleo.
Quando gerenciados adequadamente, os subprodutos residuais do PLA são todos naturais: água, dióxido de carbono e ácido lático.
Além disso, os pesquisadores sabem que o PLA pode ser biodegradado em composteiras industriais. Esses composteiros criam condições, como temperaturas mais altas, que são mais propícias à decomposição de bioplásticos do que os composteiros domésticos.
No entanto, a ideia de tornar o PLA compostável em casa parecia impossível para algumas pessoas.
“Lembro-me de pessoas rindo da ideia de desenvolver a compostagem doméstica de PLA como uma opção”, disse Pooja Mayekar, estudante de doutorado no grupo de laboratório da Auras e primeira autora do novo relatório. “Isso ocorre porque os micróbios não podem atacar e consumir o PLA normalmente. Ele deve ser decomposto a ponto de poder ser utilizado como alimento”.
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 compostos industriais ainda evitam aceitar bioplásticos como o PLA”, disse Auras.
Em seus experimentos, apoiados pelo Departamento de Agricultura dos EUA e pela MSU AgBioResearch, a equipe mostrou que o PLA pode ficar parado por 20 dias antes que os micróbios comecem a digeri-lo em condições de compostagem industrial.
Para eliminar esse atraso e possibilitar a compostagem doméstica, Auras e sua equipe integraram um material derivado de carboidrato chamado amido termoplástico ao PLA. Entre outros benefícios, o amido dá aos micróbios da compostagem algo que eles podem comer mais facilmente enquanto o PLA se degrada.
“Quando falamos sobre a adição de amido, isso não significa que continuamos despejando amido na matriz do PLA”, disse Mayekar. “Tratava-se de tentar encontrar um ponto ideal com amido, para que o PLA se degradasse melhor sem comprometer suas outras propriedades”.
Felizmente, o pesquisador de pós-doutorado Anibal Bher já havia formulado diferentes misturas de PLA-amido termoplástico para observar como eles preservavam a resistência, a clareza e outras características desejáveis dos filmes PLA regulares.
Trabalhando com o estudante de doutorado Wanwarang Limsukon, Bher e Mayekar puderam observar como esses diferentes filmes se decompunham ao longo do processo de compostagem quando realizado em diferentes condições.
“Diferentes materiais têm diferentes formas de sofrer hidrólise no início do processo e biodegradação no final”, disse Limsukon. “Estamos trabalhando no rastreamento de 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 próprio laboratório da Escola de Embalagens também fazem a diferença.
“Trabalhar com o Dr. Auras, a Escola de Embalagem, MSU — é ótimo”, disse Bher. “Porque, em algum momento, queremos fabricar produtos reais. Estamos usando as instalações do campus para fabricar materiais e testar suas propriedades. A MSU oferece muitos recursos.”
“Há uma razão pela qual esta é uma das melhores escolas de embalagem”, disse Mayekar.
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