Avaliação do impacto ambiental de resíduos de elastômeros termoplásticos SEBS/PP com propriedades antimicrobianas

Abstract

A preocupação com a saúde tem levado ao uso de produtos com propriedades antimicrobianas, visando reduzir a proliferação de micro-organismos patogênicos. Ao mesmo tempo em que aditivos antimicrobianos são benéficos, pois reduzem a transmissão de doenças, os efeitos negativos, ainda, não estão bem elucidados. Estes aditivos podem afetar organismos essenciais ao meio ambiente e no desenvolvimento de plantas de interesse agrícola. Este trabalho tem o objetivo de avaliar o impacto ambiental causado por resíduos de elastômeros termoplásticos aditivados com três antimicrobianos comerciais à base de prata e pelos aditivos puros: (1) nanopartículas de prata adsorvida em sílica pirogênica (AgNp_sílica); (2) bentonita organomodificada com prata (Ag+_bentonita) e (3) prata em vidro fosfato (Ag+_fosfato). Os aditivos foram incorporados em uma formulação de composto termoplástico, a base de copolímero em bloco estireno-etileno/butileno-estireno (SESB), polipropileno (PP) e óleo mineral por mistura no estado fundido em extrusora dupla rosca e moldados por injeção. Os aditivos foram caracterizados por tamanho, forma e composição com o objetivo de avaliar a influência destas características nas seguintes propriedades do composto: mecânicas, térmicas, químicas, físicas, morfológicas e antimicrobianas. Além disso, foram avaliadas a variação na degradação abiótica e biótica dos compostos termoplásticos. A influência na degradação abiótica e a consequente redução de vida útil dos compostos foram avaliadas pelo ensaio de intemperismo. Já para a avaliação do impacto no solo foi realizado ensaio de biodegradação em câmara respirométrica (degradação biótica) e germinação de plantas no solo contendo os aditivos. O microcrustáceo aquático Daphnia magna (D. magna) foi utilizado como bioindicador de toxicidade dos aditivos na água. Os resultados indicam que compostos com AgNp_sílica possuem melhor propriedade antibacteriana que os demais aditivos testados, eliminando mais de 95% da população de Escherichia coli e 80% da população de Staphylococcus aureus após 24 horas de contato. A incorporação dos aditivos teve pouco efeito sobre as propriedades mecânicas, térmicas, químicas, físicas e morfológicas dos compostos. Os compostos aditivados e sem aditivo não apresentaram diferença no ensaio de intemperismo. No ensaio respirométrico, as amostras aditivadas tiveram pouca variação na produção de gás carbônico em comparação ao composto padrão. No teste de toxicidade em água com D. magna, houve mortalidade de todos os organismos, mesmo na concentração de 0,0001 mg L-1 de aditivo. No ensaio de germinação, os resultados foram adversos, não possibilitando estabelecer um padrão de toxicidade. Por fim, conclui-se que com o manejo adequado dos resíduos, compostos termoplásticos antimicrobianos são ambientalmente seguros, além de auxiliar no controle da propagação de doenças.

The concern with health has led to the use of products with antimicrobial properties aiming to reduce the proliferation of pathogenic microorganisms. At the same time that antimicrobial additives are useful to reduce the transmission of disease, adverse effects under human and environmental health still not well understood. These additives can affect organisms essential to the environment and plant development. The objective of this work was to evaluate the environmental impact caused by residues from thermoplastic elastomers (TPE) containing three commercial, silver-based antimicrobial additives and the pure additives. The additives tested were: (1) silver nanoparticles adsorbed on fumed silica (AgNp_silica); (2) bentonite organomodified with silver (Ag+_bentonite) and (3) silver phosphate glass (Ag+_phosphate). The additives were incorporated into a thermoplastic compound formulation, based on styrene-ethylene/butylene-styrene block copolymer (SESB), polypropylene (PP) and mineral oil by melt-blend in a twinscrew extruder and injection molded. A non loaded sample (standard) was used as control. The additives were characterized according to their size, shape and composition to evaluate the influence of these characteristics on the properties of the compound (mechanical, thermal, chemical, physical, morphological and antimicrobial). The influence on the abiotic degradation and consequent reduction in the life cycle of the compounds was evaluated by weathering test. To evaluate the impact of loaded TPE in soil, a soil biodegradation test was carried out in a respiratory chamber (biotic degradation) and germination of plants. The aquatic microcrustacean Daphnia magna (D. magna) was used as a bioindicator of toxicity of the additives in water. The results indicate that AgNp_silica compounds have better antibacterial properties than the other additives tested, eliminating more than 95% of the Escherichia coli population and 80% of the Staphylococcus aureus population after 24 h of contact. The incorporation of the additives had little effect on the mechanical, thermal, chemical, physical and morphological properties of the compounds. The results indicated that the additives presented a moderate effect on the properties of the above-mentioned metal loaded TPE compounds. The loaded and standard samples showed no difference in the weathering tests. In the respirometric assay, loaded samples had little variation in the production of carbon dioxide compared to the standard one. In the D. magna assay, there was mortality of all organisms, even at the concentration of 0.0001 mg L-1 of additive. In the germination test, the results were inconsistent and it was not possible to determine the toxicity potential of the additives tested. Lastly, it is possible to conclude that, taking into account the correct final disposition of TPE residues; thermoplastic compounds are environmentally safe and can assist in the control of diseases.