AVALIAÇÃO DA DEGRADAÇÃO FOTOOXIDATIVA DE SACOLAS PLÁSTICAS BIODEGRADÁVEIS E OXI- BIODEGRADÁVEIS

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1 AVALIAÇÃO DA DEGRADAÇÃO FOTOOXIDATIVA DE SACOLAS PLÁSTICAS BIODEGRADÁVEIS E OXI- BIODEGRADÁVEIS Vanusca Dalosto Jahno* - vanusca@feevale.br Universidade Feevale, Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas RS 239, nº2755 CEP Novo Hamburgo RS Daiane Cardoso Alegre - daiaalegre@gmail.com Universidade Feevale, Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas Suellen B. Schröpfer - suellenbrs@yahoo.com.br Universidade Feevale, Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas Viviane de Lima viviane.lima@feevale.br Universidade Feevale, Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas Resumo: A exposição inadequada das sacolas plásticas no meio ambiente ocasionam mudanças no saneamento básico. Este trabalho avalia o comportamento de sacolas plásticas biodegradáveis e oxi-biodegradáveis expostas a ensaios de envelhecimento acelerado em câmara de radiação ultravioleta (UV-A/UV-B). Sendo estas expostas de forma artificial em uma câmara de intemperismo acelerado pelo período de 500 horas, o equivalente a 9 meses e sob simulação de intemperismo (Sol e chuva). As amostras sofreram fotodegradação em exposição a radiação UVA e UVB. Palavras-chave: Fotodegradação, sacolas plásticas e radiação ultravioleta. EVALUATION OF THE DEGRADATION PHOTO-OXIDATIVE OF PLASTIC BAGS BIODEGRADABLE AND OXYBIODEGRADABLE Abstract: Inadequate exposure of plastic bags on the environment cause changes in sanitation. This study evaluates the behavior of biodegradable and oxybiodegradable testing exposed to accelerated aging of ultraviolet radiation chamber (UV-A/UV-B) plastic bags. These being artificially exposed in a chamber accelerated weathering for a period of 500 hours, the equivalent of nine months and under simulated weathering (sun and rain). The samples were subjected to photobleaching exposure to UVA and UVB radiation.

2 Keywords: Photo-degradation, plastic bags and ultraviolet radiation. 1. INTRODUÇÃO As alterações na natureza decorrentes do desequilíbrio ambiental causado pelo homem vêm se intensificando, e com isso, a conscientização e a preocupação da população em geral com o meio ambiente vêm tomando proporções cada vez maiores. O grande volume de resíduos gerados e o descarte inadequado contribuem para esse desequilíbrio. Em 2012 no Brasil, foram gerados mais de 62 milhões de toneladas de resíduos sólidos e 42% do que foi coletado teve destinação inadequada (ABRELPE, 2012). Neste mesmo ano foram consumidas no Brasil cerca de 12,1 bilhões de sacolas plásticas (PLASTIVIDA, 2013; ALEGRIA, 2008). A fabricação das sacolas plásticas não biodegradáveis e o seu descarte geram um grande impacto ambiental, sendo estes produzidos a partir de petróleo e de gás natural, dois recursos não renováveis (PORTAL BRASIL, 2010). As sacolas plásticas quando em contato com a radiação ultravioleta, têm suas propriedades físico-químicas afetadas. Isso ocorre, pois as radiações UV juntamente com o oxigênio atmosférico, formam uma reação fotoquímica que leva a quebra das cadeias moleculares do polímero, acontecendo então, a degradação do mesmo (FERREIRA, 2004). A degradação de materiais poliméricos se dá por uma alteração irreversível de sua estrutura aliada à alteração de suas propriedades e/ou fragmentação. Ela depende da natureza do polímero e das condições ambientais aos quais estão inseridos (INNOCENTINI-MEI & MARIANI 2005). Estudar o efeito da intempérie nos materiais que ficam em exposição ao ar livre é de grande importância para o desenvolvimento de materiais mais resistentes, dependendo para qual finalidade será este material. Cada material sofre diferentes comportamentos frente a radiação por UV, sendo possível estuda-lo por um ensaio de envelhecimento acelerado para se ter mais rapidamente um diagnóstico do efeito fotoquímico na degradação das sacolas. As sacolas plásticas biodegradáveis e oxi-biodegradáveis surgiram para substituir as sacolas não biodegradáveis, no intuito de minimizar o impacto ambiental. Segundo o Instituto Nacional do Plástico INP (2014), para que ocorra a biodegradação de um polímero é necessário um ambiente propício, mas como as sacolas acabam sendo descartadas na natureza ou em aterros, não ocorre a correta biodegradação do material. Neste contexto, este trabalho tem

3 como objetivo a análise da fotodegradação frente às intempéries desses dois tipos de sacolas, com base nos resultados obtidos em ensaio de envelhecimento acelerado, para que assim possamos monitorar a degradação desses materiais, submetendo-os às condições reais onde ficam expostos. 2. MATERIAIS E MÉTODOS O ensaio de envelhecimento acelerado foi realizado em uma câmara de envelhecimento acelerado Equilam modelo EQUV-RC, Figura 1. Sua fonte de radiação são 8 lâmpadas fluorescentes de 40 Watts cada, sendo 4 de um lado da câmara (irradiação UVA), com comprimento de onda de 340 nm e potência de irradiação de 0,47 a 1,60 W/m²/nm; e 4 lâmpadas do outro lado da câmara (irradiação UVB) com comprimento de onda de 313 nm e potência de irradiação de 0,47 a 1,20 W/m²/nm. As amostras foram expostas em ciclo alternado de 4h de condensação à 50ºC e 8h de radiação UV (UVA/UVB) à 60ºC até atingir o tempo de 500 h, o qual equivale a 9 meses (tempo real), conforme ASTM G Figura 1 - Câmara para ensaio de envelhecimento artificial acelerado EQUV-RC

4 As sacolas utilizadas no ensaio foram uma sacola biodegradável (verde) e uma sacola oxi-biodegradável (branca). Foram realizados os envelhecimentos das amostras no formato de retângulos e estes foram encaixadas em porta-amostra padrão do equipamento, figura 2, sendo retirados em 3 tempos, 166h, 332h e 500h. Figura 2 Foto do experimento no tempo zero. A morfologia das amostras antes e após a fotodegradação foram avaliadas em Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV), marca JEOL, Modelo JSM-6510LV, com magnificação de 1000x e 5kV de tensão, disponível no Laboratório de Estudos Avançados de Materiais da Universidade Feevale.

5 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO As amostras após a retirada no primeiro tempo de exposição já se apresentaram quebradiças, conforme mostra Figura 3. Figura 3 Fotos da primeira retirada do experimento (166 h de ensaio). As micrografias das amostras de sacolas antes e depois da fotodegradação são mostradas na figura 4. UVA UVB

6 e) f) Sem fotodegradação Figura 4 - Micrografias da Sacola biodegradável em UVA (a), UVB (c) e sem fotodegradação (e), e da Sacola oxi-biodegradável em UVA (b), UVB (d) e sem fotodegradação (f) após o primeiro tempo de fotodegradação. Após o primeiro período de exposição ao envelhecimento acelerado tanto por UVA como por UVB (4a e 4c), a amostra da sacola biodegradável já sofreu alterações na superfície pela ação da fotodegradação, apresentando uma superfície rugosa, com fissuras no corpo de prova. Diferente do formato original, apresentado na micrografia 5e. Já a amostra da sacola oxibiodegradável (4b e 4d) apresentou uma superfície lisa tanto na exposição a UVA como na UVB. Estes resultados eram esperados, visto que a sacola biodegradável é menos estável quimicamente que a oxi-biodegradável. Na figura 5 é apresentado as micrografias das amostras de sacolas biodegradáveis e oxibiodegradáveis ao final de 500h de fotodegradação.

7 UVA UVB e) f) Sem fotodegradação Figura 6 - Micrografias da Sacola biodegradável em UVA (a), UVB (c) e sem fotodegradação (e), e da Sacola oxi-biodegradável em UVA (b), UVB (d) e sem fotodegradação (f) após 500h de fotodegradação. Todas as superfícies das amostras finais apresentaram fissuras e trincas, mostrando que ocorreu uma fotodegradação mais severa nos materiais.

8 Agradecimentos Os autores agradecem ao Laboratório de Estudos Avançados de Materiais da Universidade Feevale, SCIT/POLO e ao CNPq. 4. CONCLUSÕES As amostras de sacolas apresentaram ao final do tempo de exposição à radiação UVA e UVB uma estrutura frágil e fotodegradada, podendo ser supostamente o que sofreria em contato com as intempéries (sol e chuva). Estas degradações podem ser provenientes das cisões de cadeia polimérica que ocorrem durante o envelhecimento. Ainda é necessário concluir outras análises, como TGA, DSC e espectroscopia por infravermelho para ter maiores conclusões. REFERÊNCIAS ABRELPE. Panorama dos Resíduos Sólidos no Brasil. Disponível em: < Acesso em: 01 de mar ALEGRIA, Manuela. Sacolas plásticas viram artigo verde nos supermercados no Paraná. Revista Meio Ambiente. Disponível em: < Acesso em: 03 de mar AMERICAN STANDARDS FOR TESTING AND MATERIALS. Standard Practice for Operating Light- and Water-Exposure Apparatus (Fluorescent UV-Condensation Type) for Exposure of Nonmetallic Materials, ASTM G53. Easton, INNOCENTINI-MEI, L.H.; MARIANI, P.D.S.C. Visão Geral sobre Polímeros ou Plásticos Ambientalmente Degradáveis. Unicamp: Campinas, 2005, 41p. INP Instituto Nacional do Plástico. O que é um plástico biodegradável. Disponível em: < Acesso em: 04 de mar PLASTIVIDA. Brasil reduz desperdício em mais de 800 milhões de sacolas plásticas em Disponível em:< Acesso em: 03 de mar

9 PORTAL BRASIL. Brasil reduz em 800 milhões o número de sacolas plásticas usadas em um ano. Disponível em: < 800-milhoes-o-numero-de-sacolas-plasticas-usadas-em-um-ano> Acesso em: 04 de mar SANCHEZ,ELISABETE M. S.; FELISBERTI,, MARIA ISABEL; COSTA,, CARLOS A. R.; GALEMBECK,, FERNANDO Avaliação da degradação térmica e fotooxidativa do ABS para fins de reciclagem. Polímeros: Ciência e Tecnologia 13: