Degradação Bioquímica

Transcrição

1 Degradação de Polímeros e Corrosão Prof. Hamilton Viana Prof. Renato Altobelli Antunes

2 1. Introdução A degradação dos polímeros pode acontecer: Em presença de microorganismos (Biodegradação) Na ausência de seres vivos (degradação abiótica) Basicamente as formas de degradação anteriormente estudadas são formas abióticas. A degradação bioquímica é precedida pelos ataques abióticos.

3 1. Introdução (continuação) Dentre os tipos de degradação que atuam no campo abiótico e tem funcionado como prévia do ataque biológico (bioquímico) os mais comuns são: Hidrólise: Os poliésteres são os polímeros mais succetíveis à hidrólise, por conta da presença dos grupos ésteres. Oxidação: neste grupo temos os polímeros olefínicos cujas ligações duplas são suscetíveis à oxidação.

4 1.1. Hidrólise A reação por hidrólise é a que mais acontece para os poliésteres. A hidrólise de ésteres é bastante conhecida na Química Orgânica, e pode ser assim representada:

5 1.1. Hidrólise (continuação) Os produtos da reação de hidrólise podem também funcionar como catalisadores das reações de degradação das outras moléculas ou de outras posições na cadeia,acelerando o processo! Ácidos e bases também podem catalisar esta reação!

6 1.2. Oxidação Resumidamente a oxidação consiste na introdução de um (ou mais) átomos de oxigênio na cadeia polimérica. Os elastômeros são muito mais suscetíveis à oxidação pela presença de duplas ligações e à falta de cristalinidade. A oxidação de um polímero envolve três etapas distintas:

7 1.2. Oxidação (continuação)

8 1.2. Oxidação (continuação)

9 1.2. Oxidação (continuação)

10 2. Degradação microbiológica É o processo de degradação de um polímero que resulta da ação de microorganismos: Bactérias Fungos As reações de degradação microbiológica têm lugar em ambientes aeróbicos e também anaeróbicos!

11 2. Degradação microbiológica (continuação) É um processo natural no qual os compostos orgânicos, em contato com o meio ambiente são convertidos em compostos: mais simples, Inorgânicos Redistribuídos através dos ciclos alimentares do C, N, e S Formam-se subprodutos como CO 2, CH 4, H 2 S, componentes celulares microbianos entre outros.

12 2.1 A ação de fungos São os microorganismos responsáveis pela biodegradação de materiais poliméricos,principalmente no caso dos polímeros de origem natural, como o amido e a celulose. Produzem enzimas como: Lipases, Invertases, Lactases, Proteinases, Amilases, Que hidrolisam as os substratos para que possam se alimentar dos nutrientes.

13 2.1 A ação de fungos (continuação) Resultam de processos necessariamente aeróbicos, Liberam gás carbônico na atmosfera, Devolvem ao solo compostos nitrogenados entre outros. O balanço de carbono é equilibrado! O que é gerado é igual ao absorvido no crescimento da fonte renovável.

14 2.1 A ação de fungos (continuação) Existem condições essenciais para otimização do crescimento e da ação degradativa dos fungos: Temperatura Umidade Presença de material nutriente. ph Luz

15 2.1 A ação de fungos (continuação) Os fungos necessitam de água, porém existem alguns que são halofílicos (crescem e se desenvolvem em ambientes com altas concentrações de sal). O ph mais favorável ao desenvolvimento de fungos: entre 5 e 7. A maioria deles tolera variações de ph: Os fungos filamentosos podem crescer entre 1,5 e 11 as leveduras não toleram ph alcalino

16 2.1 A ação de fungos (continuação) Muitas espécies fúngicas exigem luz para seu desenvolvimento, Algumas são inibidas pela luz, Outras são indiferentes à luz, A luz solar direta, por conta da presença da luz UV, é fungicida. O crescimento dos fungos é mais lento que o das bactérias e as culturas precisam de 7 a 15 dias como período de incubação.

17 2.2 A ação de bactérias As que estão presentes no solo desempenham um importante papel na degradação de materiais poliméricos. Ocorrem em praticamente todos os habitats Apresentam grande versatilidade metabólica Podem sobreviver em ambientes hostis a outras formas de vida!

18 2.2 A ação de bactérias (continuação) Produzem enzimas como: Lipases, Invertases, Lactases, Proteinases, Amilases, Que hidrolisam as os substratos para que possam se alimentar dos nutrientes.

19 2.2 A ação de bactérias (continuação) Na falta de nitrogênio, quando não podem sintetizar proteínas nem ácidos nuclêicos: as bactérias acumulam o carbono excedente na forma de: polímeros em ácido hidróxibutírico ou polímeros de glicose (amido e glicogênio). Estes grânulos são utilizados como fonte de carbono para síntese de: Proteínas Ácidos nuclêicos Na presença de N suficiente Os processos biodegradativos provocados pelas bactérias podem acontecer tanto em meio aeróbico quanto anaeróbico!

20 2.3 Avaliação da biodegradação Aspectos gerais ASTM Métodos Medição do consumo de O 2 Medição da produção de CO 2 Métodos de análise de superfície Determinação de perda de massa Alteração em propriedades Agressividade da biodegradação