PREPARAÇÃO DE FILMES BIODEGRADÁVEIS A BASE DE MANIPUEIRA E SISTEMAS NANOPARTICULADOS Carla Raílla Santos de Oliveira¹, Tatianny Soares Alves².

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1 MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ PRÓ-REITORIA DE PESQUISA- PROPESQ COORDENAÇÃO DE INOVAÇÃO TECNOLÓGICA CITEC Programa Institucional de Bolsa em Desenvolvimento Tecnológico e Inovação - PIBITI PREPARAÇÃO DE FILMES BIODEGRADÁVEIS A BASE DE MANIPUEIRA E SISTEMAS NANOPARTICULADOS Carla Raílla Santos de Oliveira¹, Tatianny Soares Alves². Resumo Diante do acúmulo de resíduos sólidos, tais como plásticos derivados do petróleo, e o descarte indevido de efluentes tóxicos no meio ambiente, o presente trabalho propôs a utilização da manipueira, efluente tóxico proveniente da mandioca, para a preparação de filmes biodegradáveis associando com polímeros e cargas do tipo argila. A obtenção dos biofilmes se deu por solução, avaliando primeiramente o grau de gelatinização do amido presente na amostra e posteriormente a preparação dos filmes com a manipueira pura e com cargas. Os filmes resultantes foram caracterizados utilizando Difração de Raios X (DRx), Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Análise Termogravimétrica (TG) e Microscopia Óptica. Através das técnicas de caracterização e da observação do aspecto dos filmes conclui-se que a utilização da manipueira para a produção desse tipo de filme é viável. Palavras-chave: biofilme, manipueira, cargas Introdução Com os avanços tecnológicos e industriais, o desenvolvimento de técnicas menos agressivas e que diminuam o acúmulo de resíduos no meio ambiente, são um dos maiores desafios enfrentados pelas empresas e pesquisadores atualmente. E por esse motivo o interesse da aplicação e pesquisa de polímeros biodegradáveis, que podem ser degradados por microorganismos, como bactérias, fungos e algas, se torna crescente, pois além de reduzir o consumo de produtos derivados do petróleo pela sociedade esses polímeros são obtidos por fontes renováveis, permitindo assim a minimização do acúmulo de resíduos plásticos no meio ambiente. 1 Bolsista PIBITI CNPq, Engenharia de Materiais - UFPI, Campus Ministro Petrônio Portela. carlamariasg@gmail.com. 2 Engenharia de Materiais, Campus Ministro Petrônio Portela (UFPI). tsaeng3@yahoo.com.br.

2 Por ser uma área nova, a utilização desse tipo de polímero se tornou difícil devido o seu custo elevado e propriedades inferiores que os polímeros convencionais. Mas, segundo SCHELLEMER (2013), foram desenvolvidas misturas poliméricas que utilizam polímeros sintéticos com aditivos naturais que reduzem os custos e melhora a biodegradabilidade do material. Estes aditivos podem ser amido, celulose, quitosana e entre outros polissacarídeos. O amido de mandioca é especialmente abundante em países tropicais, comparado ao amido de milho apresenta menor valor tecnológico e menores preços de comercialização, sendo o uso em filmes uma utilização desta matéria prima. No Brasil o principal produtor de mandioca é a região nordeste com 35 % da produção nacional. A produção de fécula de mandioca brasileira nos últimos seis anos cresceu 46,8%, de para toneladas por dia (GROXKO, 2010). Um dos subprodutos do processamento da mandioca é a manipueira, um liquido amarelado formado durante a prensagem da mandioca. Apresenta em sua composição um grande teor de linamarina, que é um glicosídio hidrolisável em ácido cianídrico de grande toxicidade capaz de afetar células nervosas e hemoglobinas (SOUZA; PAWLOWSKY, 1998). O líquido é armazenado em tanques, conhecidos como lagoas de estabilização, e posteriormente despejado no solo e em rios. Em razão da produção em larga escala, o armazenamento é ineficaz e traz riscos a população e ao meio ambiente. Segundo SOUZA; PAWLOWSKY (1998), a manipueira é um resíduo líquido rico em suspensões coloidais, proteínas, glicose, restos de células, matéria nitrogenada, ácido cianídrico e demais substâncias orgânicas, o que possibilita uma série de alternativas para reaproveitamento do resíduo. Uma alternativa seria a aplicação da manipueira na produção de biofilmes biodegradáveis e incorporar nanoargilas, afim de manter a biodegradabilidade, conferir resistência mecânica e diminuir a permeabilidade por vapor de água. Metodologia Materiais A argila proposta para a incorporação foi a Atapulgita proveniente da ciade de Guadalupe PI fornecida pela AMOPIL, porém devido a algumas dificuldades encontradas durante a realização do procedimento experimental sendo substituída pela a Argila Cloisite 20A. A manipueira foi doada por fecularias das cidades de Marcolândia e Teresina PI e do Distrito de Jenipapo, na cidade de Campina Grande - PB. O polímero empregado foi o Polietilenoglicol (PEG) fornecido pela Synth e a fécula de mandioca utilizada foi distribuída comercialmente. Tambem foram utilizadas erucamida e palha de carnaúba. Experimental Para avaliar o tempo necessário do grau de gelatinização do amido contido nos diferentes resíduos foi montado um sistema para o aquecimento da

3 manipueira entre C, durante tempos de 50 a 100 minutos, com agitação constante. Após a obtenção dos resultados foram utilizados diferentes teores de fécula de mandioca, 1,0 e 2,0%, afim de favorecer a gelatinização de alguns sistemas, através da relação massa/volume. A metodologia empregada para a preparação dos sistemas com cargas diferiu apenas no tempo de agitação da solução filmogênica, não mudando os padrões de temperatura. Técnicas de Caracterização A caracterização inicial dos filmes se deu por meio de microscopia óptica em microscópio óptico binocular com câmera CCD da marca Leica Microsystems, modelo M750, Estas análises foram realizadas no Laboratório de Caracterização de Materiais/UFCG. A caracterização da composição química, estrutura conformacional e configuracional se deu por meio de espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), no laboratório do Instituto Federal do Piauí IFPI. A análise estrutural foi feita utilizando radiação Kα do cobre e varredura 2θ de 2 a 30, no laboratório do Instituto Federal do Piauí - IFPI. Para determinar a cristalinidade foi utilizada a técnica de difração de raios x (DRx) com radiação Kα do cobre e varredura 2θ de 2 a 60, em equipamento Panalytical, Modelo Xpert Pro MPD. As análises foram realizadas no Laboratório Multi-usuários do CNPq da Universidade Federal do Ceará. A análise térmica foi feita sob atmosfera de nitrogênio com faixa de aquecimento da temperatura ambiente até 1000 C, taxa de aquecimento de 10 C / min. e fluxo de arraste 100 ml / min. As análises foram realizadas em equipamento da TA Instruments no Laboratório Interdisciplinar de Materiais Avançados da Universidade Federal do Piauí. Resultados e discussão Os biofilmes contendo suas respectivas cargas foram analisados por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), para verificar as mudanças ocorridas nas ligações e interações da manipueira com os aditivos. É possível observar que as amostras apresentaram uma região espectral semelhante, com diferença apenas no que diz respeito a intensidade e nos bandas características dos aditivos utilizados. Na análise térmica observa-se que as curvas obtidas para as diferentes composições manipueira-aditivo apresentaram configurações semelhantes onde nota-se que há a presença de dois picos característicos, o primeiro pico é referente a perda de água e o segundo pico está relacionado a decomposição matéria orgânica (SCHLLEMER, 2010). Na difração de raios x é possível observar que os planos cristalográficos não variam na posição 2θ para as diferentes composições de biofilmes, verificando assim que não houve uma mudança na rede cristalina, porém a intensidade desses picos obteve diferentes valores (GUSTAVO, 2012). A manipueira proveniente da cidade de Teresina PI, não foi utilizada para a formação de filmes, pois continha um alto teor de amido o que não favoreceu o procedimento de gelatinização (tempo de gelatinização inferior a 5 minutos), uma vez que esse aumento em excesso ocasiona perdas de propriedades mecânicas e de barreira por vapor de água.

4 Os resultados obtidos com a manipueira proveniente da cidade de Marcolândia PI, apresentou um gelatinização eficiente com tempo de 100 minutos, onde não foram observadas variações intensas de coloração e viscosidade. Os melhores resultados obtidos foram com a manipueira de Campina Grande PB. Os resultados da microscopia vieram corroborar com os resultados obtidos nas técnicas de caracterização. Conclusões Diante dos resultados obtidos verifica-se que é possível a utilização da manipueira para a obtenção de biofilmes, e que a sua incorporação com as cargas resulta em uma melhora significativa da aparência e na estrutura do material. Devido a variabilidade da composição da manipueira torna difícil a comparação, porém a manipueira proveniente do Distrito do Jenipapo em Campina Grande PB obteve um resultado significativo, o que a torna uma boa fonte para a realização de novos estudos. Assim como a interação dos filmes com outros tipos de aditivos que confiram maior resistência e melhor biodegradação. Alguns parâmetros já foram estabelecidos como o tempo de gelatinização e quantidade de carga, porém ainda é necessário avaliar mecanicamente os filmes e realizar um teste de permeabilidade a vapor de água. Referências Santos, F. A; Tavares, M. I. B. Preparo e caracterização de filmes obtidos a partir de poli(ácido lático) e celulose microcristalina. Instituto de macromoléculas Professora Eloisa Mano, UFRJ. Polímeros, vol. 23, n. 2, p , AMARAL, L.; JAIGOBIND, A. G. A.; JAISINGH, S. Dossiê Técnico. Processamento da mandioca. Instituto de Tecnologia do Paraná. Serviço Brasileiro de Resposta Técnica - SBRT, Disponivel em: < Acesso em: 14/02/15. CABELLO, C.; LEONEL, M. Produção de ácido cítrico a partir de resíduo líquido da industrialização da mandioca (manipueira). In: CERDA, M. P. (Coord). Manejo, uso e tratamento de subprodutos da industrialização da mandioca. São Paulo: Fundação Cargill, V. 4, cap. 9, p (Série Culturas de Tuberosas amiláceas Latino Americanas). São Paulo: Fundação Cargill, CAGNON, J. R.; CEREDA, M. P.; PANTAROTO, S. Glicosídeos cianogênicos da mandioca: biossíntese, distribuição, destoxificação e métodos de dosagem. Agricultura: tuberosas amiláceas Latino Americanas, São Paulo: Fundação CARGILL, v. 2, p , FORSSEL, P. et. al. Oxygen permeability of amilose and amylopectin films. Carbohydrate Polymers, v. 47, p , FRANCHETTI, S. M. M.; MARCONATO, J. C. Polímeros biodegradáveis uma solução pacial para diminuir a quantidade de resíduos plásticos. Química Nova, v. 29, n. 4, p , 2006.

5 GARCIA, E. E. C.; PADULA, M.; SARANTÓPOULOS, C. I. G. L. Embalagens Plásticas: propriedades de barreira. Campinas: Instituto de Tecnologia de Alimentos. 44p INSTITUTO ADOLFO LUTZ. Normas Analíticas do Instituto Adolfo Lutz. Métodos químicos e físicos para análise de alimentos. 4ª Edição. ed. São Paulo: IMESP, v. 1, 2008 YAMASHITA, F. et. al. Filmes biodegradáveis para aplicação em frutas e hortaliças minimamente processadas. Brazilian Journal of Food Technology, Campinas, v. 8, n. 4, p , out Morelli, F. C.; Ruvolo Filho, A. Nanocompósitos de polipropileno e argila organofílica. 2009, UFScar, São Paulo. CARVALHO, Luiz Fernando Menezes. TRATAMENTOS DE FIBRAS DE CARNAÚBA [COPERNICIA PRUNÍFERA (MILLER) H. E. MOORE] PARA O DESENVOLVIMENTO DE COMPÓSITO BIODEGRADÁVEL COM MATRIZ DE POLIHIDROXIBUTIRATO / Luiz Fernando Menezes Carvalho Natal, RN, BLAZEK, Gustavo. ESTUDO DA BLENDA POLI(3- HIDROXIBUTIRATO)/POLI(ETILENO GLICOL). São Paulo, CARVALHO, Vicente. DESENVOLVIMENTO DE NANOCOMPOSITOS COM PEAD COM ARGILA ORGANOFILICA VIA EXTRUSÃO. Porto Alegre, SILVA, Aline. NANOCOMPÓSITOS DE AMIDO TERMOPLÁSTICO CONTENDO HIDRÓXIDOS DUPLOS LAMELARES. Curitiba, SCHLEMMER, Daniela. MORFOLOGIA DE FILMES DE AMIDO TERMOPLÁSTICO E MONTMORILONITA (TPS/MMT) USANDO ÓLEOS VEGETAIS DO CERRADO COMO PLASTIFICANTES. Brasília- DF, 2009.