AVALIAÇÃO DA BIODEGRADAÇÃO
AERÓBIA DOS POLÍMEROS
POLI(3-HIDROXIBUTIRATO) E
SINTÉTICO ADITIVADO POR AÇÃO
DE LODO ATIVADO
1st International Workshop
Advances in Cleaner Production
Fernanda Scuissiatto Mares de Souza
Marco Alexander Henning
Profª. Drª. Fátima de Jesus Bassetti
INTRODUÇÃO
Plásticos
Grande variabilidade
de materiais
Mercado
de embalagens
petróleo
Amplo espectro
de aplicações
Ciclo de vida
curto
INTRODUÇÃO
Lixões a céu aberto
Destino de 76% do lixo produzido no BR
Plásticos no lixo
Contribuição mássica: 4 a 7%
Contribuição volumétrica: 15 a 20%
Alternativa – polímeros biodegradáveis
Custo de produção – 4 a 5 vezes
INTRODUÇÃO
Plásticos biodegradáveis
Versatilização
do uso
Mecanismos
de biodegradação
Mercado
em expansão
Pouco conhecidos
e determinados
Ausência de métodos padronizados
OBJETIVO GERAL
Avaliar a biodegradação aeróbia do
polímero poli(3-hidroxibutirato) e
polímero sintético aditivado por ação
de lodo ativado
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Realizar a montagem do ensaio de biodegradação
Sistema de Lodo Ativado com aeração forçada.
Determinar a variação do teor de CO2 liberado no
decorrer da biodegradação no Sistema de Lodo Ativado
com aeração forçada e comparar com a literatura.
Avaliar os resultados dos parâmetros finais de
monitoramento de substrato do Sistema de Lodo
Ativado com aeração forçada como CT, CI, CO e pH.
Comparar a biodegradabilidade do PHB entre as duas
bateladas realizadas, correlacionando os resultados
obtidos nas análises, bem como para o polímero
sintético.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Comparar os resultados obtidos de biodegradação por
lodo ativado com outras matrizes ambientais conforme
a literatura.
Sugerir o Sistema de Tratamento de Lodos Ativados
como tecnologia alternativa para avaliação de
biodegradabilidade dos polímeros testados e possível
forma de destinação destes materiais.
MATERIAIS E MÉTODOS
MATERIAIS
FILMES POLIMÉRICOS
* Poli(3-hidroxibutirato) – Biocycle
* Polímero sintético aditivado – TDPA®
MICRORGANISMOS
* Lodo Ativado
Estação de Tratamento de Esgoto
(Sistema Lodo Ativado por Aeração Prolongada)
MATERIAIS E MÉTODOS
MÉTODOS
Preparo e Caracterização
* PHB
* Polímero sintético aditivado
* Lodo Ativado
MATERIAIS E MÉTODOS
Film casting
Solubilização de 3% de PHB em clorofórmio
Sob aquecimento e agitação
Espalhamento do polímero em placa de vidro
Pesagem e cálculo de relação C:N
MATERIAIS E MÉTODOS
MÉTODOS
Preparo e Caracterização
* PHB
* Polímero sintético aditivado
* Lodo Ativado
MATERIAIS E MÉTODOS
Utilização da forma comercializada
Adequação das dimensões desejadas para os
experimentos
Caracterização inicial
MEV
MATERIAIS E MÉTODOS
MÉTODOS
Preparo e Caracterização
* PHB
* Lodo Ativado
Sistema
1ª.Batelada
2ª.Batelada
MATERIAIS E MÉTODOS
LODO ATIVADO BRUTO
COLETA
pH
AERAÇÃO (4h)
SOBRENADANTE
pH
CT, CI, CO
IVLD
SST
AGITAÇÃO (2min)
DECANTAÇÃO (30min)
UFC
MATERIAIS E MÉTODOS
MÉTODOS
Ensaio de Biodegradação
30 DIAS
* Sistema de Lodo Ativado c/ aeração forçada
ASTM 5209-92
Avaliar
a biodegradabilidade
de Ípol
ímerosMAIS
atravOU
és da
CLASSIFICA
ÇÃO DE POL
MEROS
libera
ção de
CO2 quandoÁexpostos
LA deÇÃO
ETE A
MENOS
BIODEGRAD
VEIS EM aRELA
municipal UM
em escala
laboratorial
PADRÃO
MATERIAIS E MÉTODOS
DESCRIÇÃO DO SISTEMA
2ª.
1ª.
3ª.
MATERIAIS E MÉTODOS
REATORES
SUBSTRATOS DE BIODEGRADAÇÃO
BRANCO
Água + Soluções estoque
+ Inóculo ... pH
AMOSTRA
1ª.BAT - POLÍMERO SINTÉTICO
2ª. BAT - POLÍMERO SINT. + PHB
PADRÃO
PHB
MATERIAIS E MÉTODOS
ANÁLISE DE CO2
Retrotitulação com HCl 0,05N
Ba(OH)2(aq) + CO2(g)
Ba(OH)2(aq) + 2HCl(aq)
BaCO3(s) + H2O(l)
BaCl2(aq) + 2H2O(l)
mg de CO2 = 1,1 . (Vb – Va)
MATERIAIS E MÉTODOS
MÉTODOS
Análises de Substrato
Potencial Hidrogênionico (pH)
Carbono Total, Orgânico e Inorgânico
Análises Poliméricas
Análise Gravimétrica
Microscopia Eletrônica de Varredura
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Sistema de Lodo Ativado c/ aeração forçada
* Liberação de CO2
* Análises de Substrato
Análise Gravimétrica
Microscopia Eletrônica de Varredura
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Sistema de Lodo Ativado c/ aeração forçada
LIBERAÇÃO DE CO2 - 1ª. Batelada
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Sistema de Lodo Ativado c/ aeração forçada
LIBERAÇÃO DE CO2 - 2ª. Batelada
Produção média de
CO2 acumulada –
720 mg
6 vezes superior à
constatada em
literatura
(Adaptada de ROSA & PANTANO FILHO, 2003)
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Sistema de Lodo Ativado c/ aeração forçada
* Liberação de CO2
1ª.BATELADA
* Análises de Substrato
Análise Gravimétrica
Microscopia Eletrônica de Varredura
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Sistema de Lodo Ativado c/ aeração forçada
C Total, C Orgânico, C Inorgânico
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Sistema de Lodo Ativado c/ aeração forçada
pH
3,4
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Sistema de Lodo Ativado c/ aeração forçada
* Liberação de CO2
2ª.BATELADA
* Análises de Substrato
Análise Gravimétrica
Microscopia Eletrônica de Varredura
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Sistema de Lodo Ativado c/ aeração forçada
C Total, C Orgânico, C Inorgânico
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Sistema de Lodo Ativado c/ aeração forçada
pH
3,2
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Sistema de Lodo Ativado c/ aeração forçada
* Liberação de CO2
* Avaliação do Substrato
Análise Gravimétrica
Microscopia Eletrônica de Varredura
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Não foi evidenciada massa residual do polímero
poli(3-hidroxibutirato) em nenhuma das duas
bateladas realizadas.
Os valores de massa residual de PHB após
biodegradação por lodo ativado foram inferiores à
biodegradação por pool de fungos, 90% de massa
residual em 28 dias (ROSA et al., 2000), e em solos,
85% de massa residual em 30 dias (ROSA & CARRARO,
1999).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Já o polímero sintético aditivado
apresentou alta massa residual em ambas as
bateladas
1ª.Batelada – 99,42%
2ª.Batelada – 99,30%
Taxas de Biodegradação reduzidas para um
polímero denominado “oxi-biodegradável”
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Sistema de Lodo Ativado c/ aeração forçada
* Liberação de CO2
* Avaliação do Substrato
Análise Gravimétrica
Microscopia Eletrônica de Varredura
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)
Poli(3-hidroxibutirato) - INICIAL
1000x
Biodegradação
Zonas amorfas
Baixa cristalinidade
5000x
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)
Polímero Sintético Aditivado
Inicial
1000x
Ausência de zonas amorfas
1ª.Batelada
Biodegradação
Alta cristalinidade
2ª.Batelada
CONCLUSÕES
Os ensaios executados e respectivas técnicas de
avaliação de biodegradação comprovaram a
biodegradabilidade do PHB.
A aplicação de lodo ativado como pool natural de
microrganismos
degradadores
proporcionou
resultados bastante positivos na biodegradação do
polímero PHB, de maneira semelhante aos estudos
presentes na literatura.
A execução da metodologia ASTM D5209-92,
utilizada em parte deste trabalho, mostrou-se
eficiente na avaliação da biodegradação de
polímeros.
CONCLUSÕES
De acordo com as análises realizadas, pode-se
afirmar que o polímero sintético aditivado em
estudo não se mostrou tão biodegradável quanto
o polímero padrão.
A veracidade da caracterização do polímero
sintético
aditivado
como
sendo
“oxibiodegradável” necessita de estudos mais
aprofundados, abrangentes e amplos para ser
confirmada ou negada.
AGRADECIMENTOS