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Uma das maravilhas da naturezaestá no fato dela gerar a com-plexidade a partir da simplici-

dade ao unir pequenas moléculasgerando outras, bem maiores. As pro-teínas, os polissacarídeos e os ácidosnucléicos são os exemplos mais sig-nificativos de polímeros (Peruzzo eCanto, 1998).

Visando atender propósitos espe-cíficos, os químicos conseguiram nãosomente elaborar moléculas que seassemelhassem aos polímeros natu-rais, mas também projetar e produzirmuitas novas moléculas. Hoje em dia,os polímeros não existem somentenos seres vivos. Podem ser compra-dos nos supermercados e estão emtodo o nosso redor.

O que é plástico?A palavra plástico deriva do grego

plastikos, “próprio para ser moldado oumodelado”. De acordo com o Dicio-nário de Polímeros (Andrade et al.,2001), plástico é o “termo geral dadoa materiais macromoleculares que po-dem ser moldados por ação de calore/ou pressão”. Os plásticos possuemunidades químicas ligadas covalente-mente, repetidas regularmente ao lon-go da cadeia, denominadas meros. Onúmero de meros da cadeia polimérica

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Recebido em 27/2/04, aceito em 11/3/05

é denominado grau de polimerização,sendo geralmente simbolizado por nou então por DP (que são as iniciaisdo termo em inglês degree of polymer-ization) (Mano e Mendes, 1999).

Quais são os tipos de plásticos?Uma classificação importante para

os plásticos é quanto às característicasde fusibilidade, segundo a qual essesmateriais podem ser divididos emtermoplásticos e termorrígidos. São de-nominados termoplásticos aquelesmateriais capazes de serem moldadosvárias vezes devido à sua característicade tornarem-se fluidos, sob ação datemperatura, e depois retornarem àscaracterísticas anteriores quando háum decréscimo de temperatura. Poroutro lado, muitos plásticos são ma-leáveis apenas nomomento da fabrica-ção do objeto; depoisde pronto, não hácomo remodelá-los,já que as cadeias ma-cromoleculares estãounidas entre si porligações químicas(reticulação). Materi-ais que se comportam dessa maneirarecebem o nome de termorrígidos(Lucas et al., 2001).

É importante lembrar que, quandonos referimos a polímero, estamosnos reportando ao nível molecular damatéria. Tanto os plásticos do nossocotidiano, como também as proteí-nas, o açúcar, a celulose e o DNA quetransporta nosso código genético aointerior do núcleo da célula, são for-mados por enormes moléculas poli-méricas (Snyder, 1995).

A importância dos plásticosOs plásticos e borrachas, ou seja,

os polímeros, são muito importantesna sociedade atual. Leves e resisten-tes, práticos e versáteis, duráveis erelativamente baratos, eles se tor-naram parte do nosso dia-a-dia; semexagerar, excetuando a nossa comi-da, o ar e a água, no restante, todas

as coisas com asquais temos contatoem nosso cotidianocontêm plástico nasua constituição,seja na totalidade ouem algumas partes.E detalhe: hoje emdia, quase tudo éembalado em plásti-

co (Figura 1).Mas é justamente uma das maio-

res virtudes do plástico, a durabilidade,

Biodegradação na redução de resíduos plásticos

José Marcelo Cangemi, Antonia Marli dos Santos e Salvador Claro Neto

O surgimento dos materiais plásticos modificou muito o dia-a-dia do homem, através da confecção e utilização dessesmateriais em diversos segmentos sociais e industriais. Mas é justamente uma das maiores virtudes dos plásticos, adurabilidade, que os torna um problema muito grande quando são descartados nos lixões e aterros sanitários. A comunidadecientífica vem procurando soluções para minimizar as diversas formas de agressão ao meio ambiente. Uma propostapromissora, abordada no presente artigo, são os plásticos biodegradáveis que, ao contrário dos sintéticos derivados dopetróleo, sofrem biodegradação com relativa facilidade, se integrando totalmente à natureza.

biodegradação, polímeros, plástico biodegradável

Plástico (do gregoplastikos: próprio para sermoldado ou modelado) é

o termo geral dado amateriais macromolecularesque podem ser moldados

por ação de calor e/oupressão

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que se tornou nas últimas décadastambém o seu “calcanhar-de-aqui-les”. Polímeros sintéticos puros sãogeralmente resistentes ao ataque mi-crobiano devido a uma série de fato-res, como dureza, absorção limitadade água e tipo de estrutura química.Ainda que os polímeros usados co-mercialmente possuam componentescomo plastificantes, pigmentos, anti-oxidantes e lubrificantes (constituintesnão poliméricos), que proporcionamao material uma pequena susceti-bilidade biológica (Reich e Stivalia,1971), quando se pensa em tempode biodegradação isto não chega aser significativo. O que se constata éque, depois de descartado (Figura 2),o plástico permanece sem se degra-dar durante décadas, ou mesmoséculos, agravando um dos sériosproblemas da sociedade atual: odescarte de lixo.

Analisando dados sobre a varia-

ção na composição dolixo em São Paulo,observamos que a por-centagem de plásticona composição dosresíduos sólidos vemaumentando com opassar dos anos (Jar-dim e Wells, 1995) –vide Tabela 1.

Conclusão: háquantidades enormesde objetos plásticos nolixo, e é urgente pen-sarmos em possíveissoluções. Mas quaisseriam elas?

Entre as opçõesexistentes para resolver

esse problema ambiental apre-sentam-se a incineração (reciclagemenergética), a reciclagem e a bio-degradação.

IncineraçãoÉ o termo usado para designar a

combustão do lixo municipal. Um inci-nerador apropriada-mente projetado eoperado permite quea redução de volumede material a ser ater-rado seja substan-cial. Em muitospaíses, a incineraçãoé realizada para aconversão de resíduos plásticos emenergia. Deve-se levar em conta queo valor energético dos plásticos éequivalente ao de um óleo combus-tível (37,7 MJ/kg) e, por esta razão,podem-se constituir em valiosa fonteenergética (Cepis, 2004).

No entanto, a inci-neração ainda nãoestá sendo utilizadaem grande escala de-vido ao custo elevadoe, em alguns casos,por ser potencialmentearriscada. Alguns plás-ticos, como o cloretode polivinila (PVC),causam irritação ougeram gases tóxicosquando queimados. Aincineração do PVCgera ácido clorídrico,

uma substância tóxica e muito corro-siva, representada pela reação:

2[CH2CHCl]n + 5O2 2HCl + 4CO2 + 2H2O

Note-se que são obtidas reaçõesparecidas para quaisquer plásticoshalogenados, tais como policlore-tileno (Benn e McAuliffe, 1981).

ReciclagemÉ uma forma de aproveitamento

de resíduos plásticos de produtosdescartados no lixo. Os materiais quese inserem nessa classe provêm delixões, sistema de coleta seletiva, su-catas etc. São constituídos pelos maisdiferentes tipos de material e resinas,o que exige uma boa separação parapoderem ser aproveitados.

Os programas de educação de-senvolvidos nas escolas, comunida-des e empresas estão dando suportepara a implantação de projetos de co-leta seletiva, os quais, além de auxi-liarem na geração de empregos e naconservação do meio ambiente, for-

necem também ma-téria-prima de me-lhor qualidade para aindústria de reci-clagem (Pires, 2002).Noutra frente, tra-balhos interessantestêm sido lançadosnessa área com o

objetivo de auxiliar pesquisadores eempresários a separar os resíduospoliméricos por categorias, utilizandoum procedimento sistemático deidentificação (Manrich et al., 1997).

No caso dos termofixos, a boanotícia é que se tem encontrado solu-ções interessantes na tentativa de di-minuir o impacto destes no meio

Biodegradação na redução de resíduos plásticos

Figura 1: Os plásticos se tornaram parte do nosso dia-a-dia.

Figura 2: Objetos plásticos descartados em um aterrosanitário.

Tabela 1: Variação na composição dosresíduos sólidos em São Paulo (g/kg).

Tipos de materiais Ano

1927 1969 1990

Papel, papelão 134 292 296

Trapo, couro 15 38 30

Plástico - 19 90

Vidro 9 26 42

Metais, latas 17 78 53

Matéria orgânica 825 522 474

Polímeros sintéticos purossão geralmente resistentes

ao ataque microbianodevido a uma série defatores, como dureza,

absorção limitada de águae tipo de estrutura química

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ambiente: apesar de não poderemser novamente moldados, estes aindapodem ser utilizados em outras apli-cações, entrando como cargas iner-tes (após moagem), sendo incorpo-rados na formulação de peças, comoconstituintes de asfalto etc.

Se por um lado temos as vanta-gens, por outro também temos dificul-dades na implantação de tal modelo,dentre as quais podemos citar: escas-sez de empresas interessadas emcomprar o material separado, dificul-dade em separar corretamente osdiversos tipos de plástico e a difíciltarefa de garantir um fornecimentocontínuo de matéria-prima de boaqualidade aos compradores. Outradificuldade é o fato dos termoplásti-cos, apesar de poderem ser repro-cessados várias vezes, apresentaremum limite de reciclagem e, a partir daí,tornarem-se um resíduo agressor aomeio.

Plástico biodegradávelOs plásticos biodegradáveis, ao

contrário dos sintéticos derivadosdo petróleo, sofrem biodegradaçãocom relativa facilidade, se integran-do totalmente à natureza. Devido aisso, institutos de pesquisas dasuniversidades, muitas vezes ligadosao setor industrial, trabalham há al-guns anos em uma linha de pesqui-sa que visa desenvolvê-los. Umasubstância é biodegradável se osmicrorganismos presentes no meioambiente forem capazes de conver-tê-la a substâncias mais simples,existentes naturalmente em nossomeio (Snyder, 1995).

Pesquisas em torno do plásticobiodegradável vêm ocorrendo emtodo o mundo, nas quais se temtestado o uso de óleo de mamona,cana-de-açúcar, beterraba, ácidolático, milho e proteína de soja, en-tre outros (Viveiros, 2003). Algumasaplicações já começam a sair doslaboratórios, e entre elas podemoscitar duas experiências brasileirasbem sucedidas, como o poliuretanoobtido a partir do óleo de mamonae o PHB (polihidroxibutirato) obtidoa partir do bagaço da cana.

Plástico da mamona -poliuretano obtido apartir do óleo vegetal

O Grupo de Quí-mica Analítica e Tec-nologia de Polímerosdo Instituto de Químicade São Carlos da USP,coordenado pelo pro-fessor Gilberto O. Chie-rice, desenvolveu umaespuma diferenciadadas que normalmenteexistem no mercado,por ser formulada apartir do óleo de ma-mona, que é uma ma-téria-prima renovável ede origem natural(Ereno, 2003). O óleo de mamona éum triglicerídeo derivado do ácidoricinoléico e é obtido da semente daplanta Ricinus communis, encontradaem regiões tropicais e subtropicais,sendo muito abundante no Brasil(Figura 3).

O óleo de mamo-na, que possui emsua composição89% do triglicéridedo ácido ricinoléico(Baker Oil Co., 1957),é considerado umpoliol poliéster natu-ral, trifuncional. Opoliol utilizado no re-ferido polímero é umpoliéster derivado do ácido ricinoléico(Figura 4).

Atualmente, destacam-se estudosde aplicação do referido polímero namedicina, como cimento ósseo, ma-terial para recuperação de falhas ós-seas e material para confecção de

próteses. O material recebeu, em ju-nho de 2003, a aprovação da Foodand Drug Administration (FDA), aagência do governo norte-americanoresponsável pela liberação de novosalimentos e medicamentos. Esse cer-

tificado abre asportas para o maiormercado do mundona área de saúde egarante visibilidadecientífica e comercialem todo o planeta(Ereno, 2003).

Em trabalhosapresentados recen-temente, demonstra-se a biodegradabili-

dade da espuma de poliuretanoderivada do óleo de mamona, apli-cando-se métodos analíticos comotermogravimetria, espectroscopia naregião do infravermelho e MEV (mi-croscopia eletrônica de varredura)(Cangemi et al., 2003).

Biodegradação na redução de resíduos plásticos

Figura 3: Semente da planta Ricinus communis, a mamo-na.

Figura 4: Molécula do triglicéride do ácido ricinoléico.

Pesquisas visando aobtenção de plásticosbiodegradáveis vêm

ocorrendo em todo omundo, nas quais se temtestado principalmente ouso de óleo de mamona,

cana-de-açúcar, beterraba,ácido lático, milho e

proteína de soja

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Plástico de açúcar (PHB) obtido apartir da cana-de-açúcar

Açúcar e álcool deixaram de seros únicos produtos de importânciacomercial extraídos da cana-de-açúcar (Figura 5). Agora, junta-se aessa dupla a produção de plásticobiodegradável a partir do açúcar.

Uma das mais recentes desco-bertas nessa área é de autoria deduas pesquisadoras da divisão deQuímica do Agrupamento de Bio-tecnologia do IPT (Instituto de Pes-quisas Tecnológicas) (Viveiros,2003). Elas desenvolveram umatécnica que usa bagaço de canapara produzir plástico biodegradá-vel por meio da ação de bactériasque se alimentamdo bagaço e for-mam, dentro de si, oPHB (pol ihidroxi-butirato), que podeser usado na fabri-cação de vasos, co-lheres e sacolasplásticas, entre ou-tros. A bactériaB u r k h o l d e r i asacchari, que trans-forma o que é jogado no lixo emalgo que pode ir para as prateleirasdos supermercados, foi descobertapelo próprio IPT, que já está traba-lhando desde 2000 na fabricaçãode PHB diretamente a partir do açú-car, em uma usina em Serrana – SP.A planta piloto produz de 50 a 60toneladas por ano de PHB, que éexportado para o Japão, EUA eEuropa. O novo processo, usandoo bagaço, ainda não foi aplicadocomercialmente (Viveiros, 2003).

Biodegradação de polímerosO estudo da biodegradação de

polímeros tem dois caminhos opos-tos. De um lado, temos muitas apli-cações nas quais a resistência dosmateriais aos ataques biológicos énecessária. Nessas aplicações, opolímero é exposto ao ataque devários microrganismos e deve resistira estes o máximo possível. Implantesdentais, ortopédicos e outros implan-tes cirúrgicos são expostos ao ataque

Biodegradação na redução de resíduos plásticos

Figura 5: Plantação de cana-de-açúcar.

biológico no corpo huma-no. Isolantes e pinturastambém são objetos deataque de microrganis-mos. Para todas essasaplicações, espera-seque o polímero tenhauma longa vida útil; eledeve ser biorresistente.Felizmente, a maior partedos polímeros sintéticosde alta massa moleculardesempenham esse pa-pel, e o problema se res-tringe à seleção dos aditivos utiliza-dos na manufatura dos mesmos, osquais devem ser satisfatoriamentebiorresistentes ou de natureza fungi-

cida ou bactericida(Kelen, 1983).

Por outro lado,temos uma necessi-dade cada vez maiorde plásticos biode-gradáveis, já quepara minimizar o im-pacto ambiental sãorequeridos políme-ros que possam serdegradados e desa-

pareçam por completo pela atuaçãode microrganismos.

Considerações finaisDo ponto vista estritamente técni-

co, os plásticos biodegradáveis aindanão apresentam toda a versatilidadedos convencionais. As novas pesqui-sas visam justamente aprimorar ascaracterísticas dos novos plásticos.

Do ponto de vista econômico, elesainda são mais caros que os deri-vados de petróleo (de duas a três ve-zes), mas têm se mostrado bastantecompetitivos em algumas aplicações,especialmente na área médica,graças à sua biocompatibilidade(compatibilidade que ele tem com oorganismo humano). Voltando nova-mente às espumas de poliuretanoobtidas a partir do óleo de mamona,na composição química desse mate-rial existe uma cadeia de ácidosgraxos cuja estrutura molecular estápresente nas gorduras existentes nocorpo humano; por isso mesmo,

quando esse material é utilizado emimplantes, as células não “enxergam”o mesmo como um corpo estranho enão o repelem.

Outra aplicação de sucesso dosplásticos biodegradáveis na área mé-dica é como veículo para a liberaçãocontrolada de drogas em organis-mos, como hormônios: o recipienteplástico é degradado progressiva-mente e, com isso, a substância éabsorvida pelo paciente no ritmodeterminado pelas necessidadesterapêuticas (Scientific AmericanBrasil, 2003).

O futuro dos plásticos se misturaum pouco com o próprio futuro da hu-manidade, e com certeza ainda tere-mos muitos capítulos nessa história.O que se pode dizer é que, tendo emvista o interesse despertado pelosplásticos biodegradáveis, e pressio-nadas por apelos populares para aredução da utilização dos plásticosconvencionais, as indústrias terão queviabilizar o plástico biodegradável nomercado, e quem sabe conviveremosum pouco mais em harmonia comnosso meio ambiente.

José Marcelo Cangemi (mcangemi@iqsc.usp.br),bacharel em Química com Atribuições Tecnológicaspela UNESP, licenciado em Química pela UNIFRANe especialista em Química pela UFLA, é doutorandono Instituto de Química de São Carlos da USP (IQSC/USP). Antonia Marli dos Santos (amsantos@rc.unesp.br), licenciada e bacharel em Química pelaUNESP, mestre pela UFSCar e doutora em Ciências(Físico-Química) pela USP, é docente do Depar-tamento de Bioquímica e Microbiologia do Institutode Biociências da UNESP, em Rio Claro – SP. Salva-dor Claro Neto (salvador@iqsc.usp.br), licenciado,bacharel, mestre em Química e doutor em Ciências(Química Analítica) pela USP, é técnico de nível su-perior no IQSC/USP.

Do ponto de vistaeconômico, os plásticos

biodegradáveis ainda sãomais caros que os

derivados de petróleo, mastêm se mostrado bastantecompetitivos em algumasaplicações, especialmentena área médica, graças àsua biocompatibilidade

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Anais de workshop sobre biodegra-dação . Jaguariúna: Embrapa-CNPMA, 1996. [aborda trabalhos naárea de biodegradação de plásticos,entre outros].

Biodegradação na redução de resíduos plásticos

Abstract: Biodegradation: An Alternative for Minimizing the Impacts from Plastic Residues – The emergence of plastic materials greatly modified man’s daily life, through the production and use ofthese materials in several social and industrial segments. But one of the greatest virtues of plastics, durability, is just what turns them into a very large problem when disposed in garbage dumps orsanitary landfills. The scientific community has been looking for solutions to minimize the various forms of aggression to the environment. A promising proposal, dealt with in this article, is thebiodegradable plastics that, contrary to the synthetic ones derived from petroleum, undergo biodegradation with relative easiness, being integrated into nature.Keywords: biodegradation, polymers, biodegradable plastic

Em reunião realizada durante a43ª Assembléia Geral da IUPAC(União Internacional de Química Purae Aplicada), que ocorreu em Beijing,China, de 13 a 21 de agosto de 2005,a Comissão sobre Pesos Atômicos eAbundâncias Isotópicas da Divisãode Química Inorgânica aprovou mu-danças nas massas atômicasrelativas - Ar (pesos atômicos) de 16elementos químicos. Estas mudan-ças, apresentadas na tabela ao lado(incerteza entre parênteses), decor-rem de novas determinações deabundâncias isotópicas, bem comode revisões de abundânicas isotó-picas e massas atômicas anteriores.

Como nas tabelas periódicas daSBQ os pesos atômicos têm no má-ximo cinco algarismos significativos,somente duas modificações serão

Revistos os pesos atômicos de 16 elementos

feitas na sua próxima impressão:neodímio - de 144,24(3) para 144,24,

Elemento Ar anterior Ar nova

Alumínio 26,981 538(2) 26,981 5386(8)Bismuto 208,980 38(2) 208,980 40(1)Césio 132,905 45(2) 132,905 4519(2)Cobalto 58,933 200(9) 58,933 195(5)Escândio 44,955 910(8) 44,955 912(6)Fósforo 30,973 761(2) 30,973 762(2)Lantânio 138,9055(2) 138,905 47(7)Manganês 54,938 049(9) 54,938 045(5)Neodímio 144,24(3) 144,242(3)Ouro 196,966 55(2) 196,966 569(4)Platina 195,078(2) 195,084(9)Samário 150,36(3) 150,36(2)Sódio 22,989 770(2) 22,989 769 28(2)Tântalo 180,9479(1) 180,947 88(2)Térbio 158,925 34(2) 158,925 35(2)Tório 232,0381(1) 232,038 06(2)

e samário - de 150,36(3) para150,36(2).

Nota