O Brasil produzia em 2002 cerca de 240 mil toneladas de lixo por dia, sendo que a maioria vai parar nos lixões a céu aberto. Um dos derivados de petróleo mais conhecido e usado é o plástico, cujo uso generalizado agravou o problema do lixo. Por ser barato e abundante,é usado como embalagem descartável em alimentos e bebidas (com destaque à embalagem PET), e sacos de lixo.

A busca por produtos biodegradáveis para substituir o plástico nasceu da preocupação de encontrar um substituto que não se acumule no meio ambiente, denominados biodegradáveis. Um destes produtos é o amido. Mas, existem outros produtos obtidos do crescimento de microrganismos (biotecnologia) ou por síntese.

Por via biotecnológica o exemplo citado é o Ácido Poliláctico (PLA) que é obtido de crescimento microbiano a partir de açúcares. No caso do produto Nature Works, proposto pela Cargill-Dow, o meio de cultura é açúcar obtido de hidrolisado de amido que é, depois, fermentado para obtenção do ácido láctico, o mesmo do iogurte, que é, depois, polimerizado para gerar um tipo de plástico.

No Brasil, esse tipo de meio de cultura não seria viável, em razão dos preços da sacarose de cana-de-açúcar, que, por sinal, foi alvo de pesquisa para produção de material biodegradável similar. O PHB, que está em nível piloto em uma usina do Estado de São Paulo, também não chegou a produtos comerciais. Empresas internacionais como a Mitsui Toatsu e a ltsubishi Chemical também possuem plantas-piloto.

Outra fonte de materiais biodegradáveis é o processo de síntese, alguns dos quais podem ter por matéria-prima o próprio petróleo. Esses produtos podem ser mais baratos que o amido, mas não são renováveis.

A produção de materiais biodegradáveis a partir de amido poderia, com certa facilidade, preencher o mercado de embalagens biodegradáveis de qualquer tipo de uso. Para isso é importante compreender como se pode usar o amido para fazer plástico.

A literatura mostra que a pesquisa para busca de plásticos de amido teve início nos anos 70, começando com misturas físicas do amido granular com o plástico. A percentagem de mistura foi aumentando de 5% a 10%, até chegar a mais de 90%. Mas, surgiram dificuldades no processo. Esses filmes ficaram restritos aos mercados de menor preço como o das sacolas plásticas de supermercados.

A solução para esse tipo de mistura é de usar amido em mistura com outros tipos de materiais biodegradáveis, baratos e renováveis. Um exemplo destes produtos são os da empresa italiana Mater-Bi, da Novamont, feitos de mistura de amido com policaprolactonas (PCL).

O uso do amido como biopolímero em materiais biodegradáveis é prejudicado por sua baixa resistência à água, envelhecimento (retrogradação), e pelas variações nas propriedades mecânicas sob umidade. Os produtos à base de amido apresentam alta permeabilidade à água, e degradam de forma rápida, para muitos tipos de aplicações. Qualquer modificação para contornar esses problemas encarecem o produto final, limitando as aplicações.

Além da sensibilidade à água, outros fatores limitam o uso dos derivados de amido em materiais biodegradáveis como o fato dos biopolímeros de amido apresentarem propriedades mecânicas que se alteram com o tempo, a baixa força de resistência ao impacto e no caso dos produtos termoformados, a pequena espessura dos produtos formados.

Além do amido nativo de qualquer fonte botânica também foram testados amidos modificados. Amido esterificado e eterificado de alto grau de substituição podem aumentar a resistência à umidade. Também podem ser acrescentados compostos diversos.

Outra solução foi tornar o amido mais plástico, produto que recebe a sigla TPS em inglês, e que significa amido termo-plástico. O TPS é hoje uma das principais pistas de pesquisa para produção de materiais biodegradáveis. O amido não é um verdadeiro termoplástico, mas, na presença de um plastificante (água, glicerina, sorbitol, etc.), a altas temperaturas (90 - 180 graus centígrados), e cisalhamento, como ocorre no extrusor, ele derrete e flui, permitindo seu uso em equipamentos de injeção, extrusão e sopro, como para os plásticos sintéticos.

Para obter um amido termoplástico é necessário que o amido perca sua estrutura granular semicristalina e adquira comportamento similar ao de um plástico derivado de petróleo derretido. A água adicionada à formulação tem a função de desestruturar o grânulo de amido nativo, rompendo as ligações de hidrogênio entre as cadeias de amilose e amilopectina, originando um produto plástico. Para isso é necessária a adição de um plastificante, além da água.

Técnicas de plastificação do amido estão sendo desenvolvidas para permitir a produção de objetos maciços ou folhas de menor espessura. Para isso são necessárias grandes quantidades de plastificante ou desestruturantes. Assim, alterado, o amido pode ser processado exatamente como um plástico derivado do petróleo, por extrusão, injeção, etc. O problema é que para conseguir essa plasticidade (que é natural dos derivados de petróleo) são necessárias quantidades de plastificante de 20% a 40% em relação ao peso de amido, o que aumenta o preço dos produtos e neutraliza o baixo preço do amido.

O uso do amido ou de seus derivados como único componente de um material biodegradável foi objeto de muitas pesquisas. Técnicas de plastificação do amido foram desenvolvidas para permitir a produção de material moldável, flexível e resistente, porem não há produtos realmente biodegradáveis e baratos no mercado mundial. Os produtos existentes no mercado são mais vitrines de empresas que sucessos comerciais.

Um produto específico para amidos de raízes e tubérculos, destacando a mandioca, é o termoformado, que é assunto da Revista ABAM deste número. Por razões de propriedades do amido, o mesmo processo é bem mais barato que a extrusão. Porém, o uso de fécula de mandioca não soluciona as demais dificuldades das embalagens biodegradáveis.

Na elaboração de material rígido à base de amido por termoformação uma suspensão de amido em água é colocada dentro de molde fechado e aquecido. A temperatura do molde aquece a mistura de amido e água, até a temperatura de gelificação, ou ponto de ebulição. Logo após a gelificação a massa se torna pasta espessa, de forma que o vapor arrasta a pasta expandida para preencher o molde, saindo pelas aberturas das extremidades do mesmo. Com isto ocorre uma ligeira pressão dentro do molde e, com o aumento da temperatura interna da massa, a saída de vapor é acelerada. Depois de um determinado tempo uma espuma de amido seca gradualmente, com perda de água pelas aberturas do molde, restando 2% a 4% de água no produto final.

Entre os produtos que podem ser feitos por termoformação com fécula de mandioca, sem dúvida, as embalagens têm maior mercado, e deverão continuar a ser pesquisadas para se resolver os problemas de resistência à umidade e de custos. Também é necessário se obter informações sobre seu desempenho.

Referências:
CASTRO, T.M.R. de Caracterização de bandejas termoformadas com fécula de mandioca. 2002 90p. Dissertação de Mestrado em Energia na Agricultura, Facldade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista, Botucatu, 202.

VILPOUX, O.; AVEROUS, L. Plásticos a base de maido. In: CEREDA, M.P.; VILPOUX, O. Tecnologia, usos e potencialidades de tuberosas amiláceas Latino Americanas. São Paulo: Fundação Cargill,, v.3, cap.18, p. 449-474, 2003.