Filmes biodegradáveis de hemicelulose de juta/ poli(ácido lático) : uma alternativa sustentável para embalagens

Abstract

Os filmes de hemicelulose apresentam desafios em termos de aplicabilidade devido à sua difícil processabilidade, caráter hidrofílico e baixa resistência mecânica. Diante dessas limitações, a combinação com o poli(ácido lático) (PLA) pode contribuir com o melhoramento dessas propriedades. Assim, o objetivo desta pesquisa foi produzir filmes de blendas poliméricas mais resistentes e otimizar a aplicabilidade da hemicelulose em embalagens. Neste trabalho, a hemicelulose foi obtida a partir da fibra de juta por meio de um processo de tratamento alcalino com KOH (Hidróxido de potássio) e as principais análises para a caracterização dos filmes foram o FTIR (Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier), TGA (Análise Termogravimétrica), DSC (Calorimetria Exploratória Diferencial), MEV (Microscópio Eletrônico de Varredura), ângulo de contato, propriedades mecânicas e DMA (Análise Dinâmico-Mecânica). Além disso, o efeito do ácido cítrico para a compatibilização entre os polímeros nas blendas também foi um dos focos deste estudo. Adicionalmente, avaliou-se a interação dos filmes com água e produtos sanitizantes (sabão diluído ou concentrado), observando as taxas de absorção de água, mudanças na morfologia e alterações nas propriedades térmicas e dinâmico-mecânicas após 240 horas de imersão. A degradabilidade dos filmes em solo foi estudada durante 10, 50 e 90 dias de exposição, analisando as taxas de perda de massa, mudanças morfológicas e variações nas propriedades térmicas e dinâmico-mecânicas. Com relação aos aspectos químicos das blendas, os espectros de FTIR indicaram possíveis reações de esterificação entre os grupos hidroxila da hemicelulose e os grupos carboxila do ácido cítrico. A estabilidade térmica das blendas puras e quando submetidas à exposição à água, sabão e ao período de enterramento em solo foi inferior em comparação com os polímeros puros. Observou-se ainda a diminuição em ~40% na 𝑇𝑔 do filme de PLA (67,1 °C) após a imersão em água (37,1 °C), sabão diluído (44,8 °C) e sabão concentrado (42,4 °C). Essa diminuição pode ser atribuída ao efeito plastificante da água sobre o PLA. Sobre a morfologia das blendas puras, esta se apresentou parcialmente homogênea, enquanto após a imersão e enterramento em solo foi possível identificar à degradação da parcela de hemicelulose contida no PLA. A taxa de perda de massa das blendas após 90 dias foi de aproximadamente 35%, enquanto a perda de massa do PLA puro foi de apenas 7%. Após o período de imersão e degradação em solo, observou-se que a 𝑇𝑔 e a 𝑇𝑚 das blendas não foram afetadas. No entanto, houve um aumento significativo na cristalinidade das blendas, que atingiu um valor máximo de aproximadamente 23% após 90 dias. A taxa de absorção de água e sabão pelas blendas aumentaram e os valores de ângulo de contato diminuíram, de acordo com a concentração de hemicelulose na blenda, o que demonstra o caráter hidrofílico dos filmes. As propriedades de tração mostraram que as blendas apresentaram resistência à tração melhorada em comparação com o PLA puro e o filme de hemicelulose. A elongação até a ruptura das blendas foi substancialmente menor que o do PLA puro. O teor de hemicelulose diminuiu o módulo de elasticidade e de armazenamento dos filmes. As propriedades dinâmicomecânicas dos filmes após o período de imersão em água e nos produtos sanitizantes variam com o aumento da temperatura, sendo mais sensível nas blendas com menor teor de ácido cítrico. E diminuíram drasticamente conforme o tempo de enterramento no solo. Os resultados revelaram alterações substanciais nas propriedades finais dos filmes das blendas em relação aos filmes puros de PLA e hemicelulose. Isso indica um potencial significativo para aplicações em embalagens, dada a variedade de propriedades que podem ser obtidas ao ajustar a concentração dos polímeros nas blendas.