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Centro de Ciências Agrárias
Departamento de Ciência e Tecnologia de Alimentos
Programa de Mestrado e Doutorado em Ciência de Alimentos
Desenvolvimento de filmes biodegradáveis
para cobertura de solo, ensacamento de frutos
e sacos para mudas
Ana Paula Bilck
Londrina - PR
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Centro de Ciências Agrárias
Depto. de Ciência e Tecnologia de Alimentos
Programa de Mestrado e Doutorado em Ciência de Alimentos
Desenvolvimento de filmes biodegradáveis para
cobertura de solo, ensacamento de frutos e sacos
para mudas
Tese apresentada ao Curso de Doutorado em Ciência de
Alimentos, do Departamento de Ciência e Tecnologia de
Alimentos da Universidade Estadual de Londrina como
requisito para a obtenção do título de Doutor em Ciência de
Alimentos.
Aluna: Ana Paula Bilck
Orientador: Prof. Dr. Fabio Yamashita
Londrina - PR
2010
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3
BANCA EXAMINADORA
_________________________________
Prof. Dr. Fabio Yamashita
Universidade Estadual de Londrina
(orientador)
__________________________________
Prof. Dr. Theo Guenter Kieckbusch
Universidade Estadual de Campinas - Faculdade de Engenharia Química
(membro)
__________________________________
Prof. Dra. Mônica Regina da Silva Scapim
Universidade Estadual de Maringá – Departamento de Engenharia Química
(membro)
__________________________________
Prof. Dr. Paulo José do Amaral Sobral
Universidade de São Paulo - Departamento de Engenharia de Alimentos
(membro)
__________________________________
Profa. Dra. Lyssa Setsuko Sakanaka
Universidade Tecnológica Federal do Paraná - Londrina
(membro)
Londrina, 2010.
4
“A percepção do desconhecido é a mais fascinante das
experiências. O homem que não tem os olhos abertos para o
misterioso passará pela vida sem ver nada”
Albert Einstein
5
A Deus, por sempre estar presente me
protegendo e mostrando o caminho;
A minha família pelo apoio de sempre;
Ao Celso, pelo amor e carinho.
6
AGRADECIMENTOS
Ao Prof. Dr. Fabio Yamashita, que sempre me orientou de modo exemplar, com
clareza, segurança, amizade e incentivo.
À Profa. Dra. Maria Victória Eiras Grossmann pela disponibilidade em compartilhar
conhecimentos.
Ao Prof. Dr. Sérgio Ruffo Roberto que me orientou na condução dos experimentos
de aplicação dos filmes biodegradáveis.
As amigas Maria das Graças, Giselle, Michele, Mariana e Cristiane Canan que me
ajudaram em todos os momentos, compartilhando alegrias e tristezas.
Ao Anderson e o Guilherme que me auxiliaram nos experimentos e análises.
Ao Nelson Heitor Fuzinato pela disponibilidade em compartilhar experiências na
operação da extrusora, que com paciência e habilidade foram muito importantes
para condução dos trabalhos.
Ao produtor de morangos Ailton Carneiro pelo “empréstimo” dos canteiros de
morango, pelo auxílio no desenvolvimento dos experimentos e pelo enorme
aprendizado repassado sobre a cultura dos pseudofrutos.
Ao Sr. Bié e toda sua equipe responsável pelas estufas do campo experimental da
Agronomia.
À Sandra, Elza e Berenice e aos demais funcionários dos laboratórios do
Departamento de Ciência e Tecnologia de Alimentos.
À BASF pelo fornecimento da matéria-prima.
À CAPES, CNPq e Fundação Araucária pelo apoio financeiro.
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BILCK, Ana Paula. Desenvolvimento de filmes biodegradáveis para cobertura
de solo, ensacamento de frutos e sacos para mudas. 128 f. Tese (Doutorado em
Ciência e Tecnologia de Alimentos). Universidade Estadual de Londrina, Londrina,
2010.
RESUMO
Filmes plásticos de polietileno e polipropileno derivados do petróleo são
amplamente utilizados na agricultura para a confecção de estufas, sacos para
produção de mudas e filmes para cobertura do solo. Estes filmes constituem um
sério problema ambiental, pois devido ao seu elevado peso molecular e
propriedades hidrofóbicas, possuem alta estabilidade química, levando um longo
tempo para se decompor totalmente e também são de difícil reciclagem. A utilização
de polímeros biodegradáveis é uma alternativa para minimizar esta situação. O
objetivo deste trabalho foi desenvolver filmes biodegradáveis pelo processo de
extrusão, a partir de blendas de amido de mandioca e poli(butileno adipato co-
tereftalato) (PBAT), um polímero biodegradável e compostável, para serem
aplicados na agricultura como filme para cobertura do solo (“mulch film”) na
produção de morangos, ensacamento de frutos de goiaba na pré-colheita e sacos
para produção de mudas. Os filmes foram avaliados quanto as suas propriedades
mecânicas, permeabilidade ao vapor de água, isotermas de sorção e gramatura. Os
filmes biodegradáveis utilizados para cobertura do solo apresentaram pequenas
fissuras na sua estrutura na época de colheita com redução de 50% da resistência
máxima à tração e o alongamento na ruptura diminuiu cerca de 120 vezes,
entretanto, estas alterações nas propriedades mecânicas dos filmes não
influenciaram na qualidade e na massa fresca dos frutos produzidos. Os filmes
aplicados no ensacamento de frutos de goiaba foram eficientes no controle de
pragas como gorgulho e moscas-das-frutas e o ensacamento não interferiu no
desenvolvimento e nas propriedades físicas e químicas dos frutos. Os sacos usados
na produção de mudas foram eficientes durante o desenvolvimento das estaquias no
período de 60 dias, mantendo-se íntegros até o transplante. As mudas
transplantadas para os vasos com os sacos tiveram sua degradação completa em 8
meses e não interferiram no desenvolvimento da planta se comparado com as
mudas plantadas sem saco.
PALAVRAS-CHAVE: extrusão, amido, Ecoflex
®
, polibutileno adipato co-tereftalato.
8
BILCK, Ana Paula. Development of biodegradable films for mulching, fruit
bagging, and seedling bags. 128 f. Doctorate Thesis (Food Science and
Technology). Universidade Estadual de Londrina, 2010.
ABSTRACT
Plastic films of polyethylene and polypropylene derived from petroleum are
widely used in agriculture for greenhouses, seedling bags, and mulch films. These
films pose a major environmental problem due to their high molecular weight,
hydrophobic properties, high chemical stability, and therefore, a long total
decomposition time. These properties also make their recycling difficult. The use of
biodegradable polymers is an alternative in order to alleviate their environmental
impact. The objective of this work was to develop biodegradable films by extrusion of
blends of cassava starch and poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT), a
biodegradable and compostable polymer, for use in agriculture as mulching film in
strawberry production, for pre-harvest guava bagging, and for seedling bags. The
films were assayed for their mechanical properties, water vapor permeability,
adsorption isotherms, and grammage. The biodegradable films used for mulching
presented small cracks in their structure at harvest time, a 50% reduction in their
maximum tensile strength, and the elongation at break was approximately 120 times
less. However, these alterations in the films’ mechanical properties did not influence
the quality or the fresh weight of the fruit produced. The films used in guava fruit
bagging were efficient in the control of pests like weevils and fruit flies, and the
bagging did not interfere with the development of the fruit or its physical or chemical
properties. The bags used in seedling production were efficient during the 60-day
development period of the cuttings, remaining intact until transplant. The transplanted
seedling bags decomposed completely in eight months and did not interfere in the
plant development, as compared to seedlings planted without the bags.
KEY WORDS: extrusion, starch, Ecoflex
®
, poly(butylene adipate-co-terephthalate).
9
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1 Estrutura química do Ecoflex
®
(M=componentes modulares, por exemplo,
monômeros com ramificação ou efeito de extensão de cadeia).
Figura 2.2 Curva de biodegradação Ecoflex
®
Figura 2.3 Estrutura Molecular da amilose (a) e da amilopectina (b).
Figura 2.4. Esquema de uma extrusora monorosca.
Figura 2.5 Processo de extrusão “blow”.
Figura 2.6 Curva característica da relação força de tração versus alongamento.
Figura 2.7 Comportamento tensão-deformação para polímeros frágeis (curva A),
plásticos (curva B) e altamente elásticos (curva C).
Figura 2.8 Esquema da permeação de gases e vapores através de materiais
poliméricos.
Figura 2.9 Uso do mulch film de polietileno na produção de pimentão (a) e tomate
(b).
Figura 3.1. Filme biodegradável branco (FBB) (a), Filme biodegradável preto (FBP)
(b) e filme de polietileno controle (FCPB) (c), após 5 semanas.
Figura 3.2 Isotermas dos FBB, FBP e FCPB antes e depois da aplicação no solo
Figura 4.1 Isotermas dos filmes antes e depois da colheita.
Figura 4.2 Frutos ensacados com os filmes FB30, FB50, FB70.
Figura 5.1 Altura e massa seca média das mudas de fafia desenvolvidas nos sacos
para mudas de PE, FBB e FBP nos substratos S1, S2, S3 após 30 dias (a,b) e após
60 dias (c,d).
Figura 5.2 Mudas de fáfia após 30 dias do plantio nos sacos de PE, FBB e FBP (a);
mudas de fáfia após 60 dias do plantio nos sacos de FBP, PE e FBB (b).
necrose causada pelo gorgulho (b).
Figura 5.3 Avaliação visual da biodegradação dos sacos de FBB (a); FBP (b) e PE
(c) após 60 dias do plantio nos vasos.
10
LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1 Classificação dos principais poliésteres biodegradáveis disponíveis
comercialmente.
Tabela 2.2 Propriedades do polímero poli(butileno adipato co-tereftalato) (PBAT).
Tabela 2.3 Teores de amilose e amilopectina em amidos naturais.
Tabela 2.4 Propriedades mecânicas de filmes biodegradáveis produzidos por
extrusão.
Tabela 2.5 Propriedades fotométricas de filmes de diversas cores.
Tabela 3.1 Propriedades mecânicas dos filmes antes da colocação no solo (tempo
zero).
Tabela 3.2 Propriedades mecânicas dos filmes após 8 semanas no solo.
Tabela 3.3 Teste de perfuração dos filmes no tempo zero e após 8 semanas no solo.
Tabela 4.1 Classificação dos frutos de goiaba em função da aparência
Tabela 4.2 Propriedades mecânicas dos filmes antes do ensacamento (tempo zero).
Tabela 4.3 Propriedades mecânicas dos filmes após a colheita dos frutos.
Tabela 4.4 Teste de perfuração dos filmes antes do ensacamento e após a colheita
dos frutos.
Tabela 4.5 Permeabilidade dos filmes no tempo zero e após a colheita.
Tabela 4.6 Gramatura dos filmes no tempo zero e após a colheita.
Tabela 4.7 Características físicas dos frutos ensacados e controle.
Tabela 4.8 Características químicas dos frutos ensacados e controle.
Tabela 5.1 Propriedades mecânicas dos filmes antes do plantio das mudas (tempo
zero).
Tabela 5.2 Propriedades mecânicas dos filmes 30 dias após o plantio das mudas.
Tabela 5.3 Massa seca média das raízes das fáfias 60 dias após o transplantio para
os vasos.
Tabela 5.4 Massa seca média das raízes das fáfias após 120 dias do plantio nos
vasos.
Tabela 5.5 Massa seca das raízes das fáfias após 240 dias do plantio nos vasos.
11
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ATp Amido termoplástico
PBAT Poli(butilieno adipato co-tereftalato)
PBSA Poli(butileno succinato co-adipato)
PCL Policaprolactona
PEAD Polietileno de alta densidade
PEBD Polietileno de baixa densidade
PET Polietileno Tereftalato
PHA Poli(hidroxialcanoato)
PHB Poli(hidroxi butirato)
PLA Poli (ácido lático)
PP Polipropileno
PS Poliestireno
PVA Permeabilidade ao vapor de água
UR Umidade relativa
URE Umidade relativa de equilíbrio
12
SUMÁRIO
Resumo
12
Abstract
12i
Lista de figuras
ix
Lista de tabelas
x
Lista de abreviações
xi
CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO 14
CAPÍTULO 2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 18
2.1 Polímeros 18
2.2 Polímeros biodegradáveis 19
2.3.1 Ecoflex 20
2.3 Filmes de amido 23
2.3.1 Amido 23
2.3.2 Blendas de amido e polímeros sintéticos 27
2.3.3 Processo de extrusão para produção de filmes 29
2.4 Caracterização dos materiais poliméricos 33
2.4.1 Propriedades Mecânicas 33
2.4.2 Propriedades de barreira 38
2.4.2.1 Permeabilidade ao vapor de água 38
2.5 Usos do plástico na agricultura 40
2.6 Referências Bibliográficas 46
CAPÍTULO 3 - DESENVOLVIMENTO DE FILME BIODEGRADÁVEL
PARA PRODUÇÃO DE MORANGOS
3.1 Introdução 58
3.2 Material e métodos 60
3.2.1. Material 60
3.2.2. Preparação dos filmes biodegradáveis 60
3.2.3. Aplicação dos filmes na cobertura de solo para a produção de
morangos
61
3.2.4 Caracterização dos filmes 62
3.2.4.1 Propriedades mecânicas 62
3.2.4.2 Permeabilidade ao Vapor de Água 62
3.2.4.3 Isotermas de Sorção 63
3.2.4.4 Gramatura 63
3.3 Resultados e discussão 64
3.3.1 Propriedades mecânicas 65
3.3.2 Permeabilidade ao Vapor de Água 68
3.3.3 Isotermas de sorção de água 70
3.3.4 Gramatura 71
3.4 Conclusões 72
3.5 Referências Bibliográficas 73
Anexo A - Data sheet on product safety 77
Anexo B - Produção dos filmes 79
Anexo C - Plantio das mudas e colocação do mulch film
80
CAPÍTULO 4 - ENSACAMENTO DE FRUTOS DE GOIABA (Psidium
13
guajava L.) NA PRÉ-COLHEITA COM FILMES BIODEGRADÁVEIS
4.1 Introdução 83
4.2 Material e métodos 85
4.2.1 Material 85
4.2.2 Produção dos filmes e preparo dos sacos 85
4.2.3 Ensacamento dos frutos de goiaba 86
4.2.4 Caracterização dos filmes 87
4.2.4.1. Propriedades mecânicas 87
4.2.4.2. Permeabilidade ao Vapor de Água 87
4.2.4.3. Isotermas de Sorção 88
4.2.4.4. Gramatura 88
4.2.5. Análise dos frutos 88
4.3 Resultados e discussão 89
4.3.1 Propriedades mecânicas dos filmes 89
4.3.2 Permeabilidade ao Vapor de Água (PVA) 91
4.3.3. Isotermas de sorção de água dos filmes 94
4.3.4. Gramatura 95
4.3.5. Avaliação da qualidade dos frutos de goiabas em função do
ensacamento
96
4.3.5.1 Características físicas 96
4.3.5.2 Características químicas 98
4.4 Conclusões 100
4.5 Referências Bibliográficas 100
Anexo D - Preparo dos sacos 106
Anexo E - Planejamento para o ensaque dos frutos 107
Anexo F - Ensaque dos frutos 108
CAPÍTULO 5 - DESENVOLVIMENTO E APLICAÇÃO DE FILME
BIODEGRADÁVEL EM SACOS PARA MUDAS
5.1 Introdução 110
5.2 Material e métodos 111
5.2.1 Material 111
5.2.2 Produção dos filmes e preparo dos sacos para mudas 111
5.2.3 Caracterização dos filmes 112
5.2.3.1. Propriedades mecânicas 112
5.2.4 Avaliação visual dos filmes 112
5.2.5 Plantio das estacas de fáfia nos sacos para mudas 113
5.2.6 Plantio das mudas de fáfia nos vasos 113
5.3 Resultados e discussão 114
5.3.1 Propriedades mecânicas dos filmes 114
5.3.2 Desenvolvimento das mudas de fáfia 116
5.3.3 Desenvolvimento das mudas de fáfia e biodegradação dos sacos de
FBB, FBP e PE no período de 60, 120 e 240 dias
118
5.4 Conclusões 123
5.5 Referências Bibliográficas 123
Anexo G - Plantio das estacas de fáfia nos sacos para mudas 126
Anexo H - Transferência das mudas para os vasos 127
14
CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO
Nos últimos anos tem crescido o interesse na utilização de polímeros
biodegradáveis como uma alternativa para minimizar os problemas ambientais
causados pelo descarte de polímeros sintéticos tradicionais. Questões relacionadas
à preservação ambiental têm sido discutidas, não somente devido à escassez de
recursos naturais, mas também, em função da legislação que está cada vez mais
rigorosa (JACOB, 2006).
No mundo, cerca de 230 milhões de toneladas de plásticos são produzidos
anualmente, sendo que a produção e o consumo são cada vez maiores (CTBE,
2009). Filmes plásticos convencionais como o de polietileno e polipropileno, cujas
matérias-primas são polímeros sintéticos derivados do petróleo, é utilizado na
agricultura para confecção de vários produtos como estufas, sacos para produção de
mudas e na cobertura de solo (mulch film). Estes filmes aplicados na agricultura
constituem um sério problema ambiental, pois devido ao seu elevado peso molecular
e propriedades hidrofóbicas, possuem alta estabilidade química, levando um longo
tempo para se decomporem totalmente (RUTIAGA et al., 2005). Estes problemas
podem ser solucionados se os filmes passarem a ser confeccionados a partir de
polímeros biodegradáveis.
Nos últimos anos o desenvolvimento de materiais de embalagem
provenientes de fontes renováveis vem recebendo grande suporte dos países da
comunidade européia, preocupados principalmente com o grande volume de lixo
urbano, escassez de petróleo e contribuir com o desenvolvimento sustentável
(DAVIS; SONG, 2006).
Existem no mercado diversos polímeros biodegradáveis (PB), como ácido
polilático (PLA), policaprolactona (PCL), polihidroxialcanoatos (PHA), 3-
hidroxibutirato (PHB), polihidroxibutirato-co-valerato (PHBV) e marcas comerciais
como Bioplast
, Ecoflex
®
, Mater-Bi
, NatureWorks
, que apresentam boas
características para a produção de embalagens, mas a substituição dos polímeros
convencionais por biodegradáveis é dificultada pelo custo desses últimos em relação
aos polímeros mais baratos como o polietileno de baixa densidade (PEBD).
Atualmente o custo do PEBD está em torno de US$ 3.0/kg e do PB Ecoflex
®
em
15
torno de US$ 5.0/kg. Além disso, diversos desses produtos ou não são produzidos
no Brasil ou o são ainda em pequena escala (WANG; PADUA, 2003; WANG et al.,
2004; IMAM et al., 2005; VARGHA; TRUTER, 2005; DAVIS; SONG, 2006).
Uma opção é a mistura de polímeros biodegradáveis comerciais destinados a
produção de filmes plásticos com amido visando reduzir o custo da embalagem sem
modificar de forma drástica a resistência mecânica, processabilidade e
permeabilidade dos filmes produzidos. Além disso, o processo de produção desses
filmes mistos utilizaria os mesmos equipamentos empregados na produção de filmes
plásticos convencionais, podendo ser incorporados agentes plastificantes como
glicerol, sorbitol e outros.
O ensacamento do fruto na fase de produção no campo é realizado visando o
controle de pragas (JORDÃO; NAKANO, 2002), prevenção de poluição ambiental
causada por defensivos agrícolas e melhoria das características sensoriais (FAORO,
2003; FAORO; MONDARDO, 2004), uniformização do amadurecimento e da cor
(MURRAY et al., 2005). O ensacamento da goiaba é um método eficiente de
controle das principais pragas da cultura (mosca da fruta e gorgulho) e contribui para
um melhor aspecto do produto, evitando resíduos tóxicos (PIZA-JUNIOR; KAVATI,
2010) e é recomendado pelas Normas Técnicas e Documentos de
Acompanhamento da Produção Integrada de Goiaba (KAVATI & PIZA-JUNIOR,
2004). O material mais empregado na produção de sacos para frutos é o papel
(LIPP; SECCHI, 2002), que tem baixa resistência mecânica e é susceptível a ação
da água, sendo um problema na questão de chuvas.
A produção de morango tem aumentado nos últimos anos e é uma atividade
que envolve uma grande quantidade de mão de obra, com uma área cultivada em
torno de 4.000 ha, evidenciando a sua importância econômica e a utilização de
cobertura de solo. A aplicação do mulch film tem como finalidade controlar ou
aumentar a temperatura do solo, manter a umidade, melhorar a eficiência e
absorção de água e de fertilizantes, reduzir a germinação de ervas daninhas e
principalmente manter a qualidade dos frutos até o final da produção, evitando o
contato direto dos frutos com o solo (KIJCHAVENGKUL et al., 2010). Na produção
de morangos em geral são utilizados filmes pretos de polietileno de baixa densidade,
mas não existem estudos no Brasil sobre o impacto ambiental desses materiais no
solo e quais as formas de descarte empregadas, entretanto, pela área cultivada,
pode-se considerar que a quantidade de plástico empregada não é desprezível. Na
16
Europa apenas uma parte destes filmes é reciclada, a maior parte é deixada na terra
causando uma contaminação irreversível do solo e possível contaminação da
produção, ou é queimada, liberando substâncias nocivas no ar. Estes procedimentos
ocorrem devido ao alto custo da mão de obra para retirada correta dos filmes após o
termino da colheita e a falta de um sistema economicamente viável de descarte
(BRIASSOULIS, 2006). Outro agravante é que estes filmes são de difícil reciclagem
devido a grande quantidade de matéria orgânica aderida ao material. No caso da
utilização de filmes biodegradáveis estes problemas não ocorrem, pois não há
necessidade de retirada do filme, evitando danos ao meio ambiente.
O objetivo geral foi desenvolver filmes biodegradáveis pelo processo de
extrusão para serem utilizados na cobertura de solo (mulch film) na produção de
morangos, ensacamento de frutos de goiaba e para sacos destinados a produção de
mudas de fáfia.
Este trabalho será apresentado em capítulos descritos da seguinte forma:
Capítulo 2 - Revisão Bibliográfica.
Apresenta uma revisão da literatura sobre polímeros biodegradáveis, filmes de
amido, produção, caracterização e aplicações na agricultura.
Capítulo 3 - Desenvolvimento de filme para a produção de morangos.
Este capítulo será apresentado na forma de artigo. Os filmes biodegradáveis na cor
branca e preta foram produzidos pelo processo de extrusão, a partir de blendas
amido de mandioca termoplástico e poli(butileno adipato co-tereftalato) (PBAT) e
foram aplicados como cobertura de solo na produção de morangos.
Capítulo 4 - Ensacamento de frutos de goiaba (Psidium guajava L.) na pré-colheita
com filmes biodegradáveis.
Este capítulo será apresentado na forma de artigo. Os filmes biodegradáveis foram
desenvolvidos para serem aplicados no ensacamento de frutos de goiaba na pré-
colheita.
Capítulo 5 - Desenvolvimento e aplicação de filmes biodegradáveis para produção
de sacos para mudas e cultivo de fáfia (Pfaffia glomerata).
Este capítulo será apresentado na forma de artigo. Os filmes biodegradáveis na cor
17
branca e preta foram desenvolvidos para produção de sacos para mudas de fáfia e
em seguida realizar o transplante para vasos sem a retirada da embalagem a fim de
monitorar a biodegradabilidade dos filmes e sua influência no desenvolvimento das
plantas.
18
CAPITULO 2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Polímeros
A palavra polímero origina-se do grego poli (muitos) e mero (unidades de
repetição). Assim, um polímero é uma macromolécula composta por muitas
(dezenas de milhares) de unidades de repetição denominadas meros, unidas por
ligações covalentes. Os polímeros podem ser classificados quanto ao seu
comportamento mecânico como plásticos e elastômeros. Os plásticos são sólidos a
temperatura ambiente, enquanto os elastômeros podem ser alongados até duas ou
mais vezes seu comprimento e retornam rapidamente ao seu comprimento original
ao se retirar a pressão, sendo conhecidos como borrachas.
Os materiais plásticos, de acordo com seu comportamento à moldagem,
podem ser classificados em termoestáveis e termoplásticos. Os termoestáveis são
os polímeros que com aquecimento se fundem, sofrem um processo de cura
irreversível, tornando-se rígidos, não podendo ser remoldados, como a resina epóxi
e o baquelite. Já os termoplásticos se fundem quando sujeitos a um aumento de
temperatura e pressão, voltando e se solidificar em uma forma definida, sendo que a
aplicação de temperatura e pressão provoca uma nova transformação física. Como
exemplo pode ser citado o polietileno (PE), poliestireno (PS) e a poliamida.
Entre os polímeros sintéticos mais utilizados para a produção de embalagens
plásticas, pode-se ressaltar o polietileno tereftalato (PET), o polietileno de alta
densidade (PEAD), o polietileno de baixa densidade (PEBD), o polipropileno (PP), o
poliestireno (PS), o policloreto de vinila (PVC). Apesar dos benefícios de sua
aplicação, os plásticos convencionais são manufaturados a partir de polímeros
provenientes do petróleo, portanto de fonte não renovável, e não são considerados
biodegradáveis devido ao longo tempo que levam para se decompor. Dessa forma, a
natureza é incapaz de assimilar estes compostos através de um ciclo equilibrado de
produção uso e descarte; o que provoca consequências ambientais
comprometedoras para o equilíbrio do planeta. Este fato é agravado especialmente
com relação às embalagens, pois o ciclo de vida do produto embalado é curto e
ocasiona um rápido e preocupante aumento na geração de resíduos sólidos
urbanos, um dos principais problemas ambientais enfrentados pela sociedade atual.
19
2.2 Polímeros biodegradáveis
Na literatura são apresentadas várias definições de polímero biodegradável e
a maioria aponta no sentido de que polímeros biodegradáveis são polímeros
naturais ou sintéticos que podem ser degradados por microrganismos levando-se em
conta o meio em que se encontram. Neste processo de biodegradação os
microorganismos e suas enzimas consomem o polímero como fonte de nutrientes,
em condições normais de umidade, temperatura e pressão; os polímeros melhores
adaptados a biodegradação completa são os naturais, aqueles hidrolisáveis a CO
2
e
H
2
O, ou a CH
4
e os polímeros sintéticos que possuam estruturas próximas aos
naturais.
Diversos materiais podem ser elaborados com polímeros biodegradáveis
como sacos para lixo orgânico destinado a compostagem, materiais para
restaurantes fast-food (copos, pratos, talheres), embalagens industriais (laminados,
espumas), embalagens para a agricultura (suportes para produção de mudas) e para
produtos de higiene e cosméticos.
Averous e Boquilon (2004) propuseram uma classificação dos polímeros
biodegradáveis levando em conta sua origem biológica e tecnológica, sendo
divididos em quatro grandes grupos:
a) produtos de origem agrícola (biomassa);
b) produtos de origem microbiana (fermentação);
c) produtos biotecnológicos;
d) produtos da indústria petroquímica.
Os produtos de biomassa englobam os materiais derivados de
polissacarídeos (amidos, derivados de celulose, pectinas, quitosana, gomas, etc),
proteínas de origem animal e vegetal (zeína, proteínas de soro do leite, caseína,
glúten, colágeno, gelatina, etc.) e lipídios (ceras).
O segundo grupo inclui polímeros produzidos por via fermentativa sem que
seja necessário outro processo de transformação. Neste grupo estão incluídos os
polihidroxialcanoatos como, o polihidroxibutirato (PHB) e o poli(hidroxibutirato-co-
valerato) (PHBV). O grupo de produtos biotecnológicos é formado por aqueles
polímeros que envolvem a produção biotecnológica / fermentativa do monômero,
entretanto, exigem um processo de síntese ou polimerização convencional. Dentre
este grupo se encontra a família dos polilactídeos onde o poli(ácido lático) (PLA)
20
ganha destaque. O último grupo é composto pelos polímeros derivados de petróleo
que são provenientes de fontes renováveis que apresentam biodegradabilidade. A
este grupo pertencem as famílias de policaprolactonas (PCL), poliesteramidas
(PEA), copoliésteres alifáticos e os co-poliésteres aromáticos ( Tabela 2.1).
Tabela 2.1 - Classificação dos principais poliésteres biodegradáveis disponíveis
comercialmente.
Matéria-
prima
Poliéster Nome
comercial
Empresa
Natureworks Cargill, Tejin (EUA, Japão)
Lacty Shimadzu (Japão)
Lacea Mitsui Chemicals (Japão)
Heplon Chronopol (EUA)
CPLA Dainippon Ink Chem. (Japão)
PLA
PLA Galactic (Bélgica)
Tirel Metabolix / ADM (EUA)
Enmat Tianan (China)
Biomer L Biomer (Alemanha)
PHB, PHBV
Biocycle Copersucar (Brasil)
AGRÍCOLA
PHBHx, PHBO,
PHBOd
Nodax Procter & Gamble (EUA)
CAPA Solvay (Bélgica)
Tone Union Carbide (EUA)
PCl
Celgreen Daicel (Japão)
PEA BAK Bayer (Alemanha)
Bionolle Showa Highpolymer (Japão)
Enpol Ire Chemical Itd (Coréia do Sul)
Skygreen SK Chemicals (Coréia do Sul)
Poliésteres
alifáticos
Lunare SE Nippon Shokybari (Japão)
Eastar Bio Eastman Chemical (EUA)
Ecoflex BASF (Alemanha)
PETRÓLEO
Poliésteres
aromáticos
Biomax Dupont (EUA)
Fonte: Bioplastic, 2010
21
2.3 Ecoflex
O Ecoflex
®
(poli(butileno adipato co-tereftalato)) (Figura 2.1, Tabela 2.2) é um
copoliéster alifático aromático desenvolvido pela empresa BASF (Alemanha), pela
condensação do 1,4 butanodiol com ácido 1,4-benzenodicarboxílico (tereftálico) e
ácido hexanodióico (adípico) (BASF, 2010).
Figura 2.1 Estrutura química do Ecoflex
®
(M=componentes modulares, por exemplo,
monômeros com ramificação ou efeito de extensão de cadeia).
Fonte: BASF, 2010.
É considerado um copoliéster biodegradável pelas agências European
Standard DINEM 13432, American Certification System of Biodegradable Products
Institute e pela certificadora japonesa GreenPla Standard. Durante a sua
decomposição, comporta-se como um composto orgânico normal levando cerca de
180 dias para sua total biodegradação. A curva de biodegradação (Figura 2.2)
mostra que 60% do Ecoflex
®
é convertido em matéria orgânica em 50 dias e mais de
90% depois de 80 dias (BASF, 2010).
Os copoliésteres aromáticos têm sido objeto de investigação de diversos
pesquisadores em diferentes aplicações como blendas com amido termoplástico
(PARAMAWATI, 2006), blendas com polímeros de recursos naturais (JIANG,
MOLCOTT; ZHANG, 2006) e em compósitos baseados em fibras ligno-celulósicas
(LE DIGABEL).
22
Figura 2.2 Curva de biodegradação Ecoflex
®
Fonte: Basf, 2010
Tabela 2.2 Propriedades do polímero poli(butileno adipato co-tereftalato) (PBAT).
Propriedade PBAT
Temperatura de fusão (ºC) 100 - 120
Temperatura de transição vítrea (ºC) -30
Temperatura inicial de decomposição (ºC) 280
Resistência máxima à tração (N/mm
2
) 35 - 44
Alongamento (%) 560 - 710
Taxa de permeabilidade a vapor de água g.m
-2
.d
-1
170
Densidade (g/cm
3
) 1,2 – 1,5
Solubilidade em água Insolúvel
Fonte: Basf, 2010
23
2.3 Filmes de amido
2.3.1 Amido
O amido constitui o carboidrato de reserva de muitas plantas encontrando-se
dentro de estruturas denominadas cloroplastos (folhas) e amiloplastos (órgãos de
reserva), ocorrendo na forma de grânulos, cuja forma e tamanho varia de acordo
com sua origem. É extraído principalmente de fontes como milho, mandioca, batata,
arroz e trigo. Há também outras fontes como cará, batata-doce, entre outras que
ainda não possuem relevância comercial. Quimicamente, o termo amido se aplica a
uma mistura de dois polissacarídeos, amilose e amilopectina, que apresentam
estruturas e funcionalidades diferentes, A proporção destes polímeros no amido está
associado à fonte botânica do mesmo (Tabela 2.3) (MALI, 2002.
A estrutura da amilose é formada por unidades de D-glicose, ligadas entre si
por ligações α 1-4 (Figura 2.3a), e possui massa molar de aproximadamente 10
5
a
10
6
g/mol, é predominantemente linear, mas pode apresentar um pequeno número
de ramificações. A seqüência de ligações tipo α faz com este polímero assuma
formato de uma hélice oca, onde o interior apresenta forte caráter hidrofóbico e a
parte externa expõe numerosos grupos hidroxilas (HILL, LEDWARD, MITCHELL,
1998).
Tabela 2.3 Teores de amilose e amilopectina em amidos naturais
A amilopectina é um polímero onde as unidades de D-glicose também são
ligadas por ligações α 1-4 (Figura 2.3b), mas apresenta ramificações laterais ligadas
à cadeia principal por ligações α 1-6, possui massa molar em torno de 10
6
a 10
9
Da.
Fonte Amilose (%) Amilopectina (%)
Milho 25-27 73-75
Batata 18-23 77-82
Trigo 20-24 76-80
Arroz 15-25 75-85
Mandioca 16-20 80-84
24
A parte linear da molécula de amilopectina também forma uma estrutura
helicoidal, estabilizadas por pontes de hidrogênio entre grupamentos hidroxila, as
ramificações ficam expostas na parte externa, formando uma estrutura arborescente
(HILL, LEDWARD, MITCHELL, 1998).
Os grânulos são como agregados semicristalinos no qual o tamanho,
estrutura e formato variam substancialmente entre as fontes botânicas. Os diâmetros
dos grânulos geralmente variam de menos de 1 µm a mais de 100 µm, e os formatos
podem ser regulares (esférico, ovóide ou angular) ou bastante irregulares. A
estrutura é ordenada, formada por camadas concêntricas, com um núcleo
denominado hilo, formando regiões cristalinas mais ordenadas e regiões amorfas
(ATICHOKUDOMCAI et al., 2001; MALI et al., 2004, MARQUES et al., 2006;
BANGYEKAN et al., 2006).
(a)
(b)
Figura 2.3 Estrutura Molecular da amilose (a) e da amilopectina (b)
As regiões cristalinas, separadas por uma região amorfa, podem desviar a luz
polarizada incidente sobre o grânulo, fenômeno este conhecido como birrefringência.
As áreas cristalinas do amido são mais densas, formadas principalmente pela parte
linear da amilopectina, Estas áreas, como são mais compactas, mantêm a estrutura
25
do grânulo, controlam o seu comportamento na água e torna o grânulo relativamente
resistente ao ataque enzimático e químico.
De acordo com BILIADERIS (1991), a fase gel ou região amorfa, em contraste
com a cristalina, é menos densa, mais susceptível às modificações químicas e
enzimáticas e absorve água mais prontamente em temperaturas abaixo da
temperatura de gelatinização. A difusão de pequenas moléculas no interior do
grânulo, a expansão e a hidratação são propriedades também associadas com a
região amorfa.
Os grânulos de amido nativo são estruturas semicristalinas, pois a
cristalinidade pode variar entre 15 e 45% (MA e YU, 2004). As estruturas cristalinas
encontradas em grânulos de amido podem ser denominadas como: “A”, quando
apresentam regiões cristalinas mais densas, encontradas geralmente em amidos
provenientes de cereais; “B”, quando no grânulo há predominância de cadeias
longas de amilopectina e maior conteúdo de água, sendo característico de amido de
tubérculos, frutas, milho com alto teor de amilose e amidos retrogradados e “C”,
estruturas características em amido de leguminosas (ZOBEL, 1988).
Os plastificantes podem aumentar a mobilidade das cadeias moleculares que
formam o polímero diminuindo a temperatura de transição vítrea (Tg) e a velocidade
de recristalização dos filmes de amido (GARCIA; MARTINO; ZARITZKI, 2000).
Segundo MALI et al., (2006), a presença de moléculas de plastificante dificulta o
alinhamento das cadeias do polímero e estabelecem um impedimento estérico que
limita a recristalização nos filmes plastificados, permitindo, a produção de filmes
mais estáveis ao longo do armazenamento.
A água é um excelente plastificante, no entanto este efeito é exercido pela
umidade presente no amido, geralmente em torno de 13%, e não deve ser
desprezado durante a fabricação dos filmes. Após a formação dos filmes, o aumento
no teor de umidade do ambiente exerce efeito negativo nas propriedades mecânicas
tornando-os muito flexíveis e diminuindo sua resistência.
O teor e o tipo de plastificante é um parâmetro bastante discutido, e deve ser
definido de modo que os filmes sejam flexíveis e estáveis (MÜLLER et al., 2008;
BANGYEKAN et al., 2006; CHANG et al., 2006; MA et al., 2006; MALI et al., 2005;
PARTANEN et al., 2004; PARRA et al., 2004).
Parra et al. (2004) avaliaram os efeitos da adição de misturas de glicerol e
polietilenoglicol como plastificantes, e glutaraldeído como agente ligante (atua
26
favorecendo ligações cruzadas na molécula de amido), em filmes de amido de
mandioca produzidos por casting. Foram utilizadas concentrações de 1, 2 e 3 g de
glicerol, 0,1, 0,2, 0,3, 0,5 e 1 g de glutaraldeído, e 0,1, 0,2, 0,3 g de polietileno glicol,
na solução filmogênica (1 g de amido de mandioca em 100 mL de água). Os maiores
valores para resistência à tração foram obtidos com os filmes com 1 g de glicerol;
nesta concentração o aumento na adição de glutaraldeído ou polietilenoglicol
ocasionou aumento nos valores desta variável. A porcentagem de alongamento
aumentou drasticamente com a adição de polietilenoglicol. No entanto,
concentrações acima de 1 g de glicerol reduziram bastante a resistência à tração e
aumentou muito a elongação.
O efeito do tipo e do teor de plastificante em filmes de amido de mandioca
produzidos por casting (3 g de amido/ 100 g solução filmogênica) foi avaliado por
Mali et al. (2005). Foram utilizados glicerol, sorbitol e a mistura de 1:1 destes, nas
proporções de 0, 20 e 40 g/100 g de amido. Estes autores observaram que entre os
filmes com plastificante, os que continham glicerol apresentaram valores menores
para resistência máxima à tração e Módulo de Young. Isso ocorreu porque o glicerol
apresenta menor peso molecular que o sorbitol, e como foram adicionadas massas
iguais destes plastificantes, o número de moles de glicerol presente era maior
fazendo com este que exercesse maior efeito plastificante.
Bangyekan et al. (2006) mostraram que o aumento no teor de glicerol em
filmes de mandioca (dispersão de 6% de amido, m/v) reduziu a resistência máxima à
tração. Os filmes contendo 2, 3, 4, 5 e 6% (m/v) apresentaram tensão na ruptura de
4,3, 2,2, 1,0, 0,54 e 0,36 MPa, respectivamente. Estes autores observaram também
um efeito negativo na elongação com aumento no teor de glicerol, mas não significa
que os filmes ficaram mais quebradiços, ao contrário eles ficaram muito flexíveis e
frágeis.
Segundo Chang et al. (2006) é importante avaliar também o efeito anti-
plastificante do glicerol, pois em seus estudos somente quando se adicionava
pequenas quantidades de glicerol (2,5%) em filmes armazenados sob baixa umidade
relativa (UR ≤ 22%), este composto atuava como anti-plastificante.
Os efeitos da umidade e do glicerol em filmes de mandioca foram estudados
por Chang et al. (2006), estes autores afirmaram que tanto a presença de umidade
como de glicerol diminuíram a temperatura de transição vítrea, efeito esse bastante
27
evidenciado por outros autores, entre eles Parra et al. (2004), Mali et al. (2005) e
Bangyekan et al. (2006).
Os efeitos da estocagem controlada (64% de umidade relativa à 20ºC) sobre
as propriedades mecânicas dos filmes de milho, mandioca e cará, foram avaliados
por Mali et al. (2006). Entre os filmes estudados, o de mandioca foi o mais frágil e
flexível, em todas as concentrações de glicerol, e com aumento na concentração
deste plastificante foi o filme que apresentou maior decréscimo na resistência
máxima à tração e no módulo de Young, e o maior aumento na porcentagem de
alongamento na ruptura. Segundo os autores, isto ocorreu por que este tipo de
amido era o que apresentava menor teor de amilose.
De acordo com Rindlav-Westing et al. (1998) a molécula de amilopectina é
mais sensível à plastificação pelo glicerol do que a amilose e os autores não
conseguiram avaliar as propriedades mecânicas de filmes de amilopectina contendo
10% de glicerol, o mesmo não ocorreu com os filmes ricos em amilose.
O tipo de amido envolvido, a umidade, pressão, temperatura, tipo e
quantidade de plastificante são fatores que influenciam significativamente o
processo de conversão de amido em termoplástico. Amidos termoplásticos com
diferentes propriedades podem ser preparados pela alteração de um desses fatores
(MATZINOS et al., 2002).
2.3.2 Blendas de amido e polímeros sintéticos
A produção das blendas que são compostas pela mistura de dois ou mais
polímeros diferentes tem como objetivo melhorar as propriedades mecânicas e de
barreira aos gases e ao vapor de água e obter produtos com características
diferenciadas. Do ponto de vista microscópico as blendas podem ser homogêneas
ou heterogêneas, mas se apresentarem heterogeneidade macroscópica será
considerado incompatível. As blendas podem ser consideradas sistemas miscíveis,
quando apresentam interações favoráveis entre os segmentos das cadeias, sem a
ocorrência de separação de fases, ou imiscíveis e compatíveis quando apresentam
boa processabilidade e propriedades mecânicas desejáveis, sem apresentar
interações especificas (MATZINOS et al., 2002; MANRICH, 2005; COSTA, 2008). Na
maioria dos casos quando se faz uma mistura de polímeros o produto formado
28
apresenta duas fases, a contínua, formada pelo componente presente em maior
quantidade e a dispersa, formada pelo componente presente em menor quantidade.
O desenvolvimento de blendas a base de amido é de grande interesse, pois
este polímero é biodegradável, de fonte renovável e de baixo custo, mas os filmes
produzidos apenas com amido são higroscópicos e não apresentam boas
propriedades mecânicas. No intuito de minimizar estas desvantagens o amido
termoplástico (ATp) pode ser misturado a polímeros sintéticos para que sua
utilização em embalagens possa ser viabilizada (VILLAR et al., 1995; MATZINOS et
al., 2002; ROSA et al., 2004; PARRA et al., 2004; LU et al., 2005; MARSH,
BUGUSU, 2008; KIJCHAVENGKUL et al., 2008; REIS et al., 2008). Blendas de
amido termoplástico com poliésteres biodegradáveis podem melhorar as
propriedades mecânicas (resistência à tração e alongamento) e diminuir a
sensibilidade a água dos ATp.
Petersen (2001) avaliou as propriedades mecânicas dos filmes de amido de
milho e trigo misturados com PCL e comparou com os filmes de PLA, PEBD e
PEAD. Os filmes foram obtidos por extrusão e as blendas de amido e PCL
apresentaram boas propriedades mecânicas de tração, com menor alongamento e
maior força de tração quando comparados com os demais.
Briassoulis (2006) e Kijchavengkul et al. (2008), estudaram blendas de
polímeros a base de amido complexados com poliésteres biodegradáveis por
extrusão e aplicaram como cobertura de solo (mulching) e obtiveram bom
comportamento mecânico inicial quando comparados com filmes convencionais
utilizados na agricultura.
Sakanaka (2007), avaliando filmes de blendas de amido termoplástico e
PBSA, verificou que não houve alterações importantes nas ligações químicas e nas
transições térmicas dos filmes, indicando que não houve formação de complexos
ATp-PBSA. Entretanto, a partir de blendas com até 70% de ATp foi possível obter
filmes tubulares por extrusão, o que indica que o material apresenta
processabilidade, possibilitando aplicação em escala industrial.
Costa (2008) avaliou a produção de blendas de PBAT com ATp de mandioca
na proporção de 50 até 90%, e verificou que os filmes apresentaram boa
processabilidade por extrusão-sopro em balão, e que as propriedades mecânicas e
de barreira ao vapor de água são compatíveis para aplicações onde não haja
necessidade de filmes de alta performance.
29
Dentre os procedimentos utilizados para a formação dos filmes estão à
técnica denominada casting e o processo de extrusão. A técnica de casting consiste
na desidratação de um dado volume de solução filmogênica aplicada sobre um
suporte de área conhecida, o que permite o controle da espessura dos filmes. A
formação do filme por casting depende da coesão entre as moléculas formadoras e
o grau de coesão, por sua vez, depende da estrutura química do biopolímero, dos
procedimentos e parâmetros de fabricação (temperatura, tempo de secagem, técnica
de evaporação do solvente, umidade relativa), da presença de plastificantes e
agentes reticulantes, bem como a espessura do filme. (GONTARD;GUILBERT,
1996).
Diversos trabalhos têm reportado a elaboração de filmes de amido pelo
processo de casting (YAVUZ; BABAÇ, 2003; PARRA et al., 2004; MALI et al., 2002,
2004), no entanto por ser uma técnica onerosa, métodos alternativos, como a
extrusão, têm sido investigados (WANG; PADUA, 2003).
Deste modo, a extrusão torna-se uma escolha atrativa de processamento
devido à rapidez, por requerer menos espaço e um número menor de etapas de
produção em comparação ao método de casting (SOTHORNVIT et al., 2007) e por
ser um dos métodos mais utilizados na produção dos filmes comerciais.
2.3.2 Processo de extrusão para produção de filmes
A tecnologia de extrusão termoplástica é um processo de tratamento térmico,
que por uma combinação de calor, umidade e trabalho mecânico, modifica
profundamente as matérias-primas, dando-lhes novas formas, estruturas e
características funcionais.
A extrusora é um equipamento constituído basicamente de um alimentador,
um pré-condicionador, uma rosca sem-fim, um cilindro encamisado, uma matriz de
saída do material e um sistema de corte (Figura 2.4).
O alimentador deve ser equipado com um agitador ou rosca, a fim de manter
um fluxo contínuo de alimentação e permitir um bom funcionamento, evitando
flutuações de temperatura e nas características do produto extrusado. A rosca é a
parte central e principal do equipamento e sua geometria influencia diretamente no
processo.
30
Figura 2.4. Esquema de uma extrusora monorosca
Fonte: Manrich, 2005
As extrusoras disponíveis comercialmente podem ser de rosca cônica
simples, rosca dupla, ou rosca “supercônica”. Equipamentos com rosca dupla,
amplamente empregada no preparo e na extrusão de formulações de resinas
termoplásticas, atingem o máximo de sua capacidade quando o seu torque é
plenamente utilizado. Devido as suas excelentes características de mistura e à sua
estrutura flexível, as máquinas extrusoras com duas roscas, que giram sob
velocidades idênticas, são mais viáveis econômica e tecnicamente no preparo de
formulações de biopolímeros termoplásticos (CRIPPA, 2006).
A matriz da extrusora define a configuração geométrica desejada ao polímero
fundido, ou seja, uma matriz cilíndrica produz um extrusado de forma tubular, e uma
plana produz um extrusado em forma de folha (CRIPPA, 2006).
No processo de extrusão, o amido termoplástico ou a blenda é introduzido em
um cilindro aquecido e o material amolecido é forçado, por um parafuso rotativo, a
entrar através de uma abertura em uma matriz, para a obtenção de formas
contínuas. De acordo com Clark (apud SAKANAKA, 2007), a extrusora se comporta
como um trocador de calor devido às trocas envolvendo as paredes do cilindro, a
rosca e o material. Nestas condições, segundo Olkku e Linko (apud SAKANAKA,
2007), durante o processo, há a abertura das estruturas terciárias e quaternárias dos
polímeros, resultando na quebra e rearranjo das pontes de hidrogênio, permitindo a
plastificação e a formação de texturas desejáveis.
31
Durante a extrusão o amido granular é progressivamente comprimido,
ocorrendo destruição de sua estrutura organizada e cristalina, sendo transformado
em um material homogêneo essencialmente amorfo. Trata-se de processo no qual o
amido é submetido a temperaturas superiores ao seu ponto de gelatinização, mas
com umidade insuficiente para gelatinizar o mesmo (MATZINOS et al., 2002; ROSA
et al., 2004; LIU et al., 2009).
De acordo com Alavi et al. (2002), na extrusão convencional o material
amiláceo é aquecido sob pressão, em temperaturas variadas, mas sempre menor
que 200ºC e em umidade inferior a 20% (m/m). A fragmentação do amido durante a
extrusão depende das condições de operação da extrusora como velocidade do
parafuso, temperatura nas diferentes zonas do equipamento, umidade assim como o
tipo de amido usado (VILLART et al., 1995). Em baixas umidades podem coexistir
dentro da extrusora pequenas quantidades de amido gelatinizado, grânulos fundidos
e fragmentos das ramificações de amilopectina, ocasionando decréscimo no peso
molecular.
O processamento do filme tubular apresenta características singulares se
comparado à maioria das linhas de extrusão, devido à formação de uma “bolha” de
filme. Os filmes soprados são produzidos pela extrusão do biopolímero fundido, na
forma de um tubo, através de uma matriz anelar, no centro da qual ar é injetado,
inflando o tubo até este atingir um diâmetro maior. Uma “bolha” então é formada,
cujas paredes são estiradas na circunferência (pelo ar injetado) e na vertical, por
rolos puxadores, ao mesmo tempo em que são resfriadas, conferindo então ao filme
soprado uma orientação biaxial. A Figura 2.5 demonstra esquematicamente o
processo de extrusão de filmes em sistema “blow” (GUERRINI et al., 2004).
Os parâmetros mais importantes deste processo são: a razão de sopro
(R
1
/R
0
, onde R
1
= raio final do filme soprado e R
0
= raio inicial do filme); a razão de
estiramento (V/V
0
, onde V = velocidade de puxamento e V
0
= velocidade na saída da
matriz); e a linha de névoa. Acima da linha de névoa considera-se que o filme está
solidificado, com a sua estrutura cristalina e orientação congelada. Estes dois
últimos parâmetros moleculares dependerão das condições do fluxo, ou seja, das
propriedades reológicas do filme. Existem três tipos de fluxos durante o sopro: na
matriz anelar o fluxo é predominantemente de cisalhamento; entre a saída da matriz
e o início da “bolha”, o fluxo é uma mistura de cisalhamento com fluxo elongacional;
32
e até a linha de congelamento, o fluxo é predominantemente elongacional
(GUERRINI et al., 2004).
H = espessura final do filme; H
0
= espessura do filme na saída da matriz.
Figura 2.5 Processo de extrusão “blow”.
Fonte: GUERRINI et al., 2004
O cabeçote de sopro da matriz, além da extrusora, também é um dos
componentes mais importantes para uma produção flexível e de alta qualidade. Sua
função é assegurar que um espectro mais amplo possível de materiais possa ser
33
processado em uma matriz, sob altos níveis de produção, e que a “bolha” de filme
extrusado seja a mais homogênea possível, em termos de espessura e temperatura.
O resfriamento do extrusado ainda é o fator que limita a magnitude da produção de
filmes tubulares e também exerce uma grande influência na qualidade do produto,
uma vez que as condições heterogêneas de resfriamento podem provocar efeitos
adversos não apenas na espessura do filme, mas também em sua transparência e
brilho. A utilização de sistemas internos de resfriamento tem contribuído para
aumentar a capacidade de produção de filmes em escala industrial, devido ao fato
de que ambas as faces da bolha do filme são resfriadas. Isto é limitado apenas pelo
diâmetro da matriz de extrusão. Com este processo, pode-se obter um resfriamento
mais intenso da bolha de filme, evitando o bloqueio do filme em função de uma
temperatura excessiva da bolha antes da passagem pelos rolos de achatamento
(CRIPPA, 2006).
Devido à rapidez do processo, redução de espaço e menor número de etapas
de produção em comparação ao método de casting (SOTHORNVIT et al., 2007) a
extrusão tem se tornado o principal método para produção de grande parte dos
filmes biodegradáveis
2.5 Caracterização dos materiais poliméricos
2.4.1 Propriedades Mecânicas
A análise das propriedades mecânicas de blendas poliméricas é fundamental
para prever o comportamento do material quanto à flexibilidade, a resistência à
ruptura, à abrasão e demais reações que poderão ocorrer nos filmes que afetarão a
sua eficiência (MATZINOS et al., 2002).
Valores das propriedades mecânicas como resistência à tração, elongação,
módulo de Young ou elasticidade podem servir para comparar o desempenho
mecânico de diferentes polímeros, assim como para avaliar os efeitos decorrentes
da modificação do polímero-base (CANTO & PESSAN, 2007). Os ensaios
mecânicos de tração são os mais usados para identificação e caracterização de
filmes flexíveis.
34
Os filmes de amido termoplástico (ATp) apresentam propriedades mecânicas
que são fortemente influenciadas pelo comportamento microestrutural das regiões
de amilose e amilopectina, pelas diferenças na morfologia, propriedades térmicas e
pela estrutura do amido. Também são influenciadas pelos parâmetros de
processamento como temperatura, pressão e composição do ATp, conteúdo de
plastificante.
A
adição de plastificantes aumenta a elasticidade destes filmes, devido ao
enfraquecimento das interações intermoleculares entre as cadeias do polímero, esta
alteração até certo ponto é vantajosa por conferir maior flexibilidade, mas adição
crescente deste aditivo causa diminuição na resistência e aumento na hidrofilicidade
do filme, podendo limitar sua aplicação (CHANG et al., 2006; MA et al., 2006; MALI
et al., 2005; VEIGA-SANTOS et al., 2005; MA & YU et al., 2004; MULLÄRINEM et
al., 2002; ALVES et al., 2006).
O ensaio de determinação das propriedades de tração de um filme flexível
envolve a separação, a uma velocidade constante, de duas garras que prendem as
extremidades de um corpo de prova, registrando-se ao longo do ensaio a força ou a
resistência que o material oferece à deformação (alongamento) (SARANTÓPOULOS
et al., 2002). A Figura 2.6 apresenta uma curva característica da relação resistência
à tração versus deformação de filmes flexíveis.
Figura 2.6 Curva característica da relação força de tração versus alongamento.
Fonte: SARANTÓPOULOS et al., 2002.
35
Em função da resposta à deformação por tração, os materiais podem ser
classificados em polímeros rígidos (A), polímeros plásticos (B) e polímeros altamente
elásticos (C), como mostra a Figura 2.7.
Figura 2.7 Comportamento tensão-deformação para polímeros rígidos (curva A),
plásticos (curva B) e altamente elásticos (curva C).
Fonte: SARANTÓPOULOS et al., 2002.
Os testes de tração são os mais relatados na literatura. A tabela 2.4
apresenta valores de tração na ruptura, elongação e Módulo de Young de alguns
autores.
Os testes de perfuração têm como objetivo determinar a resistência à
perfuração filmes, tornando possível a comparação entre os materiais. A resistência
à perfuração é um parâmetro de qualidade para materiais utilizados no
acondicionamento de produtos com pontas e/ou sujeito a danificação externa que
possam alterar a embalagem durante o acondicionamento e a distribuição.
36
37
2.4.2 Propriedades de barreira
As propriedades de barreira descrevem a capacidade de um filme efetuar ou
inibir trocas entre o produto e o ambiente. O transporte de gases e vapor (vapor de
água, oxigênio e gás carbônico), em condições definidas de temperatura, umidade
relativa, espessura e diferença de pressão parcial envolvem as etapas: sorção na
superfície da embalagem, solubilização do permeante, difusão ou movimentação das
moléculas através do material ocasionado pela a ação de um gradiente, dessorção e
evaporação na outra face (SARANTÓPOULOS et al., 2002; LAROTONDA et al.,
2005) (Figura 2.8).
Figura 2.8 Esquema da permeação de gases e vapores através de materiais
poliméricos.
Fonte: SARANTÓPOULOS et al., 2002.
2.4.2.1 Permeabilidade ao vapor de água
A permeabilidade ao vapor de água (PVA) é considerada uma das
propriedades de barreira de materiais e seu conhecimento é importante para a
escolha da aplicação dos filmes em embalagens, porém não é uma propriedade
restritiva. Muitos produtos necessitam de embalagens que proporcionem uma
barreira efetiva contra permeação de vapor de água a fim de evitar ganho ou perda
de umidade, o que pode afetar o crescimento microbiano, suas propriedades
funcionais e sua qualidade sensorial, como por exemplo, os filmes usados para
38
embalar produtos desidratados. Por outro lado, um material com maior
permeabilidade ao vapor de água poderá ser indicado para embalagens de vegetais
frescos, no ensacamento de frutos e sacos para mudas.
Segundo a lei de difusão de Fick e a lei de sorção de Henry, a taxa de
permeabilidade ao vapor de água (TPVA) deve variar com o inverso da espessura
do filme e a permeabilidade ao vapor de água (PVA) deve ser constante (MARTIN-
POLO et al., 1992). MALI (2002) observou que a PVA, diminuiu linearmente com o
aumento da espessura dos filmes de amido de cará produzidos por casting.
A PVA tende a aumentar com a adição de plastificantes hidrofílicos. Vários
autores estudaram o efeito dos plastificantes sobre a PVA de biofilmes. Bertuzzi et
al. (2007); Mali (2002), Gontard, Guilbert; Cuq (1993) observaram aumento da PVA
com o incremento do teor de glicerol. Em filmes hidrofílicos, a umidade relativa (UR)
e a temperatura influenciam fortemente as propriedades de barreira. Ao aumentar a
UR, produz-se um inchamento excessivo da matriz polimérica, que leva a um
incremento na difusão das moléculas de água e, conseqüentemente, diminuem as
propriedades de barreira destes materiais (BIQUET; LABUZA, 1988. Em filmes de
polímeros convencionais, que são hidrofóbicos, isso não acontece.
Scapim (2009); Costa (2008); Alves (2007); Sakanaka (2007) e Müller (2007)
que trabalharam com filmes à base de polímeros naturais biodegradáveis,
observaram que a permeabilidade ao vapor de água é influenciada pela mudança
nos valores das umidades absolutas, para um mesmo gradiente de umidade relativa.
De acordo com Krochta et al. (1994), citados por Müller (2007), a permeabilidade ao
vapor de água envolve os processos de solubilização e difusão do soluto através do
filme. Desta forma a determinação dos coeficientes de solubilidade (β) e de difusão
efetivo (D
w
) pode ser útil para determinar os mecanismos que comandam o
transporte de vapor de água de água destes materiais.
Muller, Yamashita e Laurindo (2008) propõem que a PVA é controlada pelo
coeficiente de solubilidade de água (β) do filme e não pela abertura das cadeias
poliméricas. Os autores testaram a influência do tipo de plastificante (glicerol e
sorbitol) e da concentração (0,25, 0,30 e 0,35 g/g de amido seco) sobre os
processos de transferência de massa em filmes de amido de mandioca feitos por
casting e concluíram que o aumento da PVA foi acompanhado pelo aumento da
concentração do plastificante, do gradiente das umidades absolutas e do coeficiente
39
de solubilidade de água nos filmes enquanto o coeficiente de difusão se manteve
praticamente constante.
Costa (2008) trabalhou com filmes extrusados com alto teor de amido
termoplástico (ATp) de mandioca e PBAT e observou que a PVA e o coeficiente de
solubilidade dos filmes contendo ATp aumentava com o aumento da URE dos
gradientes de umidade utilizados. Mas o aumento na concentração de ATp, para as
condições 0-33% e 33-64%, não afetou muito os valores de PVA, exceto para os
filmes de ATp puro.
2.5 Usos do plástico na agricultura
O desenvolvimento agrícola sempre foi uma das principais preocupações
mundiais, tanto no sentido de fixar o homem no campo, como para aumentar a
produção de alimentos. Devido às sazonalidades climáticas muitas culturas podem
ser cultivadas somente em alguns períodos do ano, limitando os agricultores e
elevando os preços de muitas frutas e hortaliças. A tecnologia da plasticultura
tornou-se uma alternativa simples, de baixo custo e eficiente para reduzir ou acabar
com os períodos de entressafra.
Em 1951 surgiu no Japão, o primeiro filme de PVC para emprego agrícola.
Mais tarde, em 1995, as películas de PVC foram utilizadas na fumigação do solo e
silagem forrageira. Em 1958, a França iniciou experiências de abrigos e cobertura
morta de solo usando filmes de polietileno de baixa densidade. Os pequenos túneis
funcionaram bem, e rapidamente se espalharam por todo o mundo, ficando
conhecidos como "Túneis Nantenses" porque surgiram na cidade francesa de
Nantes. A partir de então a utilização do plástico nas atividades agrícolas assumiu
grande importância e suas aplicações se diversificaram. Além dos túneis baixos
surgiram as estufas, a cobertura morta de solo com plástico (mulch film), os túneis
altos, a impermeabilização dos reservatórios e canais de irrigação, e muitas outras
importantes formas de utilizar o plástico nas diferentes atividades dos produtores
rurais.
Hoje, a utilização dos filmes plásticos é uma realidade mundial considerado
um insumo indispensável na agricultura dos países desenvolvidos, e está
rapidamente sendo adotado pelos agricultores das nações em desenvolvimento. No
40
ano de 2000, cerca de 2 milhões de toneladas de material plástico foi aplicado na
proteção das culturas, sendo 560.000 ton no oeste europeu e 285.000 ton na Itália.
(PICUNO; SICA, 2004).
Os filmes plásticos mais utilizados na agricultura são os de cor preta e os
transparentes. Entretanto, outras cores como branca, azul, violeta, amarela, laranja,
verde e prateada podem ser utilizadas dependendo das condições climáticas
(SAMPAIO; ARAÚJO, 2001). As diferenças existentes nas propriedades óticas de
filmes são mostradas na Tabela 2.5. Observa-se que o filme transparente permite a
passagem maior de quantidade de radiação ultravioleta (220-380 nm), seguido pelo
filme de cor laranja e violeta. Esta radiação, entretanto, é completamente
interceptada pelos filmes preto, branco-opaco e verde. A radiação visível (380-760
nm) é totalmente absorvida pelos filmes preto e branco-opaco e em menor
proporção pelos filmes violeta, laranja, verde e transparente. Nas faixas de ondas
curtas (780-2500 nm) e longas (>2500 nm) do infravermelho, as maiores
percentagens de transmissões são obtidas nos filmes transparentes e violeta e
menores nos filmes pretos e verdes (TSEKLEEV et al., 1988).
Filmes que permitem a passagem de maior quantidade de radiação visível
possibilitam o crescimento de plantas invasoras, apesar da temperatura se elevar
bastante em períodos de grande intensidade luminosa, devido ao efeito "estufa"
(BUENO, 1984).
Tabela 2.5 Propriedades fotométricas de filmes de diversas cores
Tipo de filme Comprimento de onda (nm)
220 - 380 380 - 760 760 - 2500 > 2500
Transmissão (%)
PET transparente 50,0 75,0 68,1 72,0
PET preto 0,0 0,0 27,7 12,2
Pet branco-opaco 0,0 0,0 56,9 51,0
PET laranja 12,5 51,5 50,0 46,5
PET violeta 6,0 34,0 58,8 54,5
PVC verde 0,0 72,0 28,8 40,0
Fonte: TSEKLEEV et al., 1988
41
Em relação à cobertura plástica do solo, Makishima e Miranda (1992)
comentam que a evapotranspiração pode ser reduzida de 5 a 10%, principalmente
na fase inicial da cultura, quando a evaporação tem predomínio sobre a
transpiração. Segundo os autores, a cobertura plástica também tem influência sobre
a distribuição das raízes, estimulando-as a serem mais superficiais, possivelmente
pelo maior acúmulo de umidade na superfície.
A temperatura na camada superficial do solo fica cerca de 5°C mais elevada
com a cobertura plástica em relação ao solo nu, propiciando uma maior absorção de
água e nutrientes e, consequentemente, um maior crescimento nos períodos de
baixas temperaturas (BHELLA; KWOLEK, 1984).
Nas culturas de tomate, pimentão, abobrinha, berinjela, a utilização do
plástico na cobertura do solo, aumenta significativamente a produção, a precocidade
e melhora a qualidade (Figura 2.9). Outras vantagens também foram observadas
como o aumento da temperatura do solo, redução da compactação do solo, redução
da lixiação de nutrientes, redução na evaporação, antecipação da colheita, produção
mais limpa e aumento do crescimento (SANDERS, 1996). Dependendo da cultura, o
aumento da produção, com uso da cobertura plástica do solo pode atingir até 100%,
como é o caso do melão e do pepino, cuja estimativa pode atingir de 70 a 100%
(SAMPAIO; ARAÚJO, 2001).
Na cultura de morango, a utilização do plástico tem sido constatada há mais
de 50 anos, porém no Brasil esta prática surgiu depois da década de 60 (GOTO;
FILHO, 1999). Inicialmente, na maioria das regiões brasileiras, utilizava-se casca de
arroz e palhas nas coberturas dos canteiros. Com o aperfeiçoamento do manejo da
cultura de morango, foi introduzido o mulching, que possui como principal objetivo
controlar ervas daninhas invasoras e evitar que as frutas fiquem sujas de terra.
Tradicionalmente, na maioria das regiões produtoras brasileiras, preparam-se os
canteiros nos meses de janeiro e fevereiro, realiza-se o plantio das mudas entre os
meses de março e abril e após 20 a 40 dias é colocado o mulching (SHIMIZU, 2005).
42
(a) (b)
Figura 2.9 Uso do mulch film de polietileno na produção de tomate (a) e pimentão
(b).
Fonte: Eletro Plastic, 2009.
Atualmente, a cultura do morango vem se desenvolvendo lucrativamente por
todo o mundo com uma área total plantada, durante o período de 2004, de 247.830
ha, que gerou uma produção de 2.544.030 toneladas de frutas, com destaque para
os Estados Unidos (1.004.160 t/ano), Espanha (288.100 t/ano), Coréia do Sul
(202.500 t/ano) e Japão (198.200 t/ano), que são os principais países produtores. O
Brasil, apesar de não figurar entre os principais produtores mundiais, apresenta uma
área representativa de pelo menos 3.500 hectares plantados em todo o território
(DUARTE FILHO; ANTUNES; PÁDUA, 2007).
A expansão da produção de morangos e consequentemente da utilização do
mulch na cobertura do solo vêm despertando o interesse de alguns países em
relação ao volume de materiais plásticos utilizados. Em particular a União Européia
tem dado um grande apoio à substituição de filmes plásticos convencionais na
agricultura através de programas específicos como o ‘‘Environmentally friendly
mulching and low tunnel cultivation’’ (BRIASSOULIS, 2006; SCARASCIA-
MUGNOZZA et al., 2006). No Brasil não há notícia de apoio para o desenvolvimento
destas áreas de aplicação.
A fruticultura é uma atividade de grande importância social e econômica,
sendo geradora de divisas para a economia. A cultura da goiaba tem apresentado
amplas possibilidades de consumo nos mercados interno e externo, integrando
43
importantes projetos comerciais de fruticultura no Brasil. O Brasil possui uma área
total cultivada com goiaba de 15.069 ha e produção de aproximadamente 316.000 t.
Quando a produção é voltada para o mercado de fruta fresca, é essencial que
os frutos apresentem boa aparência externa e interna para atrair os consumidores. O
ensacamento das frutas é uma prática fitossanitária eficaz e vem sendo utilizada
desde a década de 60, principalmente para frutas como pêssego, pêra, ameixa e
goiaba. Essa prática aliada a outras técnicas pode, no futuro, facilitar a produção de
frutas orgânicas (FAORO, 2003).
Os materiais mais utilizados são os sacos de papel-manteiga, sacos de papel
encerado e o tecido não tecido de polipropileno (TNT), também conhecido como
agrotêxtil. Conforme a norma NBR-13370, o não-tecido é uma estrutura plana,
flexível e porosa, constituída de uma manta de fibras ou filamentos, orientados
direcionalmente ou ao acaso, consolidados por processo mecânico (fricção) e/ou
químico (adesão) e/ou térmico (coesão) e combinações destes.
O ensacamento da goiaba de mesa deve ser realizado após o desbaste dos
frutos, onde os frutos remanescentes são protegidos com os sacos de
aproximadamente 15x12 cm, os quais são presos no pedúnculo do fruto ou no ramo
que o sustenta, por meio de um fitilho vegetal ou arame fino (ROSA, 2002).
No Brasil, não foram encontradas informações a respeito do destino final dos
sacos utilizados na proteção de frutas de mesa como a goiaba. Desta forma, torna-
se importante à utilização de filmes biodegradáveis como uma alternativa prática que
venha a reduzir o volume de material não biodegradável gerado por esta atividade.
As plantas medicinais vêm adquirindo grande importância no mundo e no
Brasil, com geração de emprego e renda. A indústria fitoterápica mundial movimenta
cerca de US$ 14 bilhões, ou seja, 5% dos US$ 280 bilhões que circulam no mercado
global de medicamentos sintéticos (SOARES, 2002). No Brasil, estima-se que 82%
da população brasileira façam uso de produtos a base de ervas, sendo que o setor
fitoterápico movimenta anualmente R$ 1 bilhão em toda a sua cadeia produtiva e
emprega mais de 100 mil pessoas (ABIFISA, 2008).
Entre as plantas de interesse da flora medicinal brasileira, pode-se citar a
Pfaffia glomerata, conhecida como fáfia, ginseng do pantanal ou ginseng brasileiro,
considerada como sucessora do ginseng verdadeiro. De acordo com Ferreira (1998)
a fáfia produzida no Brasil é exportada principalmente para o Japão e os Estados
44
Unidos, sendo que o mercado brasileiro absorve quase toda a produção, não se
comercializando mais por falta de matéria-prima.
O exemplo do que acontece com inúmeras espécies de interesse medicinal e
agronômico, a propagação vegetativa é feita por estaquia em sacos de polietileno de
baixa densidade, contendo substrato apropriado.
O substrato usado na propagação via estaquia assume papel relevante no
processo de enraizamento, devendo procurar atender às necessidades do processo
de iniciação das raízes adventícias e seu posterior crescimento (KOMISSAROV,
1969). Segundo Hartmann e Kester (1990), o substrato ideal deve possuir, quanto a
características físicas, ótimas condições de aeração, alta capacidade de retenção de
água, bem como boa drenagem. Para formação das mudas de fáfia, várias misturas
de substrato são sugeridas como solo + casca de arroz carbonizada, areia + solo +
casca de arroz carbonizada (NICOLOSO; FORTUNATO; FOGAÇA, 1999) e
substrato comercial Plantmax (NASCIMENTO et al, 2007).
A utilização de sacos biodegradáveis na produção de mudas de fáfia pode ser
uma boa alternativa na melhoria do manejo, onde as mudas prontas para o plantio
no solo não sofreriam danos ao serem retiradas dos saquinhos para serem
transplantadas no solo e as embalagens seriam degradadas juntamente com o
fototerápico. No Brasil, não foi encontrado nenhum trabalho publicado com a
utilização direta da embalagem no solo, durante o transplante de mudas.
45
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CAPÍTULO 3 - DESENVOLVIMENTO DE FILME BIODEGRADÁVEL
PARA PRODUÇÃO DE MORANGOS
(BILCK, A.P.; GROSSMANN, M.V.E.; YAMASHITA, F. Biodegradable mulch films for
strawberry production. Polymer Testing, v.29, p. 471-476, 2010.)
RESUMO
Para a produção de morangos de qualidade, práticas como a cobertura do
solo e a irrigação são fundamentais. O objetivo deste trabalho foi desenvolver filmes
biodegradáveis pelo processo de extrusão, a partir de blendas amido de mandioca e
polibutileno adipato co-tereftalato (PBAT), nas cores branca e preta, para serem
aplicados como cobertura de solo na produção de morangos. Os filmes foram
avaliados quanto as suas propriedades mecânicas, permeabilidade ao vapor de
água, isotermas de sorção e gramatura. A massa fresca média dos frutos foi
quantificada para comparar as possíveis diferenças entre o filme comercial e os
filmes biodegradáveis. Os filmes de PBAT apresentaram pequenas fissuras na sua
estrutura após cinco semanas de colocação no solo e após oito semanas tiveram
redução da resistência máxima à tração, alongamento na ruptura e sorção de água,
porém estas alterações nas propriedades dos filmes não influenciaram na qualidade
e na massa fresca dos frutos.
Palavras-chave: amido, Ecoflex
®
, poli(butileno adipato-co-tereftalato), extrusão.
3.1 INTRODUÇÃO
O morangueiro pertence à família Rosaceae, ao gênero Fragaria e possui
cerca de 18 espécies e 4 híbridos, sendo o híbrido Fragaria x ananassa Duch, o
mais cultivado atualmente (SILVA et al., 2007). A produção brasileira de morangos é
de aproximadamente 100 mil toneladas/ano, sendo os Estados de Minas Gerais,
58
São Paulo e Rio Grande do Sul os principais produtores, representando 80% da
produção nacional (EMBRAPA, 2009).
No cultivo do morangueiro, a cobertura do solo (mulch film) e a irrigação são
práticas fundamentais para obtenção de elevadas produtividades (PASSOS, 1997).
A aplicação da cobertura tem como finalidade controlar ou aumentar a temperatura
do solo, manter a umidade, melhorar a eficiência e absorção de água e de
fertilizantes, reduzir a germinação de ervas daninhas e, principalmente, manter a
qualidade dos frutos até o final da produção, evitando o contato direto dos frutos
com o solo (KIJCHAVENGKUL et al., 2008). Os filmes pretos de polietileno são os
mais utilizados no cultivo do morangueiro, no Estado de São Paulo (GROPPO e
TESSARIOLI NETO, 1991), e os transparentes, têm sido utilizados com sucesso
para várias cultivares e locais no mundo (VOTH, 1972; VOTH e BRINGHURST,
1990).
Estes filmes plásticos aplicados na agricultura podem constituir um sério
problema ambiental, pois devido ao elevado peso molecular e as propriedades
hidrofóbicas do polietileno, possuem alta estabilidade química, levando em média
100 anos para se decomporem totalmente (RUTIAGA et al., 2005).
No Brasil, não existem estudos sobre o impacto ambiental desses materiais
no solo e quais as formas de descarte, entretanto, pela área cultivada, pode-se
considerar que a quantidade de plástico empregada não é desprezível. Na Europa,
apenas uma parte destes filmes é reciclada, a maior parte é deixada na terra, o que
causa uma contaminação irreversível do solo e possível contaminação da produção,
ou é queimada, liberando substâncias nocivas no ar. Estes procedimentos ocorrem
devido ao alto custo da mão de obra para retirada correta dos filmes após o termino
da colheita e a falta de um sistema economicamente viável de descarte
(BRIASSOULIS, 2006). Outro agravante é que estes filmes são de difícil reciclagem
devido a grande quantidade de matéria orgânica aderida ao material. Estes
problemas podem ser solucionados se os filmes passarem a ser confeccionados a
partir de polímeros biodegradáveis.
Desta forma, o objetivo deste trabalho foi desenvolver filmes biodegradáveis
pelo processo de extrusão, para aplicação como cobertura do solo (mulch film) para
produção de morangos.
59
3.2 MATERIAL E MÉTODOS
3.2.1. Material
Foram utilizados amido de mandioca nativo (Indemil, Brasil) e glicerol
comercial (Dinâmica, Brasil) para a produção do amido termoplástico. O polímero
biodegradável utilizado foi o polibutileno adipato co-tereftalato (PBAT), produzido
pela Basf (Alemanha) com nome comercial de Ecoflex
®
7011 e, para os filmes
pretos, foi utilizado o pigmento Sicopal Black
®
K0095 (Anexo A), também produzido
pela Basf (Alemanha).
Para comparação com os filmes biodegradáveis foi adquirida, da Electro
Plastic (Brasil), uma cobertura de polietileno, com uma face preta e a outra branca,
com o nome comercial Agroplás
®
.
3.2.2. Preparo dos filmes biodegradáveis
Os filmes foram produzidos pelo processo de extrusão, com uma extrusora de
laboratório marca BGM modelo EL-25 composta por rosca com diâmetro de 25 mm;
caixa de alimentação com refrigeração a água; acionamento por motor de 10 CV
com inversor de freqüência; 4 zonas de aquecimento; sistema com ar interno para
formação do balão e anel de ar externo para resfriamento para formar filmes com
diâmetro de 300 - 350mm; 2 bobinas de acionamento pneumático; controladores e
indicadores de temperatura digital microprocessado controle proporcional integral
derivativo (PID) das zonas de aquecimento e refrigeração da torre de resfriamento; e
granulador com regulador de velocidade.
O amido termoplástico (ATp) foi produzido pela mistura de amido de
mandioca e glicerol, sendo utilizados 25g de glicerol para cada 75g de amido. Essa
mistura foi extrusada e peletizada e em seguida misturada na proporção de 30%
ATp + 70% de PBAT para a formulação do filme biodegradável branco (FBB). No
caso do filme biodegradável preto (FBP) foram adicionados 2% de pigmento em
relação à mistura ATp+PBAT. Os pellets de mistura foram reprocessados duas
vezes e em seguida extrusados para formação de filme pela técnica de balão (Anexo
B).
60
3.2.3. Aplicação dos filmes na cobertura de solo para a produção de morangos
A cobertura do solo foi feita com filme o biodegradável branco (FBB), filme
biodegradável preto (FBP) e como controle, foi utilizada a cobertura de polietileno
(FCPB), com espessuras de 123 (± 12); 218 (± 22) e 25 (± 1) µm, respectivamente.
O experimento foi realizado em plantação comercial de morangos localizada
na cidade de Londrina (latitude 23°22’S, longitude 51°10’W e altitude 585m), no
período de abril a julho de 2008. Os canteiros foram montados a céu aberto em
latossolo vermelho argiloso (pH 5,7; matéria orgânica 53,6 g/dm
3
), com 1,2 m de
largura, 0,15m de altura e espaçados entre si em 0,8m. Utilizou-se um sistema de
irrigação por aspersão e por gotejamento, sendo as mangueiras distribuídas no
canteiro antes da colocação dos filmes. No início do mês de abril, as mudas de
morango cultivar Ventana foram transplantadas nos canteiros com espaçamento de
40 cm (Anexo C). Após 30 dias, o FBB, FBP e o FCPB foram colocados no solo, de
forma que todo o canteiro ficasse coberto, com abertura somente para as mudas de
morangueiro (Anexo C). O delineamento estatístico foi de blocos ao acaso, com
duas plantas por parcela e quatro repetições para cada tratamento.
Durante o experimento, a irrigação foi feita diariamente conforme as
necessidades hídricas, a fertirrigação e o tratamento fitossanitário para o controle de
fungos e ácaros também foi feito de acordo com as necessidades da lavoura. A
partir da quarta semana da colocação dos filmes (junho), começaram as coletas dos
frutos, que já estavam no ponto de maturação comercial. A coleta foi feita duas
vezes por semana, no ponto de maturação comercial onde foi quantificada a massa
fresca média dos frutos (g/fruto) dos tratamentos com o filme comercial e com os
filmes biodegradáveis.
A quantificação dos frutos foi feita até o final do mês de julho, completando
dois meses da colocação dos filmes no solo. Os filmes foram retirados do solo,
limpos e armazenados para análises posteriores.
Durante o experimento, os dados de temperatura e precipitação média foram
obtidos mensalmente através do Sistema de Monitoramento Agro Climático do
Instituto Agronômico do Paraná (IAPAR - Londrina).
61
3.2.4 Caracterização dos filmes
Propriedades mecânicas
As propriedades mecânicas de tração foram determinadas em um
texturômetro Stable MicroSystems (modelo TATX2i, Inglaterra), de acordo com a
metodologia da American Society for Testing and Material (ASTM D882-00, 2001),
com algumas modificações. As amostras foram cortadas nas dimensões de 70 mm
de comprimento e 7 mm de largura e condicionadas por 48 horas, à temperatura de
25C e 64,5% de umidade relativa de equilíbrio. A distância entre as garras foi de 30
mm e a velocidade de tração de 0,8 mm/s. As propriedades determinadas foram
resistência máxima a tração na ruptura (MPa), alongamento na ruptura (elongação)
(%) e módulo Young ou de elasticidade (MPa).
Os testes de perfuração foram realizados para determinar a força (N) e a
deformação (mm) das amostras de acordo com procedimentos descritos por
SARANTÓPOULOS et al. (2002), com algumas modificações. Os filmes com
diâmetros de 60 mm foram fixados sobre uma base circular (20 mm) do
texturômetro, e uma sonda cilíndrica de 5 mm de diâmetro foi forçada, com
velocidade de 1 mm/s, perpendicularmente sobre a superfície do filme. Curvas de
força versus deformação (na ruptura) foram registradas, sendo que a força
corresponde ao ponto máximo da curva na deformação e à distância no ponto de
máxima força. Foram realizadas 10 medidas para cada amostra.
3.2.4.2 Permeabilidade ao Vapor de Água
A permeabilidade ao vapor de água (PVA) foi determinada,
gravimetricamente, de acordo com método ASTM E96-00 (2000). Os filmes foram
condicionados por 48 horas, à temperatura de 25ºC e 64,5% de umidade relativa de
equilíbrio. Os filmes foram fixados na abertura circular (60 mm) da cápsula de
permeabilidade, através do emprego de cera de vedação, de modo a garantir que a
migração de umidade ocorra exclusivamente através do filme. Dentro das cápsulas
colocou-se a solução salina de menor umidade relativa e as amostras foram
condicionadas em dessecador contendo a solução saturada de maior umidade
relativa à 25ºC. As soluções saturadas utilizadas propiciaram gradiente de umidade
62
relativa de 33% (0-33%, 33-64% e 64-97%). Foram feitas pesagens sucessivas, em
intervalos de tempo regular de 12 horas, até a obtenção de uma taxa constante de
ganho de massa num período de 8 dias. O ganho de massa (g) foi graficado em
função do tempo de análise (dia) e, da reta obtida por regressão linear no regime
constante, foi determinado o coeficiente angular (g/t), e calculada a taxa de
permeação ao vapor de água (TPVA). Em seguida foi determinada a permeabilidade
ao vapor de água (PVA).
3.2.4.3 Isotermas de Sorção
Amostras de 20 x 20 mm foram desidratadas por 4 semanas em dessecador
contendo CaCl
2
, que mantém 0% de umidade relativa de equilíbrio (URE). Após
esse período as amostras foram condicionadas em potes herméticos contendo
diferentes soluções saturadas de sais LiCl, MgCl
2
, K
2
CO
3
, Mg(NO
3
)
2
, Na(NO
2
), NaCl,
KCl, BaCl
2
e K
2
SO
4
com as respectivas URE (11,3%, 32,8%, 42,3%, 52,9%, 65,4%,
75,3%,84,3%,90,3% e 97,3%).
Os potes contendo os filmes foram armazenados em estufa incubadora tipo
B.O.D por 1 semana a 22ºC. Após este período as amostras tiveram sua umidade de
equilíbrio (% base seca) determinada gravimetricamente pelo método de secagem
em estufa a 105°C por 24h, em triplicata (AOAC, 1995). Em seguida foram
construídas as curvas de sorção de água para os filmes e pode-se observar o
comportamento dos mesmos.
3.2.4.4 Gramatura
A gramatura dos filmes foi determinada pela média aritmética da relação
massa/área (g/m
2
) de 5 amostras com dimensões de 100x100 mm e a massa das
amostras foi determinada em balança analítica (SARANTÓPOULOS et al., 2002).
63
3.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Nos meses de maio, junho e julho de 2008 os valores de temperatura média
foram de 19, 18 e 17°C e precipitação de 85, 30 e 3 0 mm, respectivamente.
Durante o período em que os filmes ficaram expostos às variações climáticas
de temperatura, umidade, radiação solar e também outros fatores externos como
irrigação e tratamento fitossanitário, foi observado que o FBB e o FBP apresentaram
pequenas fissuras (“crackle”) na sua estrutura após cinco semanas no solo (Figura
3.1), sendo que no FCPB, nenhuma alteração foi observada. Os autores
KIJCHAVENGKUL et al., (2008), também observaram este fenômeno em filmes de
PBAT branco e preto, usado para cobertura de solo na produção de tomates, onde o
filme branco apresentou estas fissuras já nas duas primeiras semanas e no preto
após oito semanas.
O FBB não foi eficiente para o controle de plantas invasoras. A partir da
terceira semana foi observado o desenvolvimento de ervas daninhas como a tiririca
(Cyperus rotundus), a qual chegou a deslocar o filme para formação da parte aérea.
O FBP e o FCPB impediram o desenvolvimento de plantas invasoras. Segundo
TSEKLEEV et al., (1993), o filme transparente permite a passagem de 50% de
radiação ultravioleta (220-380 nm), enquanto os filmes pretos impedem a sua
passagem. Somente nas faixas de ondas curtas (780-2.500 nm) e longas (>2.500
nm) do infravermelho, ocorre a transmissão de ondas nos filmes pretos (27,7 e
12,2% respectivamente).
Figura 3.1. Filme biodegradável branco (FBB) (a), Filme biodegradável preto (FBP)
(b) e filme de polietileno controle (FCPB) (c), após 5 semanas
(a) (b) (c)
64
As médias da massa fresca dos frutos (g/fruto) no período de colheita não
apresentaram diferença significativa entre si. Os valores foram de 22,1 (±9,0) g/fruto
nas plantas onde foi aplicado o FBB, 22,1 (±8,6) g/fruto naquelas com FBP e 19,9
(±7,2) g/fruto no FCPB. O tratamento com FBB não apresentou diferença no aspecto
visual e na massa fresca dos frutos quando comparado com o filme de polietileno,
usado na maioria das lavouras para a produção de morangos. Apesar do FBB não
ter sido eficiente no controle de ervas daninhas, devido a sua transparência, o uso
deste filme como cobertura de solo também não alterou a qualidade dos frutos e a
massa fresca média, quando comparado com os filmes FBP e FCPB.
3.3.1 Propriedades mecânicas
As propriedades mecânicas dos filmes foram analisadas antes da colocação
no solo (tempo zero) e após a sua retirada com oito semanas. Os filmes
biodegradáveis e o polietileno antes da aplicação apresentaram boas características
de homogeneidade e manuseabilidade, sem propensão ao rasgamento. Os filmes de
PBAT após as 8 semanas estavam mais frágeis, rígidos e com fissuras. Já o filme de
polietileno, após a aplicação, estava semelhante ao filme inicial, maleável sem
fissuras.
Em relação à resistência máxima a tração, elongação e módulo de Young, o
FBB e FBB antes da aplicação não apresentaram diferença significativa entre si
(p<0,05%) (Tabela 3.1), entretanto o filme de polietileno apresentou maior
resistência à tração, menor elasticidade (elongação) e menor rigidez (módulo de
Young), se comparado com os filmes biodegradáveis.
65
Tabela 3.1 Propriedades mecânicas dos filmes antes da colocação no solo (tempo
zero).
Filme Resistência máxima à
tração na ruptura
(MPa)
Alongamento
na ruptura
(%)
Módulo de
Young
(MPa)
FBB 8,4 b (±1,1) 537 a (± 89) 48,6 a (±4,0)
FBP 6,1 b (±1,6) 530 a (±102) 40,1 a (±5,8)
FCPB 25,8 a (±8,4) 336 b (±159) 10,9 b (± 0,4)
a,b Médias com letras diferentes na mesma coluna indicam diferença ao nível de 0,05 pelo teste de
Tukey.
Filme biodegradável branco (FBB); Filme biodegradável preto (FBP); Filme controle de polietileno
(FCPB).
Após as 8 semanas no solo o FBB e o FBP (Tabela 3.2 e Anexo ) perderam
aproximadamente a metade da resistência à tração e diminuíram mais de 120 vezes
o alongamento na ruptura, se comparado com o tempo zero. O módulo de Young
nos filmes biodegradáveis aumentou cerca de 50%, confirmando o aumento da
rigidez e da fragilidade dos filmes que foi observado após a retirada do solo. As
variações de temperatura, umidade, radiação solar, irrigação foram os principais
fatores responsáveis pelas alterações nas propriedades mecânicas dos filmes
biodegradáveis.
Tabela 3.2 Propriedades mecânicas dos filmes após 8 semanas no solo.
Filme Resistência máxima a
tração na ruptura
(MPa)
Alongamento
na ruptura
(%)
Módulo de
Young
(MPa)
FBB 3,9
b
(±0,8) 4,4
b
(±2,0) 98,1
a
(±15,1)
FBP 2,8
b
(±0,9) 3,5
b
(±1,3) 77,1
b
(±14,3)
FCPB 20,8
a
(±6,7) 312
a
(±110) 117,6
a
(±16,3)
a,b
Médias com letras diferentes na mesma coluna indicam diferença ao nível de 0,05 pelo teste de
Tukey.
Filme biodegradável branco (FBB); Filme biodegradável preto (FBP); Filme controle de polietileno
(FCPB).
66
KIJCHAVENGKUL et al. (2008), trabalhando com filmes de PBAT branco,
preto e o filme de polietileno obtiveram resultados semelhantes, onde os filmes
tiveram perda de resistência e elongação a partir da segunda semana no solo.
O filme de polietileno teve cerca de 20% de perda na resistência à tração e
aumentou cerca de 90% o módulo de Young, porém a variação no alongamento na
ruptura não foi significativa (p<0,05) após a retirada do filme do solo. Não
apresentou fissuras, nem propensão ao rasgamento, podendo permanecer no solo
até o final do período da produção de morangos, que no Estado do Paraná pode se
estender até o mês de setembro.
Os resultados de perfuração dos FBB, FBP e FCPB no tempo zero e após 8
semanas no solo podem ser observados na Tabela 3.3. O FBB apresentou maior
resistência (força máxima na perfuração) antes e depois de 8 semanas no solo (26,7
e 15,8N), comparando com FBP (9,1 e 6,6N) e o FCPB (8,2 e 7,2N). Após a
aplicação o FBB perdeu 40% da sua resistência, enquanto os FBP e o FCPB não
tiveram redução significativa (p<0,05).
Tabela 3.3 Teste de perfuração dos filmes no tempo zero e após 8 semanas no solo.
Força máxima na
perfuração
(N)
Deformação na perfuração
(mm)
Filme
Tempo zero
8 semanas Tempo zero 8 semanas
FBB 26,7
a
(±2,4)
15,8
b
(±3,5) 18,8
a
(±0,9) 6,5
b
(±1,8)
FBP
9,1
a
(±1,9)
6,6
a
(±1,2) 17,8
a
(±1,1) 5,6
b
(±0,2)
FCPB 8,2
a
(±0,3) 7,2
a
(±0,1) 19,6
a
(±1,4) 18,3
a
(±0,2)
a,b
Médias com letras diferentes na mesma linha indicam diferença ao nível de 0,05 pelo teste de
Tukey.
Filme biodegradável branco (FBB); Filme biodegradável preto (FBP); Filme controle de polietileno
(FCPB).
A deformação dos filmes antes da aplicação (tempo zero) não apresentou
diferença significativa, porém após a aplicação, o FBB e FBP tiveram uma redução
na deformação de aproximadamente 65% e 70%, respectivamente, indicando a
fragilização e o aumento da rigidez dos filmes após a colocação no solo.
67
3.3.2 Permeabilidade ao Vapor de Água
Na cobertura do solo, a diminuição da perda de água é um aspecto positivo,
principalmente porque permite a utilização de turnos de regas mais longos,
economizando água. (VANDERWEKEN; WILCOX-LEE, 1988; STRECK;
SCHNEIDER; BURIOL, 1994).
Os dados de permeabilidade ao vapor de água (PVA) dos filmes são
mostrados na Tabela 3.4. Os valores de PVA do FBB e FBP foram da ordem de
2,3x10
-6
g/m.Pa.dia sob gradiente de 0-33% e 8,4x10
-6
g/m.Pa.dia sob gradiente de
64-97%.
Tabela 3.4 Permeabilidade dos filmes no tempo zero e após 8 semanas no solo.
Permeabilidade ao vapor de água (x10
6
)
(g/m.Pa.dia)
Filme
Gradiente de
URE (%)
Tempo zero 8 semanas
FBB 0 - 33
33 - 64
64 - 97
2,29
a, C
(±0,46)
4,22
a, B
(±0,23)
7,92
a, A
(±0,27)
2,51
a, B
(±0,27)
4,45
a, B
(±0,17)
8,34
a, A
(±1,21)
FBP 0 - 33
33 - 64
64 - 97
2,50
a, C
(±0,11)
4,72
a, B
(±0,20)
8,36
a, A
(±0,41)
2,54
a, B
(±0,10)
4,77
a, B
(±0,93)
8,11
a, A
(±0,04)
FCPB 0 - 33
33 - 64
64 - 97
0,01049
a, D
(±0,012)
0,02125
a, D
(±0,002)
0,07633
a, D
(±0,020)
0,01060
a, C
(±0,010)
0,02206
a, C
(±0,006)
0,07851
a, C
(±0,011)
a, b
Médias com letras minúsculas diferentes na mesma linha indicam diferença ao nível de 0,05 pelo
teste de Tukey.
A, B
Médias com letras maiúsculas diferentes na mesma coluna indicam diferença ao nível de 0,05
pelo teste de Tukey.
Filme biodegradável branco (FBB); Filme biodegradável preto (FBP); Filme controle de polietileno
(FCPB).
68
A PVA de amido termoplástico (ATp) puro e de PVA são maiores quando
comparado com outros materiais como PVC e polietileno (PETERSEN; NIELSEN;
OLSEN, 2001). COSTA (2008) produziu filmes por extrusão de ATp puro e obteve os
valores de PVA de 8,43; 12,31 e 28,56 x10
-6
g/m.Pa.dia sob os gradientes de URE
(∆URE) de 0-33% e 33-64% e 64-97%, respectivamente. Os valores de PVA dos
filmes de PBAT e polietileno não apresentaram diferença significativa entre o tempo
zero e 8 semanas, indicando que a permeabilidade dos filmes se manteve constante
durante todo o experimento, apesar das propriedades mecânicas dos filmes
biodegradáveis terem se alterado em função do tempo.
As permeabilidades do FBB e FBP apresentaram diferença significativa entre
si, tanto no tempo zero como após 8 semanas, onde houve aumento da PVA com o
aumento dos valores absolutos da umidade relativa nos 3 gradientes de ∆URE. Para
o FBB e FBP após 8 semanas não houve diferença significativa da PVA sob ∆URE
de 0-33% e 33-64%, porém a PVA aumentou sob ∆URE de 64-97%.
De acordo com MULLER, YAMASHITA e LAURINDO (2008); COSTA (2008)
e SAKANAKA (2007), a PVA dos filmes contendo amido termoplástico aumenta com
o aumento da ∆URE devido ao inchamento excessivo na matriz polimérica, que dá
um incremento na difusão das moléculas de água diminuindo as propriedades de
barreira.
A PVA do filme de polietileno não apresentou diferença significativa no tempo
zero e após 8 semanas no solo e também não houve diferença em função dos
∆URE. Este comportamento é característico dos filmes de polietileno, que
apresentam boa estabilidade química, são inertes e altamente hidrofóbicos.
A permeabilidade ao vapor de água do filme de polietileno foi menor que nos
filmes biodegradáveis, cerca de 250 vezes nos gradientes de URE (0-33 e 33-64%)
e 100 vezes no gradiente de URE (64-97%). Os filmes de polietileno e policloreto de
vinila (PVC), normalmente utilizados na agricultura apresentam baixa permeabilidade
ao vapor de água, reduzindo as perdas de umidade por evaporação, aumentando a
eficiência da utilização da água (BHELLA, 1988). Apesar da PVA dos filmes
biodegradáveis serem maior que do filme de polietileno, esta diferença não
influenciou a massa fresca (g/fruto) dos frutos.
69
3.3.3 Isotermas de sorção de água
As isotermas de sorção dos filmes fornecem informações quanto à sua
higroscopicidade sob diferentes umidades relativas. Como se observa na Figura 3.2,
a umidade (g de água/g de massa seca) dos filmes manteve-se aproximadamente
constante para todos os filmes até a URE de 60%. Os filmes FBBa e FBPa (antes da
aplicação no solo) tiveram maior ganho de umidade, chegando a 0,34 e 0,31g/g sob
97% URE.
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
10 30 50 70 90
Umidade relativa de equilíbrio (%)
água / m.seca (g/g)
gg
FBB antes FBB depois FBP antes
FBP depois FCPB antes FCPB depois
Filme biodegradável branco (FBB); Filme biodegradável preto (FBP); Filme controle de polietileno
(FCPB).
Figura 3.2 Isotermas dos FBB, FBP e FCPB antes e depois da aplicação no solo
O comportamento da isoterma dos filmes de PBAT foi semelhante ao dos
filmes produzidos por COSTA (2008), em que o filme com 50% de PBAT apresentou
0,25 g/g e por ALVES (2007) que obteve 0,27 g/g para os filmes com 70% de PBAT,
ambos a URE de 90%. Para filmes de amido de mandioca com 20 e 40% de glicerol,
MALI et al. (2005) mostraram que o valor de umidade relativa crítico foi de 75%, no
70
entanto BERTUZZI et al. (2007), para filmes com alto teor de amilose, obteve valor
próximo a 70%.
O ganho de umidade dos filmes biodegradáveis após a aplicação no solo foi
menor do que antes da aplicação. O FBBd (após 8 semanas) manteve a umidade
praticamente constante em torno de 0,015 g/g e o FBPd em torno de 0,009 g/g até a
URE de 60%, aumentando para 0,035 g/g e 0,02 g/g, respectivamente, nas URE
acima de 60%. A redução da hidrofilicidade dos filmes após a aplicação no solo
provavelmente foi devido ao rearranjo das cadeias de amido e PBAT, ao ficarem
expostos a variação de temperatura, umidade e radiação solar. De acordo com
KIJCHAVENGKUL et al. (2008), a fotodegradação e a formação de ligações
cruzadas são os principais responsáveis pelas mudanças na estrutura, perda de
resistência e aumento da fragilidade dos filmes. Segundo CHANDRA e RUSTGI
(1998), na presença da luz ultravioleta pode ocorrer oxidação, diminuindo a
estabilidade dos filmes.
Os filmes de polietileno (FCPB) tiveram pouco ganho de umidade antes da
aplicação (0,01g/g) e depois (0,009 g/g) e foram praticamente constantes sob todas
as URE. A maioria dos filmes plásticos usados na agricultura para construção de
estufas de solarização, casas de vegetação e na cobertura do solo possui aditivos
estabilizadores de luz ultravioleta a fim de reduzir os danos aos filmes mantendo a
sua estabilidade. Estes aditivos se ligam aos radicais livres liberados pela luz
ultravioleta, impedindo que causem danos aos polímeros prolongando a vida útil dos
filmes (BARROS et al., 2004).
3.3.4 Gramatura
Os filmes biodegradáveis e de polietileno apresentaram diferentes
gramaturas, tanto antes da colocação no solo (tempo zero) como após 8 semanas
(Tabela 3.5). A gramatura do FBB foi o que apresentou o maior valor e o FCPB o
menor. As diferenças nas gramaturas dos filmes podem ser explicadas devido às
diferenças na estrutura, na espessura e principalmente na sua composição.
A gramatura do FBB foi de 224,6 g/m
2
no tempo zero e 144,2 g/m
2
após 8
semanas, correspondendo a uma redução de 36% em relação à gramatura inicial, e
71
o FBP, 131,5 e 125,6 g/m
2
, respectivamente, ou seja, uma redução de 4,5%. Esta
redução da gramatura foi ocasionada pela perda de massa do filme devido à
fotodegradação e biodegradação, pois os filmes estavam expostos diretamente à luz
solar e em contato com o solo.
Tabela 3.5 Gramatura dos filmes antes (tempo zero) e após 8 semanas no solo.
Gramatura (g/m
2
) Filme
Tempo zero 8 semanas
FBB 224,6
a, A
(±0,2) 144,2
b, A
(±0,1)
FBP 131,5
a, B
(±0,1) 125,6
b, B
(±1,2)
FCPB 23,1
a, C
(±0,2) 22,9
a, C
(±0,1)
Filme biodegradável branco (FBB); Filme biodegradável preto (FBP); Filme controle de polietileno
(FCPB).
a,b
Médias com letras minúsculas diferentes na mesma linha indicam diferença ao nível de 0,05 pelo
teste de Tukey.
A, B, C
Médias com letras maiúsculas diferentes na mesma coluna indicam diferença ao nível de 0,05
pelo teste de Tukey.
O FCPB teve os valores de gramatura menores, em torno de 23 g/m
2
e sem
diferença significativa no tempo zero e depois da aplicação no solo. A maioria dos
filmes de polietileno usados como cobertura do solo, possui estabilizadores de luz
UV, baixa permeabilidade ao vapor de água e baixa sorção de água, fatores que
dificultam a perda de massa e a degradação por microrganismos.
3.4 CONCLUSÕES
Os filmes de PBAT foram eficientes como cobertura de solo para produção de
morangos, pois a qualidade e a massa fresca média dos frutos não apresentaram
diferença quando comparado com o filme de polietileno. Houve a germinação e o
desenvolvimento de ervas daninhas no canteiro onde foi usado o FBB, devido a sua
transparência. As propriedades mecânicas dos filmes de PBAT apresentaram
alterações após 8 semanas no solo e houve uma redução da gramatura, devido às
variações de temperatura, umidade e radiação solar que podem ter sido
72
responsáveis pela biodegradação, formação de ligações cruzadas e fotodegradação
dos filmes biodegradáveis.
3.5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Analysis of AOAC international. 16
th
ed. Vol.2 Washington (USA): AOAC, 1995.
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real field conditions. Polymer Degradation and Stability, v.91, p.1256-1272, 2006.
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Londrina, Londrina.
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2007. Tese de doutorado (Doutorado em Ciência de alimentos) – Universidade
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n.6,p.985-988, 1988.
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p.378-80, 1972.
VOTH, V.; BRINGHURST, R.S. Culture and physiologycal manipulation of california
strawberries. HortScience, Alexandria, v.25, n.8, p.889-92, 1990.
76
ANEXO A
Data sheet on product safety
® = registered trademark of BASF
Aktiengesellschaft, unless noted otherwise.
Sicopal® Black K 0095
CAS number
12737-27-8
EINECS number
235-790-8
Description
chromium iron brown, (Fe,Cr)2O3
Colour Index
Pigment Brown 29 / 77500
Chemical nature
Sicopal® Black K 0095 is a spinel pigment
based on chromium[III] and iron oxides. It is
practically insoluble; the heavy metal oxides
are absorbed by the spinel lattice.
Toxicology
In animal studies, chromium iron brown
pigments did not display acute toxicity. No
acute irritant effect was shown in tests to
determine the acute irritation of skin and
mucous membranes. Their insolubility in water
makes them non-bioavailable.
Ecology
Since Sicopal® Black K 0095 is practically
insoluble in water, itdoes not pose a hazard to
the environment. It can be
removedmechanically from effluents. On
controlled dumpsites, no dissolvedheavy
metals are released into the seepage water.
Duringincineration of articles colored with it,
Sicopal® Black K 0095 isrecovered in its
original form from the residual ash.
Water hazard classification
no hazard to waters (VwVwS of July 27, 2005,
annex 1) (Germany)
Labeling
Labeling according to the German Ordinance
on dangerous substances or corresponding
EU directives: no labeling required.
Dangerous goods
classification
not hazardous under transport regulation
Heavy metal contents
No lead-, cadmium-, hexavalent chromium or
mercury compounds have intentionally been
added to Sicopal® Black K 0095. Analyses of
representative standard samples have shown
that the sum of the total content of these
elements is less than 100 mg/kg and thus
below the limits laid down in the EU packaging
directive 94/62/EC and the American CONEG
model. The requirements of the EU directive
77
on electronic devices, 2002/95/EC, and the EU
directive on end-of-life vehicles, 2000/53/EC,
are met. Sicopal® Black K 0095 may contain
up to 50 mg/kg of hexavalent chromium. On
average, the content of technically
unavoidable impurities are as follows: arsenic
< 5 mg/kg lead < 30 mg/kg cadmium < 5
mg/kg mercury < 1 mg/kg copper < 10 mg/kg
selenium < 1 mg/kg On average, Sicopal®
Black K 0095 contains 47 % of iron and 23 %
of chromium.
Halogen content By recipe, Sicopal® Black K 0095 does not
contain halogens.
Food Legislation According to tests on standard samples,
Sicopal® Black K 0095 meets the purity
requirements of the following food legislations
(Type 8081) (also see Heavy metal contents):
Europe Resolution AP (89). Germany BfR
Recommendation IX, 190th information of
June 1, 1994. Italy Decreto Ministeriale of
March 21, 1973. Spain Resolucion del April
11, 1982 de la Subsecretaria de Sanidad.
France not listed in the French positive list
(Brochure No. 1227). USA not listed in the
FDA positive list (21 CFR, § 178. 3297).
Registration status
Sicopal® Black K 0095 is listed in the chemical
inventories of thefollowing countries: EU,
EINECS, Japan, METI, USA, TSCA, Korea,
ECL, Canada, DSL Australia, AICS,
Philippines, PICCS, China IECSC.
Other legislation on chemicals
Sicopal® Black K 0095 does not fall under the
provisions of the Agreement on Chemical
Weapons and does not contain any
substances that are mentioned in the German
Ordinance on the Prohibition of Certain
Chemicals (ChemVerbotsV). It is produced
without using substances that destroy ozone
(Montreal Protocol on Ozone Depleting
Substances).
78
ANEXO B
Figura B.1: Filme Biodegradável Preto (FBP)
Figura B.2: Filme Biodegradável Branco (FBB)
79
ANEXO C
Figura C.1: Plantio das mudas de morango (a); colocação da cobertura do solo de
FCPB na plantação comercial (b)
Figura C.2: Colocação da cobertura do solo com os FBB, FBP e FCPB
(
a
)
(
b
)
80
ANEXO D
Figura D.1: Curva característica da relação força de tração versus alongamento para o
FBBa e FBBd
Figura D.2: Curva característica da relação força de tração versus alongamento para o
FBPa e FBPd
FBBa
FBBd
FBPa
FBPd
81
CAPÍTULO 4 - ENSACAMENTO DE FRUTOS DE GOIABA (Psidium
guajava L.) NA PRÉ-COLHEITA COM FILMES BIODEGRADÁVEIS
RESUMO
Para a produção de goiabas de boa qualidade visando comercialização in
natura ou industrialização, práticas fitossanitárias, como o ensacamento dos frutos
na pré-colheita, tem sido usada pelos fruticultores. O ensacamento protege os frutos
principalmente do ataque de pragas como moscas-das-frutas (Anastrepha spp.) e
gorgulho (Conotrachelus psidii), eliminando ou reduzindo o uso de inseticidas e
fungicidas. O objetivo deste trabalho foi desenvolver e produzir filmes
biodegradáveis pelo processo de extrusão, a partir de blendas amido de mandioca e
poli(butileno adipato co-tereftalato) (PBAT), um poliéster biodegradável, para serem
aplicados no ensacamento de frutos de goiaba na pré-colheita. Os filmes foram
avaliados quanto as suas propriedades mecânicas, permeabilidade ao vapor de
água, isotermas de sorção e gramatura. Os frutos foram avaliados por parâmetros
físicos, químicos e de aparência. Os frutos não ensacados sofreram ataque do
gorgulho, comprometendo a aparência dos mesmos, enquanto os frutos ensacados
não foram atacados por pragas, e apresentaram aparência adequada para
comercialização e o ensacamento não interferiu no desenvolvimento e
características químicas dos frutos.
Palavras-chave: amido, Ecoflex
®
, poli(butileno adipato-co-tereflato), extrusão.
82
4.1 INTRODUÇÃO
A goiabeira pertence à família Myrtacea, originária da América Tropical e
compreende cerca de 100 gêneros e aproximadamente 3.000 espécies (PINHEIRO,
2006). A espécie de maior expressão econômica é a Psidium guajava L., que se
encontra amplamente difundida por todas as regiões tropicais e subtropicais do
mundo (RAGA, 2006). No Brasil, a goiabeira é cultivada em escala comercial em
quase todas as regiões, onde os frutos são consumidos in natura e também
destinados à indústria, para produção de sucos, polpas, compotas e sorvetes
(GOUVEIA et al., 2003). Segundo dados do Instituto Brasileiro de Frutas (IBRAF,
2009), a produção brasileira em 2007 foi de 316.301 toneladas, com destaque para
os Estados de Pernambuco (103.108 ton), São Paulo (102.965 ton), Goiás (15.565
ton) e Bahia (14.774 ton).
A goiaba ocupa posição de destaque entre as frutas devido ao seu alto teor
de vitamina C e A e também vitaminas do complexo B, como tiamina e riboflavina
além de elevados teores de fibra e açúcares totais, sendo considerada equilibrada
no que diz respeito ao valor nutricional (SOARES et al., 2007; LIMA et al., 2002).
Para a valorização da goiaba, tanto para consumo in natura como industrial
são necessárias práticas fundamentais como desenvolvimento de cultivares
adaptadas as diferenças edafoclimáticas (PEREIRA; NACHTIGAL, 2002) e uma
série de cuidados especiais como poda, irrigação, raleio e ensacamento dos frutos
(CAVALINI, 2004; KAYS, 1999). O ensacamento dos frutos é uma prática
fitossanitária muito usada pelos fruticultores que tem como objetivo proteger os
frutos principalmente do ataque de pragas como mosca-da-fruta (Anastrepha spp.),
gorgulho (Conotrachelus psidii), percevejo da verrugose (Monalonium annulipes) e
ferrugem (Puccinia psidii), na qual elimina ou reduz o uso de inseticidas e fungicidas
(LEMOS 2002); (PINHEIRO, 2006). Essa prática, junto com outras técnicas, tem
facilitado a produção de frutas orgânicas (FAORO, 2003). O ensacamento dos frutos
tem sido recomendado para diversas culturas como goiabeira (LIPP; SECCHI,
2002), pessegueiro (COELHO et al., 2009), figueira (MAZARO et al., 2005), pereira
(FAORO; MONDARDO, 2004), caquizeiro (BIASI et al., 2007) e tomateiro (JORDÃO;
NAKANO, 2002). Segundo Rivadulla (apud JORDÃO; NAKANO, 2002), além do
controle de pragas, o ensacamento dos frutos pode ter outras funções, como o
83
manejo e o controle da tonalidade da coloração para manter a uniformidade da cor.
Na Espanha, os cachos das uvas são ensacados durante o seu desenvolvimento e
recebem um selo de qualidade durante a comercialização (JORDÃO; NAKANO,
2002).
Os materiais mais empregados na produção de sacos para frutos são: papel
tipo Kraft (LIPP; SECCHI, 2002, FAORO, 2004), papel manteiga, polietileno
(MAZARO et al., 2005), polipropileno microperfurado (BIASI et al., 2007; SANTOS et
al., 2007) e tecido não tecido (TNT) (MALGARIM, 2007, COELHO et al., 2008), onde
os sacos de papel tipo Kraft e papel manteiga possuem baixa resistência mecânica e
são susceptíveis a ação da água, sendo um problema na questão das chuvas
(FAORO et al., 2004; MALGARIM, 2007). Os sacos de polietileno, polipropileno e
TNT após a sua utilização, muitas vezes são queimados liberando substâncias
nocivas no ar ou são deixados no pomar em contato direto com o solo, constituindo
um problema ambiental (RUTIAGA et al., 2005).
Polímeros biodegradáveis como ácido polilático (PLA), policaprolactona
(PCL), polihidroxialcanoatos (PHA), 3-hidroxibutirato (PHB), polihidroxibutirato-co-
valerato (PHBV) e marcas comerciais como Bioplast
, Ecoflex
, Mater-Bi
,
NatureWorks
, têm sido usados para substituição de alguns polímeros
convencionais, porém diversos desses produtos ainda possuem elevado custo e não
são produzidos no Brasil ou o são ainda em pequena escala (WANG et al., 2004;
VARGHA; TRUTER, 2005; DAVIS;SONG, 2006).
O desenvolvimento e a aplicação de filmes biodegradáveis na agricultura, em
especial para o ensacamento de frutos ainda não foi estudado no Brasil e pode se
tornar uma boa alternativa para proteger os frutos das principais pragas como as
moscas-das-frutas. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi desenvolver filmes
biodegradáveis pelo processo de extrusão para produção de sacos para frutos.
84
4.2 MATERIAL E MÉTODOS
4.2.1 Material
Foram utilizados amido de mandioca nativo (Indemil, Brasil) e glicerol
comercial (Dinâmica, Brasil) para a produção do amido termoplástico. O polímero
biodegradável utilizado foi o polibutileno adipato co-tereftalato (PBAT), produzido
pela Basf (Alemanha) com nome comercial de Ecoflex
®
7011.
Para comparação com os filmes biodegradáveis foi adquirido da empresa
Softbond (Brasil), o tecido não tecido (TNT) na cor bege claro.
4.2.2 Produção dos filmes e preparo dos sacos para o ensacamento dos frutos
Os filmes foram produzidos pelo processo de extrusão, com uma extrusora de
laboratório marca BGM modelo EL-25 composta por rosca com diâmetro de 25 mm;
caixa de alimentação com refrigeração a água; acionamento por motor de 10 CV
com inversor de freqüência; 4 zonas de aquecimento; sistema com ar interno para
formação do balão e anel de ar externo para resfriamento para formar filmes com
diâmetro de 300 - 350mm; 2 bobinas de acionamento pneumático; controladores e
indicadores de temperatura digital microprocessado controle proporcional integral
derivativo (PID) das zonas de aquecimento e refrigeração da torre de resfriamento; e
granulador com regulador de velocidade.
O amido termoplástico (ATp) foi produzido pela mistura de amido de
mandioca e glicerol, sendo utilizados 25g de glicerol para cada 75g de amido. Essa
mistura foi extrusada e peletizada e em seguida misturada nas proporções para a
formação dos filmes, sendo o filme biodegradável 30 (FB30) composto por 30% ATp
+ 70% de PBAT, filme biodegradável 50 (FB50) composto por 50% ATp + 50% de
PBAT e o filme biodegradável 70 (FB70) com 70% ATp + 30% de PBAT. Os pellets
de mistura foram reprocessados duas vezes e em seguida extrusados para
formação de filme pela técnica de balão.
85
Para o preparo dos sacos para os frutos, os filmes FB30, FB50, FB70 com
espessuras de 94 (± 20); 108 (± 14) e 82 (± 12) µm, respectivamente foram cortados
no sentido longitudinal com 20 (± 0,5) cm de altura e 15 (± 0,5) cm de largura e
termossoldados na parte inferior em uma seladora automática Micromatic (Brasil)
com temperatura de 130°C por 5 segundos (Anexo D). Em seguida os sacos foram
perfurados na parte inferior, próximo a solda com 4 furos de 0,3 cm, com auxílio de
alicate vazador.
4.2.3 Ensacamento dos frutos de goiaba
O ensacamento dos frutos foi realizado em um pomar de goiabeiras (Psidium
guajava L.) variedade 8501-1, localizado na Fazenda Escola da Universidade
Estadual de Londrina (latitude 23º20’23.45''S, longitude 51º12’32.28'', altitude de
532m e clima subtropical úmido (CWa) segundo a classificação Köeppen. O
ensacamento dos frutos foi realizado no início do desenvolvimento dos frutos,
quando os mesmos apresentaram diâmetro transversal médio de 3,5 cm (5 de
dezembro de 2008), utilizando 5 tratamentos: filme biodegradável com 30% de ATp
(FB30); filme biodegradável com 50% de ATp (FB50); filme biodegradável com 70%
de ATp (FB70), TNT e controle (sem saco). Os sacos foram colocados sobre os
frutos, fechados com arame e permaneceram até a colheita, realizada quando os
frutos estavam no estádio de maturação “verde maturo” (13 de janeiro a 4 de
fevereiro de 2009). As amostras controle (C) foram sinalizadas com uma fita
vermelha no pedúnculo dos frutos. Foram ensacados 160 frutos em 16 plantas,
distribuídas em quatro blocos aleatórios com quatro plantas cada, totalizando 32
repetições para cada tratamento (Anexo E e F).
Durante o experimento, não foi realizado tratamento fitossanitário e irrigação,
somente foi feita a limpeza manual do pomar com auxílio de enxada.
Os dados de temperatura e precipitação média foram obtidos mensalmente
através do Sistema de Monitoramento Climático da Fazenda Escola (UEL -
Londrina). Nos meses de dezembro de 2008, janeiro e fevereiro de 2009 os valores
de temperatura média foram de 25, 24 e 24,5°C e pre cipitação de 67,5; 290,5 e 220
mm, respectivamente.
86
4.2.4 Caracterização dos filmes
4.2.4.1. Propriedades mecânicas
As propriedades mecânicas de tração foram determinadas em um
texturômetro Stable Micro Systems (modelo TATX2i, Inglaterra), de acordo com a
metodologia da American Society for Testing and Material (ASTM D882-00, 2002),
com algumas modificações. As amostras foram cortadas com 70 mm de
comprimento e 7 mm de largura, distância entre as garras de 30 mm e velocidade de
tração de 0,8 mm/s. As propriedades determinadas foram resistência máxima a
tração na ruptura (MPa), alongamento na ruptura (elongação) (%) e módulo Young
ou de elasticidade (MPa).
Os testes de perfuração foram realizados para determinar a força máxima na
ruptura (N) e a deformação (mm) das amostras de acordo com procedimentos
descritos por SARANTÓPOULOS et al. (2002), com algumas modificações.
Amostras de filmes com diâmetro de 60 mm foram fixadas sobre uma base circular
(20 mm) do texturômetro, e uma sonda cilíndrica de 5 mm de diâmetro foi forçada,
com velocidade de 1 mm/s, perpendicularmente sobre a superfície do filme. Curvas
de força versus deformação foram registradas, sendo que a força máxima na ruptura
corresponde ao ponto máximo da curva e a deformação à distância no ponto de
ruptura. Foram realizadas 10 medidas para cada amostra.
4.2.4.2. Permeabilidade ao Vapor de Água
A permeabilidade ao vapor de água (PVA) foi determinada,
gravimetricamente, de acordo com método ASTM E96-00 (2000). Os filmes foram
condicionados por 48 horas, à temperatura de 25ºC e 64,5% de umidade relativa de
equilíbrio. Os filmes foram fixados na abertura circular (60 mm) da cápsula de
permeabilidade, através do emprego de cera de vedação, de modo a garantir que a
migração de umidade ocorra exclusivamente através do filme. Dentro das cápsulas
colocou-se a solução salina de menor umidade relativa e as amostras foram
condicionadas em dessecador contendo a solução saturada de maior umidade
relativa à 25ºC. As soluções saturadas utilizadas propiciaram gradiente de umidade
87
relativa de 33% (0-33%, 33-64% e 64-97%). Foram feitas pesagens sucessivas, em
intervalos de tempo regular de 12 horas, até a obtenção de uma taxa constante de
ganho de massa num período de 8 dias. O ganho de massa (g) foi graficado em
função do tempo de análise (dia) e, da reta obtida por regressão linear no regime
constante, foi determinado o coeficiente angular (g/t), e calculada a taxa de
permeação ao vapor de água (TPVA). Em seguida foi determinada a permeabilidade
ao vapor de água (PVA).
4.2.4.3. Isotermas de Sorção
Amostras de 20 mm x 20 mm foram desidratadas por 4 semanas em
dessecador contendo CaCl
2
, que mantém aproximadamente 0% de umidade relativa
de equilíbrio (URE). Após esse período as amostras foram condicionadas a 25 ± 2°C
em potes herméticos contendo diferentes soluções saturadas de sais LiCl, MgCl
2
,
K
2
CO
3
, Mg(NO
3
)
2
, Na(NO
2
), NaCl, KCl, BaCl
2
e K
2
SO
4
com as respectivas URE
(11,3%, 32,8%, 42,3%, 52,9%, 65,4%, 75,3%,84,3%,90,3% e 97,3%). As amostras
foram pesadas de 2 em 2 horas até a décima segunda hora e, a partir de então a
cada 24 horas até atingirem o equilíbrio. A umidade das amostras (% base seca) foi
determinada gravimetricamente pelo método de secagem em estufa a 105°C por
24h, em triplicata (AOAC, 1995).
4.2.4.4. Gramatura
A gramatura dos filmes foi determinada pela média aritmética da relação
massa/área (g/m
2
) de 10 amostras com dimensões de 50x50mm e a massa das
amostras foi determinada em balança analítica (SARANTÓPOULOS et al., 2002).
4.2.5. Análise dos frutos
Após a colheita foram realizadas as seguintes medidas nos frutos: diâmetro
transversal (mm), diâmetro longitudinal (mm), massa fresca (g), cor da casca
(colorímetro Minolta modelo CR-300), acidez titulável (% de ácido cítrico) (AOAC,
88
1995); pH (AOAC, 1995); sólidos solúveis totais expressos em ºBrix (AOAC, 1995) e
vitamina C (mg/100g) (CARVALHO et al., 1990). Foi feita também uma classificação
em termos da aparência dos frutos de acordo com a Tabela 4.1 (CEASA-MG, 2008).
Tabela 4.1 Classificação dos frutos de goiaba em função da aparência
NOTA
CLASSIFICAÇÃO CARACTERÍSTICA
(defeito por cm
2
de superfície do fruto)
5 Excelente ≤ 1 defeito leve
4 Boa >1 e ≤ 3 defeitos leves
3 Razoável > 3 e < 6 defeitos leves
2 Ruim > 6 e < 9 defeitos leves e com dano profundo
1 Péssima > 9 defeitos leves e, ou, frutos com podridão
4.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.3.1 Propriedades mecânicas dos filmes
As propriedades mecânicas dos filmes foram determinadas antes do
ensacamento (tempo zero) e após a colheita. No tempo zero os sacos produzidos
com filmes de PBAT (FB30, FB50 e FB70) antes da aplicação apresentaram boas
características de homogeneidade e manuseabilidade, sem propensão ao
rasgamento.
Em relação à resistência máxima à tração, alongamento e módulo de Young,
o FB50 e FB70 antes do ensacamento dos frutos não apresentaram diferença
significativa entre si (p<0,05%) (Tabela 4.2), entretanto o FB30 apresentou maior
resistência à tração, maior elasticidade (elongação) e maior rigidez (módulo de
Young), se comparado com o FB50 e FB70. Segundo Alves, (2007), a incorporação
de amido termoplástico na formulação dos filmes biodegradáveis reduz a resistência
máxima a tração e a elongação, nos filmes de PBAT puro os valores foram,
respectivamente, 21,7 MPa e 700%.
89
Após a colheita dos frutos, no período de 6 a 9 semanas, todos os filmes
estavam mais frágeis, rígidos, porém sem fissuras (Tabela 4.3). O FB70 foi o que
apresentou maior fragilidade e propensão ao rasgamento, porém permaneceu
integro até o momento da colheita. O filme FB30 perdeu aproximadamente 50% da
resistência à tração e reduziu cerca de 80% o alongamento na ruptura, se
comparado com o tempo zero. O FB50 não apresentou variação na resistência à
tração, porém houve redução do alongamento em torno de 100 vezes se comparado
ao tempo zero. Não foi possível determinar as propriedades mecânicas do
tratamento FB70 devido à fragilidade dos filmes. O módulo de Young dos filmes
FB30 dobrou e do FB50 aumentou em torno de 100 vezes, confirmando o aumento
da rigidez e da fragilidade dos filmes após a colheita dos frutos.
Tabela 4.2 Propriedades mecânicas dos filmes antes do ensacamento (tempo zero).
Filme Resistência máxima à
tração na ruptura
(Mpa)
Alongamento na
ruptura
(%)
Módulo de Young
(MPa)
FB30 13,0
a
(±0,8) 697
a
(±9) 47
a
(±4)
FB50 7,3
b
(±1,1) 579
b
(± 81) 32
b
(±3)
FB70 6,8
b
(±1,4) 551
b
(±112) 33
b
(± 6)
a,b
Médias com letras diferentes na mesma coluna indicam diferença ao nível de 0,05
pelo teste de Tukey.
FB30: 30% de ATp; FB50: 50% de ATp; FB70: 70% de ATp
As variações de temperatura, umidade, vento e radiação solar foram os
principais fatores responsáveis pelas perdas da resistência mecânica e aumento da
rigidez dos filmes, provavelmente devido à fotodegradação e formação de ligações
cruzadas, pois de acordo com KIJCHAVENGKUL et al. (2008), a fotodegradação e a
formação de ligações cruzadas são os principais responsáveis pelas mudanças na
estrutura, perda de resistência e aumento da fragilidade dos filmes. Segundo
CHANDRA e RUSTGI (1998), na presença da luz ultravioleta pode ocorrer oxidação,
diminuindo a estabilidade dos filmes.
90
KIJCHAVENGKUL et al. (2008) fizeram cobertura de solo (mulch film) com
filmes de PBAT branco e preto e obtiveram resultados semelhantes, onde os filmes
apresentaram redução da resistência e da elongação a partir da segunda semana.
Os resultados de perfuração dos filmes FB30, FB50 e FB70 no tempo zero e
após a colheita dos frutos podem ser observados na Tabela 4.4. O filme FB30
apresentou maior resistência (força máxima na perfuração) no tempo zero (17,6 N)
se comparado com o FB50 (11,8 N) e o FB70 (11,9 N) que não tiveram diferença
significativa entre si. Após a colheita os filmes FB30 e FB50 perderam 63% e 46%
da resistência, respectivamente e o FB70 estava muito rígido e quebradiço,
dificultando a realização da análise.
Tabela 4.3 Propriedades mecânicas dos filmes após a colheita dos frutos.
Filme
Resistência máxima à
tração na ruptura
(Mpa)
Alongamento na
ruptura
(%)
Módulo de Young
(MPa)
FB30 7,1
a
(±1,3) 172
a
(±207) 108
b
(±17)
FB50 8,1
a
(±1,1) 5
a
(±4) 358
b
(±56)
FB70 - - -
a,b
Médias com letras diferentes na mesma coluna indicam diferença ao nível de 0,05
pelo teste de Tukey.
FB30: 30% de ATp; FB50: 50% de ATp; FB70: 70% de ATp
4.3.2 Permeabilidade ao Vapor de Água (PVA)
A PVA dos filmes FB30, FB50 E FB70 antes do ensacamento dos frutos
foram na ordem de 2,0.10
-6
g/m.Pa.dia sob gradiente de umidade relativa de
equilíbrio (∆URE) de 0-33% e sob ∆URE de 33-64% e 64-97% os valores de PVA
aumentaram com o aumento da concentração de ATp, sendo que o maior valor
encontrado foi de 7,73.10
-6
g/m.Pa.dia para o filme FB70 sob ∆URE de 64-97%
(Tabela 4.5). Scapim (2009) encontrou valores de PVA de 6,95.10
-6
g/m. Pa.dia para
filmes de PBAT com 30% ATp sob ∆URE de 64-97%.
91
Tabela 4.4 Teste de perfuração dos filmes antes do ensacamento e após a colheita
dos frutos.
Força máxima na perfuração
(N)
Deformação na perfuração
(mm)
Filme
Tempo zero Após colheita Tempo zero Após colheita
FB30 17,6
a
(±4,4) 6,4
a
(±2,3) 22,2
a
(±1,4) 9,9
a
(±4,5)
FB50 11,8
b
(±3,5) 6,4
a
(±1,4) 22,6
a
(±3,0) 4,8
b
(±0,5)
FB70 11,9
b
(±3,6) - 22,8
a
(±4,6) -
a,b
Médias com letras diferentes na mesma coluna indicam diferença ao nível de 0,05 pelo
teste de Tukey.
FB30: 30% de ATp; FB50: 50% de ATp; FB70: 70% de Atp
As permeabilidades dos filmes de ATp são maiores se comparado com outros
materiais como PVA e polietileno (PETERSEN; NIELSEN; OLSEN, 2001). Costa
(2008) produziu filmes por extrusão de ATp puro com 20% de glicerol e obteve
valores de PVA de 8,43; 12,31 e 28,56.10
-6
g/m.Pa.dia sob ∆URE de 0-33% e 33-
64% e 64-97%, respectivamente. De acordo com MULLER, YAMASHITA e
LAURINDO (2008); COSTA (2008) e SAKANAKA (2007), a PVA dos filmes contendo
amido termoplástico aumenta com o aumento da ∆URE devido ao inchamento
excessivo na matriz polimérica, aumentando a velocidade de difusão das moléculas
de água e, conseqüentemente, diminuindo as propriedades de barreira.
A análise de PVA após a colheita dos frutos foi mais difícil de ser realizada
devido à fragilidade dos filmes, em especial o FB70 sob gradiente de 0-33%, que
apresentou fissuras quando colocado na cápsula. A PVA dos filmes após a colheita
teve o mesmo comportamento dos filmes antes do ensacamento, onde a PVA do
FB70 foi maior do que o FB30 e FB50 com o aumento das ∆URE. As
permeabilidades dos filmes antes e depois da colheita tiveram pouca variação nas
mesmas ∆URE, indicando que as variações climáticas de temperatura, umidade,
vento e radiação solar não tiveram influência nos valores da permeabilidade de água
dos filmes.
92
Tabela 4.5 Permeabilidade dos filmes no tempo zero e após a colheita.
Permeabilidade ao vapor de água (x10
6
)
(g/m.Pa.dia)
Filme
Gradiente de URE
(%)
Tempo zero Após colheita
FB30
0 - 33
33 - 64
64 - 97
2,14
b, F
(±0,10)
3,72
a, E
(±0,08)
5,81
a, C
(±0,44)
2,55
a, E
(±0,06)
3,42
b, D
(±0,14)
4,41
b, C
(±0,10)
FB50
0 - 33
33 - 64
64 - 97
2,03
b, F
(±0,03)
4,49
b, D
(±0,22)
6,69
a, B
(±0,30)
2,24
a, E
(±0,07)
5,04
a, C
(±0,21)
6,84
a, B
(±0,19)
FB70
0 - 33
33 - 64
64 - 97
1,73
F
(±0,25)
5,53
a, C
(±0,13)
7,73
b, A
(±0,08)
-
6,73
a,B
(±0,71)
9,76
a, A
(±0,01)
a, b
Médias com letras minúsculas diferentes na mesma linha indicam diferença ao nível de
0,05 pelo teste de Tukey.
A, B
Médias com letras maiúsculas diferentes na mesma coluna indicam diferença ao nível de
0,05 pelo teste de Tukey.
FB30: 30% de ATp; FB50: 50% de ATp; FB70: 70% de ATp
A análise de PVA após a colheita dos frutos foi mais difícil de ser realizada
devido à fragilidade dos filmes, em especial o FB70 sob gradiente de 0-33%, que
apresentou fissuras quando colocado na cápsula. A PVA dos filmes após a colheita
teve o mesmo comportamento dos filmes antes do ensacamento, onde a PVA do
FB70 foi maior do que o FB30 e FB50 com o aumento das ∆URE. As
permeabilidades dos filmes antes e depois da colheita apresentaram diferenças
significativas, mas os resultados permaneceram dentro da mesma grandeza.
93
4.3.3. Isotermas de sorção de água dos filmes
As isotermas de sorção dos filmes fornecem informações quanto à sua
hidrofilicidade sob diferentes umidades relativas. Como se observa na Figura 4.1 a
umidade (g de água/g de matéria seca) dos filmes manteve-se aproximadamente
constante para todos os filmes até a umidade relativa de equilíbrio (URE) de 60%,
sendo que os valores aumentaram de forma mais acentuada até URE de 97%. Os
filmes FB50 e FB70 antes do ensacamento dos frutos tiveram maior ganho de
umidade, chegando a 0,42 e 0,40 g/g sob 97% URE.
A natureza hidrofílica do amido faz com que os filmes com maior
concentração de ATp tenham maior capacidade de sorção de água em relação aos
filmes de PBAT puro, o que foi observado por outros autores que trabalharam com
blendas de ATp e PBSA (SAKANAKA, 2007), e AT e PBAT (ALVES, 2007; COSTA,
2008). Para filmes de amido de mandioca com 20 e 40% de glicerol, MALI et al.
(2005) mostraram que o valor de umidade relativa crítico foi de 75%, no entanto
BERTUZZI et al. (2007), para filmes com alto teor de amilose, obteve valor próximo a
70%. De acordo com PETERSON e STADING (2005), a água se liga através de
pontes de hidrogênio formadas a partir de grupos hidroxilas livres presentes na
matriz dos filmes. Nos filmes de PBAT estes grupamentos podem ser do amido ou
do glicerol, já que o PBAT não apresenta afinidade pela água.
O ganho de umidade dos filmes após a colheita dos frutos foi menor que
antes da aplicação. O filme FB70 foi o que apresentou maior ganho de umidade, em
que manteve o valor praticamente constante em torno de 0,09 g/g até URE de 65%
e depois teve um aumento, chegando a 0,20 g/g sob 97% URE, sendo praticamente
a metade do valor do ganho de umidade do mesmo filme (FB70) antes do
ensacamento dos frutos. O FB30 foi o que teve menor ganho de umidade, onde o
valor máximo foi de 0,08 g/g sob 97% URE.
A redução da hidroscopicidade dos filmes após a colheita dos frutos
provavelmente foi devido à fotodegradação e a formação de ligações cruzadas, ao
ficarem expostos a variação de temperatura, umidade, vento e radiação solar,
conforme discutido anteriormente.
94
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
0 20 40 60 80 100
Umidade Relativa de Equilíbrio (%)
g água / g matéria seca
aaaa
FB30 antes
FB50 antes
FB70 antes
FB30 pós
colheita
FB50 pós
colheita
FB70 pós
colheita
FB30: 30% de ATp; FB50: 50% de ATp; FB70: 70% de ATp
Figura 4.1 Isotermas dos filmes antes e depois da colheita.
4.3.4. Gramatura
Os filmes FB30, FB50 e FB70 apresentaram diferentes gramaturas, tanto no
tempo zero como após colheita (Tabela 4.6). Antes e depois do ensacamento dos
frutos, a gramatura do filme FB70 foi o que apresentou os maiores valores, 185 e
127 g/m
2
, respectivamente e o FB30 os menores valores, 91 g/m
2
e 70 g/m
2
. As
variações nas gramaturas dos filmes ocorreram devido às diferenças na estrutura,
espessura e principalmente na sua composição. De acordo com Scapim (2009), o
menor valor de gramatura para os filmes com maior concentração de PBAT pode ser
explicado pelo fato da adição de ATp ocasionar aumento na viscosidade e
diminuição da elasticidade da massa polimérica.
Houve redução da gramatura dos filmes após a colheita, sendo que o FB70
foi o que apresentou maior redução, em torno de 31% e o FB50 foi o que teve menor
redução, em torno de 2,5%. A redução da gramatura provavelmente foi ocasionada
95
pela perda de massa, formação de ligações cruzadas e rearranjo das cadeias
poliméricas dos filmes devido à ação da luz, variações de temperatura e umidade.
Tabela 4.6 Gramatura dos filmes no tempo zero e após a colheita
Gramatura (g/m
2
)
Filme
Tempo zero Após colheita
FB30 91
a, C
(±17) 70
b, C
(±10)
FB50 112
a, B
(±11) 110
a B
(±18)
FB70 185
a, A
(±15) 127
b, A
(±12)
a,b
Médias com letras minúsculas diferentes na mesma linha indicam diferença ao
nível de 0,05 pelo teste de Tukey.
A, B, C
Médias com letras maiúsculas diferentes na mesma coluna indicam diferença
ao nível de 0,05 pelo teste de Tukey.
4.3.5. Avaliação da qualidade dos frutos de goiabas em função do ensacamento
Para avaliação da qualidade dos frutos de goiaba, foram realizadas as
análises dos frutos ensacados com os filmes FB30, FB50, FB70, e o TNT e
comparados com os frutos controle (não ensacados).
4.3.5.1 Características físicas
Não houve diferença entre os tratamentos em relação à massa fresca média
dos frutos, diâmetro transversal e longitudinal, indicando que o ensacamento não
teve influência sobre o desenvolvimento dos frutos, quando comparados com o
controle (Tabela 4.7). A massa fresca média dos frutos foi próximo aos valores
encontrados por ROCHA (2005), que realizou ensacamento dos frutos de goiaba
variedade 8501-1 com sacos de papel manteiga e obteve massa fresca média de
162,57 g.
Em relação à cor dos frutos, os valores foram próximos a 100 °H, sendo que
os frutos ensacados com os filmes FB30 e TNT tiveram os maiores valores, 104,4 e
96
101,3°H respectivamente, indicando que os frutos es tavam entre o estágio 2 (quebra
da cor verde) e 3 (início da coloração amarela) de maturação. Cavalini (2004)
estudou a variedade Paluma e obteve valores de cor entre 89,7 e 114,4°H.
Tabela 4.7 Características físicas dos frutos ensacados e controle.
Tratamento Massa
fresca
(g)
DL
(mm)
DT
(mm)
Cor (°H) Nota
FB30 125
a
(±28)
70
a
(±6) 58
a
(±4) 104,4
a
(±5) 4,5
a
FB50 146
a
(±25)
72
a
(±5) 61
a
(±4) 99,9
b
(±1) 4,5
a
FB70 129
a
(±20)
71
a
(±5) 59
a
(±4) 100,5
b
(±2) 4,5
a
TNT 127
a
(±27)
69
a
(±4) 58
a
(±4) 101,3
a,b
(±1)
4,5
a
C 142
a
(±42)
70
a
(±6) 60
a
(±7) 98,5
b
(±1) 1,0
b
a, b
Médias com letras minúsculas diferentes na mesma coluna indicam diferença ao
nível de 0,05 pelo teste de Tukey.
FB30: 30% de ATp; FB50: 50% de ATp; FB70: 70% de ATp
Tecido Não Tecido (TNT); Controle (C).
DL: Diâmetro longitudinal
DT: Diâmetro transversal
Em relação à aparência visual dos frutos, observa-se na Tabela 4.7 e na
Figura 4.2a que os frutos ensacados tiveram qualidade superior se comparado com
os frutos controle. Os frutos ensacados pelo FB30, FB50, FB70 e TNT tiveram
classificação entre “excelente” (Nota 5) e “boa” (Nota 4), com ausência de lesões na
superfície da casca, manchas ou amassados e também não apresentaram necrose
na parte interna na maioria dos frutos analisados.
Os frutos controle tiveram classificação “péssima” (Nota 1) em relação à
aparência visual (> 9 defeitos leves e/ou frutos com podridão), com danos profundos
como lesões na casca, necrose e podridão na polpa (Figura 4.2b). Praticamente
100% dos frutos controle foram atacados pelo gorgulho, causando a queda de 43%
que após entrar em contato com o solo, apodreceram e atraíram as moscas-das-
frutas que infestaram os frutos no solo, entretanto, não conseguiram atacar os frutos
protegidos pelos filmes biodegradáveis e pelo TNT. MALGARIM et al. (2007)
97
estudaram a eficiência do ensacamento dos frutos de goiaba com saco de papel
pardo, saco branco encerado e TNT e obteve 51,25%, 65% e 70% de frutas sadias,
respectivamente, sendo que nos frutos não ensacados a infestação por mosca-da-
fruta foi de 100%.
(a) (b)
FB30: 30% de ATp; FB50: 50% de ATp; FB70: 70% de ATp
Tecido Não Tecido (TNT); Controle (C).
Figura 4.2 Frutos ensacados com os filmes FB30, FB50, FB70 e Controle (a); Fruto
controle com necrose causada pelo gorgulho (b).
O ensacamento dos frutos com os filmes biodegradáveis FB30, FB50 e FB70
foram eficientes para o controle do ataque do gorgulho e das mosca-da-fruta e não
interferiram nas características físicas dos frutos. O uso de filmes biodegradáveis é
uma alternativa para substituição de alguns tratamentos fitossanitários e também de
outros materiais usados para ensacar frutos como papel pardo, papel manteiga,
sacos de polipropileno e o TNT.
4.3.5.2 Características químicas
Os valores de pH variaram de 4,07 para os frutos ensacados com FB30 a
4,18 para os frutos controle, sendo que os frutos ensacados com TNT e controle
tiveram os maiores valores (Tabela 4.8). Houve diferença do pH dos frutos entre os
diferentes tratamentos, porém estes valores estão dentro da faixa de pH
recomendada para os frutos de goiabeira. A variação de pH em frutos ensacados e
98
não ensacados também foi encontrada por outros autores como FAORO;
MONDARDO (2004) em frutos de pereira, PINHEIRO (2006); ROCHA (2005) em
frutos de goiabeira. Gouveia et al. (2003), estudaram a maturação dos frutos de
goiaba e encontraram valores de pH que variaram de 3,8 a 4,4 no período de 157 a
171 dias do início da frutificação.
Em relação à acidez titulável, os frutos ensacados tiveram valores próximos,
em torno de 0,43%, enquanto os frutos controle em torno de 0,36%. Os
pesquisadores AZZOLINI; JACOMINO; BRON et al. (2004) encontraram valor de
acidez de 0,54% para a variedade “Pedro Sato”, em frutos não ensacados. Segundo
Lima et al. (2002) as cultivares de goiaba tanto para consumo in natura, quanto para
fins industriais devem apresentar frutos com acidez entre 0,35 e 0,63% de ácido
cítrico.
O teor de sólidos solúveis totais (SST) variou de 8,6 ºBrix para os frutos
ensacados com FB30 a 9,1ºBrix para os frutos ensacados com TNT, sem diferença
significativa entre os tratamentos. LIMA et al. (2002) estudaram cinco cultivares e
cinco seleções de goiabeira e obtiveram teores de SST variando de 7,2 a 10,9ºBrix.
Segundo Neto & Soares (1994) altos teores de SST são desejáveis tanto para frutos
destinados ao consumo in natura quanto para a indústria, sendo que para a indústria
o custo do processamento é menor.
Tabela 4.8 Características químicas dos frutos ensacados e controle.
Tratamento
pH
Acidez
(%)
Sólidos
solúveis totais
(º Brix)
Vitamina C
(mg/100g)
FB30 4,07
c
(±0,11) 0,42
a
(±0,06) 8,6
a
(±1,1) 169
a
(±15)
FB50 4,09
bc
(±0,04) 0,41
ab
(±0,04)
8,7
a
(±0,9) 189
a
(±28)
FB70 4,08
c
(±0,05) 0,44
a
(±0,07) 8,6
a
(±1,0) 178
a
(±23)
TNT 4,16
ab
(±0,06)
0,44
a
(±0,03) 9,1
a
(±0,1) 172
a
(±28)
C 4,18
a
(±0,13) 0,36
b
(±0,09) 9,0
a
(±0,3) 165
a
(±36)
abc
Médias com letras diferentes na mesma coluna indicam diferença ao nível de 0,05 pelo
teste de Tukey.
FB30: 30% de ATp; FB50: 50% de ATp; FB70: 70% de Atp
Tecido Não Tecido (TNT); Controle (C).
99
O teor de vitamina C não apresentou diferença entre os tratamentos, sendo o
menor valor de 165 mg/100g para os frutos controle e o maior valor de 189 mg/100g
para os frutos ensacados com FB50. CAVALINI (2004) obteve os valores de 107,87
mg/100g para a variedade Kumagai e 72,02 mg/100g para a variedade Paluma para
os frutos não ensacados. LIMA et al., (2002), encontraram valores de vitamina C nas
goiabas que variaram de 52,80 a 209,88 mg/100g.
4.4 CONCLUSÕES
Os filmes biodegradáveis (FB30, FB50 e FB70) foram eficientes no
ensacamento das goiabas, protegendo os frutos do ataque das pragas como o
gorgulho e a mosca-da-fruta sem alterar as características físicas e químicas dos
frutos, entretanto o FB70 destaca-se como a melhor formulação para substituição no
ensacamento, devido a maior concentração de ATp na sua composição, a qual
ajudaria a reduzir o custo da embalagem, se comparado com os materiais
tradicionais.
100
4.5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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106
ANEXO D
Figura D.1: Preparo dos sacos para os frutos
Figura D.2: Sacos preparados com FB30, FB50, FB70, TNT e fita para os frutos
controle
107
ANEXO E
BL2
11
BL 1
6
10
BL3
15
BL4
3
9
BL10
6
BL9
4
8
BL11
10
BL12
16
7
BL6
2
BL5
17
6
BL7
12
BL8
25
5
4
3
BL14
12
BL13
11
2
BL15
4
BL16
6
1
11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
Figura E.1: Planejamento para o ensaque dos frutos
Nr do
bloco
Nr de
108
ANEXO F
Figura F.1: Ensacamento dos frutos no pomar de goiabeiras
Figura F.2: Ensacamento do fruto com FBB70
109
CAPÍTULO 5 - DESENVOLVIMENTO E APLICAÇÃO DE FILME
BIODEGRADÁVEL EM SACOS PARA MUDAS
RESUMO
Para a produção de mudas são usados sacos pretos de polietileno de baixa
densidade (PEBD) que são descartados após o desenvolvimento das plantas. A
reciclagem deste material é difícil devido à grande quantidade de matéria orgânica
aderida e o descarte é feito diretamente no solo ou acaba sendo incinerado,
liberando substâncias nocivas no ar. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi o
desenvolver filmes biodegradáveis para produção de sacos para mudas e monitorar
a biodegradabilidade dos filmes e sua influência no desenvolvimento das plantas. Os
sacos biodegradáveis brancos e pretos estavam inteiros e resistentes durante o
período da produção das mudas (60 dias) e após o transplante nos vasos (240 dias)
estavam 100% biodegradados e as plantas não apresentaram diferença significativa
da massa seca se comparado com as plantas enterradas sem os sacos. As plantas
cultivadas sem a retirada do saco de PEDB tiveram dificuldades no desenvolvimento
das raízes e a embalagem não apresentou sinais de degradação.
Palavras chave: Pfaffia glomerata, amido, Ecoflex
®
, extrusão.
110
5.1 INTRODUÇÃO
Nos últimos anos vêm crescendo o interesse na utilização de polímeros
biodegradáveis como uma alternativa para minimizar os problemas ambientais
causados pelo descarte de polímeros sintéticos tradicionais (KIJCHAVENGKUL et
al., 2008). Materiais compostos por poliéster biodegradável de fonte renovável ou
fóssil, ou a combinação de ambas estão sendo estudados como uma alternativa na
substituição de polímeros tradicionais usados na agricultura como filmes para
cobertura de solo (mulch film), túneis baixos e estufas. Estes materiais são
suscetíveis a várias formas de degradação (térmica, oxidativa, mecânica ou
biológica) depois da sua disposição no meio ambiente (BILCK, GROSSMANN,
YAMASHITA, 2010; KIJCHAVENGKUL et al., 2010; KIJCHAVENGKUL et al., 2008;
BRIASSOULIS, 2006).
Para a produção de mudas são usados sacos plásticos de polietileno de baixa
densidade, geralmente na cor preta. No Brasil, não foi encontrado nenhum estudo a
respeito das formas de descarte e destino final dos sacos após o seu uso e plantio
das mudas no solo, entretanto, pelo volume de mudas cultivadas, pode-se
considerar que a quantidade de plástico empregada não seja desprezível. Na
Europa, apenas parte dos materiais plásticos usados na agricultura é reciclada, a
maior parte é deixada no solo, o que causa uma contaminação irreversível do
mesmo ou é queimada, liberando substâncias nocivas no ar. Estes procedimentos
ocorrem devido ao alto custo da mão de obra para retirada correta dos filmes após a
aplicação e a falta de um sistema economicamente viável de descarte
(BRIASSOULIS, 2006). Outro agravante é que os filmes são de difícil reciclagem
devido à grande quantidade de matéria orgânica aderida ao material.
Desta forma este trabalho teve como objetivo produzir filmes biodegradáveis
por extrusão, com propriedades adequadas para utilizado na produção de sacos
para mudas de plantas. Os sacos desenvolvidos foram testados para a produção de
mudas de Pfaffia, conhecida como fáfia, ginseng do pantanal ou ginseng brasileiro.
As espécies do gênero Pfaffia estão sendo estudadas devido às propriedades
medicinais das substâncias presentes em suas raízes. As raízes de Pfaffia
glomerata (Spreng) Pedersen, bem como de Pfaffia paniculata Kuntze tem grande
interesse comercial, na forma de fito-medicamento e suplementos alimentares, em
razão de seu uso popular. (MONTANARI JÚNIOR et al., 1999).
111
5.2 MATERIAL E MÉTODOS
5.2.1 Material
Foram utilizados amido de mandioca nativo (Indemil, Brasil) e glicerol
comercial (Dinâmica, Brasil) para a produção do amido termoplástico. O polímero
biodegradável utilizado foi o polibutileno adipato co-tereftalato (PBAT), produzido
pela Basf (Alemanha) com nome comercial de Ecoflex
®
7011 e, para os filmes
pretos, foi utilizado o pigmento Sicopal Black
®
K0095 (Anexo A), também produzido
pela Basf (Alemanha).
5.2.2 Produção dos filmes e preparo dos sacos para mudas
Os filmes foram produzidos pelo processo de extrusão, com uma extrusora de
laboratório marca BGM modelo EL-25 composta por rosca com diâmetro de 25 mm;
caixa de alimentação com refrigeração a água; acionamento por motor de 10 CV
com inversor de freqüência; 4 zonas de aquecimento; sistema com ar interno para
formação do balão e anel de ar externo para resfriamento para formar filmes com
diâmetro de 300 - 350mm; 2 bobinas de acionamento pneumático; controladores e
indicadores de temperatura digital microprocessado controle proporcional integral
derivativo (PID) das zonas de aquecimento e refrigeração da torre de resfriamento; e
granulador com regulador de velocidade.
O amido termoplástico (ATp) foi produzido pela mistura de amido de
mandioca e glicerol, sendo utilizados 25g de glicerol para cada 75g de amido. Essa
mistura foi extrusada e peletizada e em seguida misturada na proporção de 30%
ATp + 70% de PBAT para a formulação do filme biodegradável branco (FBB). No
caso do filme biodegradável preto (FBP) foram adicionados 2% de pigmento em
relação à mistura ATp+PBAT. Os pellets da mistura foram reprocessados duas
vezes e em seguida extrusados para formação de filme pela técnica de balão (Anexo
B).
Para o preparo dos sacos para as mudas, FBB e FBP com espessuras de 80
(± 7) e 88 (± 9) µm, respectivamente foram cortados no sentido transversal com 16
(± 0,5) cm de altura e 10,5 (± 0,5) cm de largura e termossoldados nas extremidades
em uma seladora automática Micromatic (Brasil) com temperatura de 130°C por 5
112
segundos. Em seguida os sacos foram perfurados com 6 furos de 0,6 cm em cada
lado usando um alicate vazador para que os sacos ficassem idênticos aos sacos
para mudas de polietileno (PE).
5.2.3 Caracterização dos filmes
Propriedades mecânicas
As propriedades mecânicas de tração foram determinadas em um
texturômetro Stable MicroSystems (modelo TATX2i, Inglaterra), de acordo com a
metodologia da American Society for Testing and Material (ASTM D882-00, 2001),
com algumas modificações. As amostras foram cortadas nas dimensões de 70 mm
de comprimento e 7 mm de largura e condicionadas por 48 horas, à temperatura de
25C e 64,5% de umidade relativa de equilíbrio. A distância entre as garras foi de 30
mm e a velocidade de tração de 0,8 mm/s. As propriedades determinadas foram
resistência máxima a tração na ruptura (MPa), alongamento na ruptura (elongação)
(%) e módulo Young ou de elasticidade (MPa).
Os testes de perfuração foram realizados para determinar a força (N) e a
deformação (mm) das amostras de acordo com procedimentos descritos por
SARANTÓPOULOS et al. (2002), com algumas modificações. Os filmes com
diâmetros de 60 mm foram fixados sobre uma base circular (20 mm) do
texturômetro, e uma sonda cilíndrica de 5 mm de diâmetro foi forçada, com
velocidade de 1 mm/s, perpendicularmente sobre a superfície do filme. Curvas de
força versus deformação (na ruptura) foram registradas, sendo que a força
corresponde ao ponto máximo da curva na deformação e à distância no ponto de
máxima força. Foram realizadas 10 medidas para cada amostra.
5.2.4 Avaliação visual dos filmes
O acompanhamento da biodegradação dos sacos para as mudas foi
registrado com uma câmera digital Samsung S730 7.2 mega pixels (Samsung
Techwin CO Ltd, Korea). As fotografias foram organizadas em ordem cronológica
para avaliação visual da biodegradação dos filmes com o tempo.
113
5.2.5 Plantio das estacas de fáfia nos sacos para mudas
As mudas de fáfia provenientes da coleção da Universidade Estadual de
Londrina foram produzidas a partir do processo de estaquia, e em seguida, elas
foram transplantadas para os sacos de polietileno (PE), sacos biodegradável branco
(FBB) e preto (FBP) e três proporções de substrato comercial Triângulo (Brazil) e
casca de arroz carbonizada: S1 (40:60) (28,4 g/dm
3
de matéria orgânica; 1,42 g/dm
3
de nitrogênio; 61,4 g/dm
3
de fósforo; 2,05 g/dm
3
de potássio ; pH 6,11 e acidez 2,45;
S2 (50:50) (21,7 g/dm
3
de matéria orgânica; 1,08 g/dm
3
de nitrogênio; 71,23 g/dm
3
de fósforo; 2,05 g/dm
3
de potássio; pH 6,09 e acidez 2,50) e S3 (60:40) (33,14 g/dm
3
de matéria orgânica; 1,66 g/dm
3
de nitrogênio; 139,07 g/dm
3
de fósforo; 2,82 g/dm
3
de potássio ; pH 6,53 e acidez 2,34) ( Anexo G).
As mudas foram mantidas em estufa, na casa de vegetação da Universidade
Estadual de Londrina (latitude 23°22’S, longitude 5 1°10’W e altitude 585 m) durante
60 dias, com regas diárias de 75 mL de água (Anexo G). A umidade relativa (UR) e a
temperatura (T) foram registradas diariamente (UR mínima 42% e máxima 95,5% e
T mínima 19,9 ºC e máxima de 33,5 ºC). O delineamento experimental foi de blocos
ao acaso, sendo 6 tratamentos (3 sacos e 3 substratos) com 5 repetições cada e
coletas em 30 e 60 dias. Foram realizadas medições de altura com auxílio de uma
trena e o acúmulo de massa seca total em estufa a 60°C (Iapar, 1992).
5.2.6 Plantio das mudas de fáfia nos vasos
Após a produção das mudas de fáfia nos sacos (ítem 5.2.5), as mudas foram
transplantadas em vasos de polietileno de 3,5 kg de capacidade contendo solo
latossolo vermelho argiloso adubado com 10 g de fertilizante granulado comercial
Cargill (Brazil) NPK (8:28:16). A composição do solo adubado foi de 54,05 g/dm
3
de
matéria orgânica; 2,70 g/dm
3
de nitrogênio; 573,25 g/dm
3
de fósforo; 0,79 g/dm
3
de
potássio; pH 6,53 e acidez 3,02. O delineamento experimental foi de blocos ao
acaso, sendo 6 tratamentos: 3 sacos para mudas (FBB, FBP, e PE) e 3 formas de
plantio das mudas (com o saco inteiro, com o fundo cortado e sem o saco), com 10
repetições cada (Anexo H).
Os vasos com as fáfias foram mantidos em estufa, na casa de vegetação da
114
Universidade Estadual de Londrina durante 240 dias, com regas diárias a fim de
manter a umidade do solo em torno de 65% (± 5). Foram realizadas coletas em 60,
120 e 240 dias, onde foi realizada análise de massa seca das raízes em estufa a
60°C (IAPAR, 1992) e avaliação visual da biodegrada ção dos sacos para mudas
enterrados nos vasos. Após 100 dias do plantio foi realizada uma adubação com 3 g
de fertilizante granulado comercial Cargill (Brazil) NPK (8:28:16). A umidade relativa
e a temperatura foram registradas diariamente e as médias no período foram de
54,8% para umidade relativa mínima e 90,8% a máxima, 15,4ºC a temperatura
mínima e 30,1ºC a máxima.
5.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.3.1 Propriedades mecânicas dos filmes
Os filmes FBB e FBP apresentaram boas características de homogeneidade,
manuseabilidade e processabilidade durante a extrusão, sem propensão ao
rasgamento e com boa termossoldagem.
As propriedades mecânicas de resistência máxima à tração na ruptura,
alongamento na ruptura e módulo de Young dos filmes biodegradáveis usados na
produção dos sacos para mudas antes do plantio (tempo zero) podem ser
observadas na Tabela 5.1
Tabela 5.1 Propriedades mecânicas dos filmes antes do plantio das mudas (tempo
zero).
Filme
Resistência máxima à
tração na ruptura
(MPa)
Alongamento
na ruptura
(%)
Módulo de
Young
(MPa)
FBB 13,2
a
(±1,3) 656
a
(± 55) 56
a
(± 6)
FBP 12,4
a
(±0,8) 641
a
(±21) 61
a
(± 7)
a,b
Médias com letras diferentes na mesma coluna indicam diferença ao nível de 0,05 pelo teste de
Tukey.
Filme biodegradável branco (FBB); Filme biodegradável preto (FBP)
115
Em relação à resistência máxima à tração na ruptura, alongamento na ruptura
e módulo de Young, os filmes antes da aplicação não apresentaram diferença entre
si (p<0,05%). BILCK; GROSSMANN; YAMASHITA (2010), produziram filmes de
PBAT branco e preto com 30% de ATp com resistência máxima a tração na ruptura
de 8,4 e 6,1 MPa; 537 e 530% de alongamento na ruptura e módulo de Young de
48,6 e 40,1 MPa para o filme branco e preto respectivamente. SCAPIM (2009)
produziu filmes biodegradáveis por extrusão com 30% de ATp e 70% de PBAT e
obteve valores de resistência máxima à tração na ruptura em torno de 10,5 MPa,
alongamento na ruptura de 700% e módulo de Young de 20 MPa.
As propriedades mecânicas dos filmes 30 dias após o plantio podem ser
observadas na Tabela 5.2. Não houve diferença significativa da resistência máxima
a tração e módulo de Young entre o filme branco e preto nos substratos (S1, S2 e
S3). O alongamento na ruptura foi maior para o FBB3 (195%) e menor para o FBB1
(101%).
Tabela 5.2 Propriedades mecânicas dos filmes 30 dias após o plantio das mudas.
Filme
Resistência máxima à tração
na ruptura
(MPa)
Alongamento
na ruptura
(%)
Módulo de
Young
(MPa)
FBB1 4,7
a
± (0,8) 99
b
± (10) 89
a
± (20)
FBB2 5,9
a
± (0,9) 101
b
± (39) 97
a
± (11)
FBB3 5,6
a
± (0,9) 195
a
± (25) 87
a
± (7,9)
FBP1 5,6
a
± (1,8) 132
a,b
± (38) 104
a
± (34)
FBP2 6,2
a
± (1,5) 159
a,b
± (67) 120
a
± (17)
FBP3 5,9
a
± (0,6) 183
a
± (45) 113
a
± (12)
a,b
Médias com letras diferentes na mesma coluna indicam diferença ao nível de 0,05 pelo teste de
Tukey.
Filme biodegradável branco substrato 1 (FBB1); Filme biodegradável branco substrato 2 (FBB2);
Filme biodegradável branco substrato 3 (FBB3); Filme biodegradável preto substrato 1 (FBP1); Filme
biodegradável preto substrato 2 (FBP2); Filme biodegradável preto substrato 3 (FBP3)
116
Comparando as Tabelas 5.1 e 5.2 observa-se uma redução de 50% na
resistência máxima à tração e 76% no alongamento na ruptura após 30 dias, para
todos os substratos. Apesar da perda das propriedades mecânicas dos filmes, os
mesmos apresentavam-se íntegros e sem rasgos, porém com maior rigidez, se
comparado com o tempo zero. O módulo de Young aumentou em torno de 45%,
confirmando o aumento da rigidez dos filmes. As variações de temperatura, umidade
e radiação solar foram os principais fatores responsáveis pela perda da resistência
mecânica e aumento da rigidez dos filmes, provavelmente devido à fotodegradação
pela exposição à luz ambiente e a formação de ligações cruzadas. Segundo
KIJCHAVENGKUL et al. (2010), o grupo cromóforo carbonila (carbonyl
chromophoric) presente nos poliésteres biodegradáveis são os mais susceptíveis a
fotodegradação. Segundo CHANDRA e RUSTGI (1998), na presença da luz
ultravioleta pode ocorrer oxidação, diminuindo a estabilidade dos filmes.
5.3.2 Desenvolvimento das mudas de fáfia
Após 30 dias (Figura 5.1a) as alturas médias das mudas de fáfia não
apresentaram diferença significativa quando cultivadas nos sacos de FBP e FBB se
comparadas com as desenvolvidas nos sacos de polietileno (PE), independente do
substrato utilizado, as alturas das mudas variaram de 8,5 a 12 cm. A altura das
plantas também não foi influenciada pela variação do substrato, tanto para o S1
(40% substrato comercial) quanto para o S3 (60% de substrato comercial), o
desenvolvimento das mudas em relação à altura foi muito próximo. Segundo VIDAL
et al. (2006), as estacas de Mikania glomerata desenvolvidas em substratos com
diferentes concentrações de vermicomposto não apresentaram diferenças
significativas para os parâmetros avaliados, indicando que para algumas espécies a
variação do substrato não influencia o desenvolvimento da planta.
Após 30 dias não houve diferença entre as massas secas médias das mudas
cultivada nos sacos de FBP, FBB e PE e também não houve diferença entre os
substratos e o valor médio de massa seca de todos os tratamento foi igual a 0,082 (±
0,01) g.planta
-1
.
O desenvolvimento das mudas de fáfia no período de 60 dias pode ser
observado nas Figuras 5.1c e 5.1d. A altura média das mudas cultivadas nos sacos
117
de PE, FBP e FBB não tiveram diferença de altura entre si, com um valor médio de
68,8 (± 7,9) cm.
0
2
4
6
8
10
12
14
1 2 3
Substrato
Altura (cm)
aaaa
PE FBP FBB
a
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
1 2 3
Substrato
Massa seca (g)
aaaa
PE FBP
FBB
b
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
1 2 3
Substrato
Altura (cm)
aa
PE FBP FBB
c
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1 2 3
Substrato
Massa seca (g)
(g)
PE FBP FBB
d
Filme biodegradável branco (FBB); Filme biodegradável preto (FBP); Polietileno (PE)
Susbtrato 1 (S1); Substrato 2 (S2); Substrato 3 (S3)
Figura 5.1 Altura e massa seca média das mudas de fafia desenvolvidas nos sacos
para mudas de PE, FBB e FBP nos substratos S1, S2, S3 após 30 dias (a,b) e após
60 dias (c,d)
Após 60 dias não houve diferença entre as massas secas médias das mudas
cultivada nos sacos de FBP, FBB e PE e também não houve diferença entre os
substratos e o valor médio de massa seca de todos os tratamentos foi igual a 1,2 (±
0,4) g.planta
-1
.
O uso dos sacos para mudas confeccionados de FBP e FBB não
influenciaram no desenvolvimento das fáfias no período de 30 e 60 dias se
comparados com os sacos de PE. Os sacos biodegradáveis estavam mais frágeis e
rígidos, porém íntegros para manusear as mudas (Figura 5.2).
118
Figura 5.2 Mudas de fáfia após 30 dias do plantio nos sacos de PE, FBB e FBP (a);
mudas de fáfia após 60 dias do plantio nos sacos de FBP, PE e FBB (b).
5.3.3 Desenvolvimento das mudas de fáfia e biodegradação dos sacos de FBB, FBP
e PE no período de 60, 120 e 240 dias
As mudas de fáfia foram coletadas após 60, 120 e 240 dias do plantio nos
vasos para os 3 tratamentos (sem o saco, com o fundo cortado e com o saco inteiro)
e foram realizadas as análises de massa seca das raízes das plantas e a avaliação
visual da biodegradação dos filmes.
Após 60 dias do plantio, observou-se que as mudas enterradas com o saco
inteiro de FBB e FBP não apresentaram diferença significativa de massa seca se
comparado com as mudas transplantadas sem o saco e com o saco com o fundo
cortado (Tabela 5.3). A massa seca das mudas transplantadas sem o saco de FBP
foi maior quando comparado com o FBP inteiro e FBP com fundo cortado, onde o
valor foi de 10,7; 8,4; 6,8 g.planta
-1
, respectivamente. As mudas produzidas nos
sacos de FBP e enterradas sem a embalagem tiveram maior massa seca (10,7
g.planta
-1
) se comparado com os PE (6,2 g.planta
-1
) e FBB (6,8 g.planta
-1
).
As mudas enterradas com os sacos de FBB e FBP não apresentaram as suas
raízes atrofiadas se comparadas com as plantas desenvolvidas em sacos de PE,
como pode ser observado pela Figura 5.3. Nos sacos de PE inteiro, as raízes
estavam enoveladas e algumas já perfuravam as embalagens em busca de espaço
e nutrientes do solo de fora da embalagem.
A biodegradação dos sacos confeccionados de FBB, FBP e PE após 60 dias
do transplantio pode ser visualizada na Figura 5.3. Os sacos inteiros de FBB e FBP
FBB
FBP
PE
PE
FBP
FBB
119
apresentavam cerca de 40% da sua estrutura degradada e desmanchavam ao entrar
em contato com a água no momento da lavagem das raízes.
Tabela 5.3 Massa seca média das raízes das fáfias 60 dias após o transplantio para
os vasos
Filme biodegradável branco (FBB); Filme biodegradável preto (FBP); Polietileno (PE)
A,B
Médias com letras maiúsculas diferentes na mesma coluna indicam diferença ao nível de 0,05 pelo
teste de Tukey.
a,b
Médias com letras minúsculas diferentes na mesma linha indicam diferença ao nível de 0,05 pelo
teste de Tukey.
Os sacos de PE estavam inteiros e sem sinal de decomposição ou rasgo,
somente apresentaram alguns furos causados pelo crescimento das raízes. TENA-
SALCIDO et al. (2008) estudaram a biodegradação de blendas de ATp e PEBD em
lodo ativado no período de 45 dias, os filmes puros de PEBD não apresentaram
perda de massa enquanto as blendas com 32% e 68% de ATp perderam 39 e 92%
da massa, respectivamente.
A perda de massa de filmes poliméricos no solo é afetada pelas
condições ambientais como temperatura, umidade, aeração, nutrientes, pH, pressão
osmótica; pelas características estruturais do polímero como massa molar,
ramificações laterais, polaridade, cristalinidade e pelo potencial metabólico dos
microrganismos (ATLAS & BARTHA, 1998).
Massa seca (g.planta
-1
)
Filme
Sem saco Fundo cortado Saco Inteiro
FBB 6,8
a, B
± (2,0) 7,9
a, A
± (2,1) 7,1
a, A
± (0,5)
FBP 10,7
a, A
± (0,8) 8,4
ab, A
± (1,6) 6,8
b, A
± (1,7)
PE 6,2
a, B
± (1,0) 7,7
a, A
± (2,3) 7,5
a, A
± (1,5)
120
Figura 5.3 Avaliação visual da biodegradação dos sacos de FBB (a); FBP (b) e PE
(c) após 60 dias do plantio nos vasos.
Em geral, a biodegradação de um poliéster biodegradável depende,
principalmente, da estrutura química e especialmente da hidrólise da ligação éster
na cadeia principal, favorecendo a formação de monômeros e oligômeros que serão
facilmente absorvidos pelos microrganismos. O tempo para início da degradação
enzimática pode ser longo, indicando que a flora microbiana requer um período de
adaptação para produzir enzimas capazes de hidrolisar a cadeia polimérica (IOVINO
et al., 2008; KIM, KIM, 2008). Wang et al. (2004) avaliaram a biodegradabilidade de
filmes produzidos com PBAT, e observaram que após 18 dias em lodo ativado a
perda de massa dos filmes foi de 5%.
A massa seca das fáfias plantadas no FBB sem saco, fundo cortado e inteiro
não tiveram diferença significativa após 120 dias do plantio (Tabela 5.4). Nos sacos
inteiros FBP e PE, as plantas apresentaram redução da massa seca de 42% e 64%,
121
respectivamente, se comparado com as amostras sem saco, indicando que o
desenvolvimento das fáfias pode ter sido prejudicado pela presença da embalagem.
Tabela 5.4 Massa seca média das raízes das fáfias após 120 dias do plantio nos
vasos.
Filme biodegradável branco (FBB); Filme biodegradável preto (FBP); Polietileno (PE)
A,B
Médias com letras maiúsculas diferentes na mesma coluna indicam diferença ao nível de 0,05 pelo
teste de Tukey.
a,b
Médias com letras minúsculas diferentes na mesma linha indicam diferença ao nível de 0,05 pelo
teste de Tukey.
As plantas desenvolvidas no saco de PE apresentavam raízes enroladas e
deformadas pela falta de espaço para seu desenvolvimento, uma vez que o saco
manteve-se inteiro neste período. Nas amostras coletadas no tratamento com FBP,
o saco estava praticamente biodegradada e não foi observada nenhuma
deformidade das raízes que pudesse impedir o desenvolvimento normal das plantas.
Scapim (2009) realizou testes de biodegradação de filmes de ATp e PBAT durante
150 dias e verificou que a perda de massa foi dependente da quantidade de ATp
presente na matriz polimérica. Filmes com 20% de amido apresentaram 29,4% de
perda de massa enquanto filmes com 30 e 40% de ATp apresentaram perda de
massa de 65,9 e 70%, respectivamente.
Após 240 dias do plantio nos vasos, os sacos FBB e FBP estavam 100%
biodegradados e os sacos de PE não apresentaram sinal de degradação e
fragilidade, somente alguns furos na parte inferior provocado pela saída das raízes
das plantas. A massa seca das plantas de fáfias dos sacos de FBB, FBP e PE sem
Massa seca (g. planta
-1
)
Filme
Sem saco Fundo cortado Saco Inteiro
FBB 11,9
a, B
± (2,4) 17,7
a, A
± (5,2) 14,0
a, A
± (5,6)
FBP 21,3
a, A
± (2,6) 12,4
b, A
± (3,4) 11,4
b, A
± (1,0)
PE 20,5
a, A
± (3,9) 12,3
b, A
± (5,4) 7,4
b, A
± (1,8)
122
saco e fundo cortado não apresentaram diferença significativa entre os tratamentos,
com média de 16,21 (± 3,5) g.planta
-1
.
A massa seca das fáfias plantadas no PE com saco inteiro foi 23% e 25%
menor que o PE sem saco e PE fundo cortado, respectivamente. Se comparado com
os outros tratamentos, o PE inteiro também teve massa seca menor, 27% em
relação ao FBB inteiro e 33,5% em relação ao FBP. As raízes das fáfias no saco PE
inteiro cresceram tanto pela parte superior como por fora da embalagem perfurando
a lateral e o fundo do saco, indicando que o desenvolvimento das raízes foi
prejudicado pela falta de espaço.
Alguns autores estudaram o desenvolvimento de mudas de fáfia a campo e
obtiveram massas secas semelhantes às encontradas acima. Correia Júnior et al.
(2008) produziram mudas de fáfias por estaquia e as transplantaram em solo
Gleissolo Melânico Ta Distrófico hístico, obtendo 12 g.planta
-1
de peso seco após
240 dias; Mattos & Salis (2004) cultivaram P. glomerata a partir de sementes em
solo Vertissolo na região de Pantanal Matogrossense e obtiveram uma produção de
massa seca de raízes de apenas 6,9 g planta
-1
aos 374 dias após a semeadura. Os
autores atribuiram a baixa produção de raízes ao solo muito argiloso, que pode ter
dificultado o crescimento das mesmas.
Tabela 5.5 Massa seca das raízes das fáfias após 240 dias do plantio nos vasos
Filme
biodegradável branco (FBB); Filme biodegradável preto (FBP); Polietileno (PE)
A,B
Médias com letras maiúsculas diferentes na mesma coluna indicam diferença ao nível de 0,05 pelo
teste de Tukey.
a,b
Médias com letras minúsculas diferentes na mesma linha indicam diferença ao nível de 0,05 pelo
teste de Tukey.
Massa seca (g.planta
-1
)
Filme
Sem saco Fundo cortado Saco Inteiro
FBB 16,61
a, A
± (2,7) 16,98
a, A
± (3,5) 17,14
a, A
± (2,7)
FBP 14,83
b, A
± (3,2) 15,94
ab, A
± (4,4)
18,81
a, A
± (2,9)
PE 16,25
a, A
± (3,0) 16,66
a, A
± (4,8) 12,52
b, B
± (1,1)
123
5.4 CONCLUSÕES
Os filmes biodegradáveis produzidos por extrusão a partir de blendas de
amido e poliéster biodegradável apresentam boa processabilidade, manuseabilidade
e termossoldagem para produção de sacos para mudas.
O uso de filmes biodegradáveis é uma excelente alternativa para a produção
de sacos para mudas, pois as mesmas podem ser transplantadas diretamente no
solo sem a retirada do saco, reduzindo o risco de danos às raízes no momento do
transplante. Os sacos sofrem biodegradação no solo em curto espaço de tempo e
não impediram o desenvolvimento normal das raízes e da parte aérea das plantas.
5.5 REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICAS
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Annual book of American Standard Testing Methods: Philadelphia, 2002.
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CHANDRA, R.; RUSTGI, R. Biodegradable Polymers. Prog. Polym. Sci. v. 23, p.
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124
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MATTOS, P.P; SALIS, S.M. Características de Pfaffia glomerata (Sprengel)
Pedersen cultivada no Pantanal, sub-região do Paraguai, Corumbá, Mato Grosso do
Sul. In: SIMPÓSIO SOBRE RECURSOS NATURAIS E SÓCIOECONÔMICOS
DO PANTANAL, 4. Anais...Corumbá: SIMPAN. p. 1-7, 2004.
MONTANARI JÚNIOR I.; MAGALHÃES P.M.; QUEIROGA C.L. Influence of
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in Pfaffia glomerata (Spreng) Pedersen. Acta Horticulturae v. 3, p. 125-129, 1999.
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125
NICOLOSO, F.T.; FORTUNATO, R.P.; FOGAÇA,M.A.F. Influência da posição da
estaca no ramo sobre o enraizamento de Pfaffia glomerata (Spreng.) Petersen em
dois substratos. Ciência Rural, v.29, n.2, p.277-283, 1999.
SCAPIM, R.S Production, characterisation, application and biodegradability of blends
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TENA-SALCIDO, C. S. RODRIGUEZ-GONZÁLEZ, F. J. MÉNDEZ-HERNÁNDEZ, M.
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thermoplastic starch in LDPE/TPs blends. Polymer Bulletin, v. 60, p. 677 – 688,
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VIDAL, L.H.; SOUZA, SOUZA, J.R.P.; FONSECA, E.P.; BORDIN, I. Qualidade das
mudas de guaco produzidas por estaquia em casca de arroz carbonizada com
vermicomposto. Hortic.bras.,v.24,n.1, jan-mar, 2006.
WANG, Y. W. MO, W. YAO, H. WU, Q. CHEN, J. CHEN, G. Q. Biodegradation
studies of poly(3 – hydroxybutyrate – co – 3 – hydroxyhexanoate). Polymer
Degradation Stability, v. 85, p. 815 – 821, 2004.
126
ANEXO G
Figura G.1: Plantio das estacas de fáfia nos sacos para mudas
Figura G.1: Mudas de fáfia após 30 dias
127
ANEXO H
Figura H.1: Transferência das fáfias para os vasos (saco inteiro)
Figura H.2: Transferência das fáfias para os vasos (saco com fundo cortado)
128
ANEXO H
Figura H.3: Transferência das fáfias para os vasos (sem o saco)
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