Aplicação de diferentes estratégias para o aprimoramento das propriedades de filmes biodegradáveis à base de gelatina

Abstract

Filmes biodegradáveis, desenvolvidos a partir de biopolímeros, são uma alternativa sustentável para substituição de plásticos convencionais derivados do petróleo. Nesse contexto, o presente estudo teve como objetivo desenvolver filmes biodegradáveis a partir de resíduos gelatinosos e investigar os efeitos de diferentes tecnologias emergentes, como aquecimento ôhmico, ultrassom e radiação ultravioleta, em suas propriedades e estrutura. Os efeitos da incorporação de nanofibras de celulose bacteriana às soluções filmogênicas também foram investigados. Os filmes desenvolvidos foram caracterizados quanto às suas propriedades físico-químicas, mecânicas, térmicas, ópticas, estruturais, morfológicas, de barreira e de biodegradabilidade. Todos os filmes à base de gelatina apresentaram superfície homogênea, coloração amarelada, alta transparência e barreira à luz ultravioleta. A incorporação de nanofibras afetou principalmente às propriedades físico-químicas e de barreira, em que se observou redução significativa da solubilidade e permeabilidade ao vapor d’água. Os filmes tratados por aquecimento ôhmico e ultrassom apresentaram uma estrutura mais ordenada, com maior índice de cristalinidade, além de serem mais estáveis termicamente. As propriedades mecânicas foram aprimoradas pelas três tecnologias empregadas, com resultados mais pronunciados para o filme produzido por aquecimento ôhmico, que apresentou os maiores valores de resistência à tração e de módulo de Young. Independentemente da técnica aplicada, todas as amostras perderam sua integridade após 12 dias de incubação no solo, comprovando sua suscetibilidade à ação de microrganismos. A espessura e o teor de umidade dos filmes não foram afetados por nenhum tratamento. De modo geral, todas as estratégias empregadas contribuíram para o aprimoramento das propriedades dos filmes, indicando que essas tecnologias representam uma abordagem interessante para o desenvolvimento de filmes biodegradáveis à base de gelatina.

Biodegradable films developed from biopolymers are a sustainable alternative for replacing conventional petroleum-based plastics. In this context, the present study aimed to develop biodegradable films from gelatinous residues and investigate the effects of different emerging technologies, such as ohmic heating, ultrasound and ultraviolet radiation, on their properties and structure. The effects of bacterial cellulose nanofibers incorporation into filmogenic solutions were also investigated. The developed films were characterized for their physicalchemical, mechanical, thermal, optical, structural, morphological, barrier and biodegradability properties. The gelatin-based films presented a homogeneous surface, yellowish color, high transparency and barrier to ultraviolet light. The incorporation of nanofibers mainly affected the physical-chemical and barrier properties, a significant decrease in water solubility and water vapor permeability was observed. Films produced by ohmic heating and ultrasound showed a more ordered structure, with a higher crystallinity index, and were more thermally stable. The mechanical properties were improved by all technologies employed, with more pronounced results for the film produced by ohmic heating, which presented the highest values of tensile strength and Young's modulus. Regardless of the applied technique, all samples lost their integrity after a 12-day soil burial experiment, proving their susceptibility to the action of microorganisms. Film thickness and moisture content were not affected by any treatment. Overall, all the strategies contributed to the improvement of film properties, suggesting that these technologies represent an interesting approach for the development of gelatin-based biodegradable films.