O que são plásticos oxibiodegradáveis?

É consenso que os filmes, embalagens e sacos plásticos convencionais quando descartados permanecem no meio ambiente por muitos anos. Este é claramente um problema em termos das exigências crescentes relativas aos aterros sanitários, coleta de lixo, aos danos à fauna e meio ambiente, bem como à natureza visualmente desagradável destes itens. Para combater tais problemas, há um movimento que preconiza fabricação de embalagens que, uma vez descartadas, teriam sua vida útil significativamente reduzida.

Uma abordagem para solucionar tal situação é a incorporação de aditivos aos materiais, como o polietileno (PE), polipropileno (PP), poliestireno (PS) e polietileno tereftalato (PET), os quais acelerariam a degradação do plástico no meio ambiente.

Tais aditivos (pró-oxidantes) utilizam um sal derivado de metais de transição, tais como cobalto (Co), ferro (Fe), manganês (Mn) e níquel (Ni) para induzir o processo de oxidação que, sob a ação de calor ou luz, reduz o peso molecular do polímero a um nível no qual as bactérias e fungos, presentes no solo ou ambiente de descarte, podem reluzir ainda mais, transformando-o em água, dióxido de carbono e biomassa.

Estes produtos são conhecidos como oxibiodegradáveis. Os requisitos de teste de tais materiais são descritos pela Norma ASTM D6954-04: “Exposição & teste de plásticos degradáveis no meio ambiente por uma combinação de oxidação e biodegradação” Tal padrão consiste em três fases, ou etapas, as quais podem ser conduzidas para demonstrar que um material satisfaz os requisitos essenciais para ser considerado plástico oxibiodegradável, ou seja, fragmentação do polímero, biodegradação posterior do polímero fragmentado em 24 meses, e também demonstrar que não há resíduos nocivos.

A oxibiodegradação de plásticos é definida pela norma TC249/WG9 do CEN (European Organization for Standardization) como “degradação identificada como resultante de fenômenos oxidativos e mediados por células, simultaneamente ou sucessivamente.”

Atualmente, existe um projeto de norma britânica para testar plásticos oxibiodegradáveis – BS 8472.

A norma ASTM D6954 difere das exigências contidas na D6002 e D6400, uma vez que ambas se referem especificamente a materiais compostáveis, situação na qual não há envolvimento dos componentes “calor” ou “foto oxidação” no processo de degradação, e na qual a degradação deve resultar na liberação de 60% dióxido de carbono no prazo de 180 dias. Da mesma forma, a norma BS EN ISO 13432:2000 – Embalagens – Requisitos para embalagens recuperáveis através de compostagem e biodegradação – exige a conversão de 90% de dióxido de carbono em 6 meses.

DETALHES DAS FASES

Fase 1 – Degradação Oxidativa Abiótica: Tanto em condições de tempo real ou acelerado, as amostras são submetidas a um regime de calor ou exposição à luz, a fim de determinar o tempo necessário para que o peso molecular médio do polímero seja reduzido para 5000 Daltons ou menos e, no caso de filmes finos, para que a tensão de ruptura atinja 5% ou menos. Também é sugerido que um ensaio de peneiração será realizado a fim de medir o grau de fragmentação física ou desintegração. Além disso, a análise usando espectrofotometria de infravermelho pode também ser utilizada para acompanhar o grau de oxidação da superfície ou índice de carbonila.

Dependendo do tipo de polímero e das condições do teste de nível um, há a possibilidade de que, em vez de causar uma redução no peso molecular médio do polímero, ocorra formação de gel ou de ligações cruzadas. Polímeros decorrentes de ligações cruzadas geralmente não são biodegradáveis, então, a extensão de qualquer ligação cruzada deverá de ser medida. De acordo com as diretrizes, um limite de 10% é admissível.

Fase 2 – Biodegradação: Os resíduos oriundos dos testes Fase 1 são submetidos a ensaios de biodegradação, de acordo com uma série de testes padrão, dependendo da destinação do material, em aterros sanitários (digestão anaeróbia) ou compostagem (digestão aeróbia). Em qualquer caso, a amostra é misturada com uma amostra de solo adequado e a quantidade e taxa de evolução de dióxido de carbono, e metano, no caso de digestão anaeróbia, é medida. Os requisitos de liberação de dióxido de carbono variam entre 60% e 90% dependendo do tipo de polímero ou mistura.

Tanto o Oxo-Biodegradable Plastics Institute (OPI) como a Oxo-Biodegradable Plastics Association preconizam que, no ambiente de um aterro sanitário, materiais plásticos oxibiodegradáveis serão biodegradados perto da superfície, produzindo apenas dióxido de carbono. Depois de completamente enterrados, no interior do aterro, o processo de oxibiodegradação cessará, de modo que não será produzido metano como resultado da biodegradação anaeróbia. Tanto o metano como dióxido de carbono são gases de efeito estufa, contudo o metano produz aproximadamente 20 vezes mais efeito estufa que dióxido de carbono e, por isso, é menos desejável que seja liberado no processo de biodegradação. Espera-se também que uma parte do carbono resultante seja utilizada para produzir biomassa, reduzindo assim os níveis de dióxido de carbono gerados.

Fase 3 – Eco-toxicologia: Um ensaio utilizando uma amostra apropriada resultante dos testes da Fase 2 é conduzido, com uma variada gama de organismos vivos, a fim de avaliar seus efeitos no solo e demonstrar que os resíduos dos processos abiótico e biológico de degradação não são prejudiciais ao ambiente. Especificamente, os testes realizados podem incluir a medição das taxas de germinação de sementes, como agrião, o crescimento e taxa de sobrevivência de minhocas (OECD 207) e a taxa de crescimento de uma variedade de plantas (OECD 208), bem como um teste de toxicologia aquática com Rotifera Brachionus (uma variedade de plâncton), realizado de acordo com a norma ASTM E1440.

Teor de Metais – Por exigência da legislação européia (94/62/CE) os níveis de metais pesados (chumbo (Pb), cádmio (Cd), mercúrio (Hg) e cromo hexavalente (Cr (VI)) em embalagens não pode ser superior a 100ppm. Os níveis dos sais de metais de transição, utilizados como pró-oxidantes não são afetados por tal legislação, no entanto o padrão para materiais recicláveis (BS EN ISO 13432:2000) limita os níveis de níquel (Ni) em 25ppm

Contato com alimentos – Foi previamente estabelecido que embalagens de plástico oxibiodegradável são compatíveis para contato com alimentos, em conformidade com a norma 2002/72/CE, conforme emenda até o presente. Estes regulamentos exigem que seja feita uma avaliação dos materiais componentes do produto em relação à norma, e, quando aplicável, em testes de migração. É importante fazer esta avaliação dos componentes e determinar a necessidade dos testes de migração do produto acabado.

Reciclagem – As embalagens oxibiodegradáveis são recicláveis, como seria qualquer outro material plástico similar, sem o aditivo pró-oxidante. Medidas devem ser tomadas para garantir que a limpeza dos reciclados englobe o tratamento de qualquer pró-oxidante restante, quer por remoção ou pela adição de um agente neutralizante, caso contrário, pode ocorrer degradação prematura dos produtos feitos com material reciclado. No entanto, há certos itens, tais como tubos de PE para água de consumo humano, os quais não podem ser produzidos a partir de material reciclado, a não ser por processo de remoagem. (BS EN 12201-1)

Fonte – Smithers Rapra: http://www.rapra.net/consultancy/biodegradable-plastic.asp

Smithers Rapra Technology Ltd é mais conhecido como Smithers Rapra, uma subsidiária do Grupo A & Smithers. É reconhecida como líder mundial em consultoria de borracha e plástico. Smithers Rapra fornece um serviço global e independente que abrange, ensaios, análise, tratamento e pesquisa para a indústria de polímeros e indústrias que utilizam plásticos e borracha em qualquer componente, produto ou processo de produção.

Serviços de teste, análise e calibração – O teste físico, laboratórios de análises químicas da Smithers Rapra são credenciados pela UKAS e fornecem certificação UKAS.