A ampla aplicação dos polímeros, em função dos avanços tecnológicos
em diferentes áreas, aliada a motivos econômicos, tem elevado a suas quantidades em
lixões, aterros domésticos e industriais. Polímeros termoplásticos degradam de forma
gradual ou rápida, dependendo da sua natureza química e condições ambientais. Polímeros
contendo aditivos pró-degradantes, a base de metais, cuja função é acelerar o processo de
degradação, têm despertado interesse da academia e da indústria. No entanto, avaliar as
reais condições de degradação destes polímeros com aditivos pró-degradantes e os subprodutos
de seus processos de degradação no meio ambiente são de interesse científico e
tecnológico. Neste trabalho, filmes feitos a partir da mistura de polietileno de alta
densidade (HDPE) e polietileno linear de baixa densidade (LLDPE) com diferentes
percentuais de aditivo pró-degradante foram estudadas em dois ambientes distintos: em
compostagem em escala real por 505 dias e em solo simulado, segundo norma ASTM G
160-3 por 90 dias. Diferentes formas de iniciação à degradação, envelhecimento acelerado,
natural e calor em estufa, foram testadas sobre as amostras de HDPE/LLDPE aditivadas.
Testes de biosorção de metais por fungos do gênero Pleorotus sajor-caju, além do teste
fitotoxicidade avaliando a germinação e crescimento das plantas, foram realizados sobre o
aditivo pró-degradante. Para monitorar os processos de degradação dos filmes, as seguintes
técnicas foram empregadas: Espectroscopia na Região do Infravermelho, Calorimetria
Exploratória Diferencial, Termogravimetria, Microscopia Eletrônica e Ótica e
Espectroscopia de Absorção Atômica. Quanto aos processos abióticos de iniciação à
degradação, concluiu-se que o processo de exposição das amostras à ação do calor foi o
mais efetivo, promovendo a oxidação da cadeia dos filmes contendo aditivos pródegradantes,
após 113 dias de exposição. Contudo, 180 dias de exposição ao
envelhecimento natural não foram suficientes para observar esse fenômeno nos filmes,
independente da presença do aditivo pró-degradante. A iniciação da degradação dos filmes
de polietileno aditivados por ação de envelhecimento acelerado (72 e 144h) favoreceu os
processos bióticos subsequentes em solo simulado. Os diferentes microrganismos presentes
nos diferentes meios (compostagem e solo simulado) foram fundamentais para que
ocorresse a degradação dos filmes de polietileno com aditivos pró-degradantes. Foram
observadas alterações de cor na superfície dos filmes (decorrentes da formação do
biofilme), saliências, fissuras, poros e fragmentação, características do processo de
biodegradação. Os fungos Pleorotus sajor-caju mostraram-se eficientes na remoção de
alguns metais (Al, Ca, Cu, Fe, Mg, Mn, K, Na e Zn) presentes no aditivo pró-degradante e
no masterbatch. Os resultados observados na germinação e no crescimento das plantas
mostraram que o aditivo pró-degradante não causou efeitos fitotóxicos nos meios,
favorecendo o desenvolvimento das raízes e possibilitando um maior crescimento
vegetativo das culturas. A eficiência dos aditivos pró-degradantes na degradação biótica de
filmes de polietileno somente se evidencia mediante oxidação induzida por processos
abióticos de envelhecimento acelerado e calor, para os tempos de exposição citados neste
estudo. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The extensive application of polymers, due to technological progress in several
areas and to economic reasons, has increased the amount of this material in landfills and
home and industrial embankments. Thermoplastic polymers degrade gradually or fast,
depending on the chemical nature and environmental conditions. Polymers with prooxidant,
based on metals, whose function is to accelerate the degradation process, have
called attention of academy and industry. However, it is of technological and scientific
interest the valuation of their real degradation conditions and the byproducts from their
degradation processes on the environment. In this work, films prepared from the mixture of
high density polyethylene (HDPE) and linear low density polyethylene (LLDPE) with
different fractions of pro-oxidant were studied in two distinct environments: in composting
(in real scale for 505 days) and in soil burial test (according to ASTM G 160-3 for 90
days). Different degradation initiation processes of the polyethylene samples (with prooxidant)
were tested by accelerated aging, weathering and heat. Pro-oxidant was studied by
biosorption of metals by fungals of genus Pleorotus sajor-caju, besides phytotoxicity tests
to valuate the germination and growth of plants. In order to follow the degradation
processes of the films, the following techniques were used: Infrared Spectroscopy,
Differential Scanning Calorimetry, Thermogravimetry, Optical and Scanning Electronic
Microscopy and Atomic Absorption Spectroscopy. Concerning the abiotic processes of
degradation initiation, we concluded that the process of exposure to heat was the most
effective, promoting the chain oxidation of the films containing pro-oxidant, after 113 days
of exposure. However, 180 days of exposure to weathering were not enough to observe this
phenomenon, regardless the presence of pro-oxidant. The degradation initiation by
accelerated aging (72 and 144 h) of polyethylene films with pro-oxidant favoured the
subsequent biotic processes in soil burial. The different microrganisms present on different
environments (composting and soil burial) were essential for the occurrence of degradation
of the polyethylene films with pro-oxidant. Changes in surface color of the films (due to
biofilm formation), prominences, cracks, pores and fragmentations were also observed, all
features of the biodegradation process. The fungals Pleorotus sajor-caju were efficient in
removing some metals (Al, Ca, Cu, Fe, Mg, Mn, K, Na e Zn) present in the pro-oxidant and
in the masterbatch. The results for germination and growth of the plants showed that the
pro-oxidant has not caused phytotoxic effects in the environments, favouring the growth of
the roots and enabling a higher vegetative growth of the plants. The efficiency of the prooxidants
in biotic degradation of polyethylene films is only evident by means of induced
oxidation by abiotic processes of accelerated aging and heat, for the exposure times
mentioned in this work.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ucs.br:11338/710 |
| Date | 11 November 2010 |
| Creators | Klein, Jalma Maria |
| Contributors | Rosa, Derval dos Santos, Gonella, Laura Berasain, Grisa, Ana Maria Coulon, Zoppas, Bárbara Catarina De Antoni, Andrade, Mara Zeni, Brandalise, Rosmary Nichele |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UCS, instname:Universidade de Caxias do Sul, instacron:UCS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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