Blendas poliméricas biodegradáveis a partir de gelatina e amido extraído de cascas de batatas (Solanum tuberosum)

Abstract

O impacto ambiental provocado pela elevada demanda de materiais plásticos é considerado um dos maiores problemas da atualidade. Isso tem despertado a atenção de pesquisadores que buscam por alternativas mais sustentáveis. Dentre elas, os polímeros biodegradáveis de origem natural, como os polissacarídeos e as proteínas, se mostram interessantes devido a sua disponibilidade, baixa toxicidade, biodegradabilidade, características filmogênicas e custo relativamente baixo. No Brasil, a batata é plantada e colhida durante o ano todo e, com isso, em épocas de safra, a quantidade total produzida pode ser muito superior ao consumida, gerando uma superoferta e posteriormente se transformar em resíduo orgânico. Este resíduo apresenta potencial para produção de novos produtos com maior valor agregado em função da sua formação. A gelatina é outra matéria-prima que tem sido bastante explorada na literatura. Neste trabalho, inicialmente, objetivou o desenvolvimento de filmes de gelatina comercial e amido extraído de cascas de batatas, com diferentes teores (0, 10 %, 20 % e 30 %) do plastificante glicerol, via Casting. Os filmes apresentaram espessura para potencial aplicação como embalagem, claros e com boa aparência. Os filmes de gelatina mostraram-se mais resistentes à tração, ao comparar com filmes de amido extraído. Contudo, ambos os filmes apresentaram sensibilidade à água e à umidade. Ao avaliar o emprego do plastificante, foi observado que o mesmo influenciou nas propriedades mecânicas, ópticas e higroscópicas, mais notório em 30 %. E, com 20 % de glicerol, foram obtidos resultados mais promissores e por isso foi escolhido para dar continuidade à pesquisa. Logo, foram estudadas misturas dessas matérias-primas, isto é, blendas de gelatina/amido. Neste cenário, foram avaliados a influência de diferentes potenciais hidrogeniônicos - pH’s - (5, 7, 10 e 12) e de proporções distintas de gelatina e amido (20:80; 50:50; 80:20), e também a biodegradabilidade das blendas. Como resultado, foram obtidas blendas imiscíveis, o que consequentemente afetou as suas propriedades mecânicas. Em diferentes pH’s foram observadas características hidrofóbicas, no entanto, em proporções diferentes de gelatina/amido, os resultados de ângulo de contato e umidade foram inferiores. Além das propriedades higroscópicas, a razão de gelatina/amido também influenciou nas propriedades mecânicas e ópticas. Todas as blendas estudadas apresentaram alta biodegradabilidade.

The environmental impact caused by the high demand for plastic materials is considered one of today's biggest problems. It has attracted the attention of researchers who are looking for more sustainable alternatives. Among them, biodegradable polymers of natural origin, such as polysaccharides and proteins, are interesting due to their availability, low toxicity, biodegradability, filmogenic characteristics, and relatively low cost. In Brazil, potatoes are planted and harvested throughout the year and, therefore, during harvest times, the produced quantity can be much higher than that consumed, generating an oversupply and later being transformed into organic waste. This residue has the potential to produce new products with greater added value due to their formation. Gelatin is another raw material that has been widely explored in the literature. In this work, the objective was initially to develop commercial gelatin films and starch extracted from potato skins, with different content levels (0, 10 %, 20 %, and 30 %) of the glycerol plasticizer, via Casting. The films presented thickness for potential application as packaging, clear, and with a good appearance. Gelatin films proved to be more resistant to traction when compared to extracted starch films. However, both films were sensitive to water and moisture. When evaluating the use of the plasticizer, it was observed the influence in mechanical, optical, and hygroscopic properties, more prominent in the 30 % content level. Moreover, with 20% glycerol, more promising results were obtained, which is why it was chosen to continue the research. Therefore, mixtures of these raw materials, gelatine/starch blends, were studied. In this scenario, the influence of different hydrogenic potentials - pH's - (5, 7, 10, and 12) and different proportions of gelatin and starch (20:80; 50:50; 80:20) were evaluated, as well as the biodegradability of blends. As a result, immiscible blends were obtained, which consequently affected their mechanical properties. At different pH's, hydrophobic characteristics were observed; however, in unequal proportions of gelatin and starch, the contact angle and moisture results were lower. In addition to the hygroscopic properties, the gelatin/starch ratio also influenced the mechanical and optical properties. All studied blends showed high biodegradability.