Por João Eduardo Justi – UFSCar | Uma pesquisa desenvolvida a partir do Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) de uma estudante da UFSCar resultou na produção de espumas biodegradáveis feitas com resíduos de origem vegetal. O material, leve e resistente, combina partículas de bagaço de cana-de-açúcar ou resíduos de eucalipto com biopolímeros como amido e pectina e apresenta potencial para substituir espumas plásticas rígidas, o popular isopor, utilizadas em embalagens.

O estudo foi conduzido por Victória B. P. Silva, egressa do curso de Ciências Biológicas do Campus Lagoa do Sino da UFSCar. A pesquisa teve início durante seu projeto de Iniciação Científica, financiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), e teve continuidade na elaboração do Trabalho de Conclusão de Curso (TCC). A etapa experimental foi realizada no Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), em Campinas (SP), em parceria com a pesquisadora Elisa S. Ferreira, que acompanhou o trabalho em laboratório, e outros integrantes da instituição. A pesquisa foi orientada por Daniel Baron, docente do Centro de Ciências da Natureza (CCN) da UFSCar.

Os resultados foram publicados na revista ACS Sustainable Resource Management, da American Chemical Society (ACS), no artigo “Using Biomass Particles and Biopolymers to Control the Mechanical Properties and Biodegradability of Renewable Foams“. Victória Silva aparece como primeira autora, ao lado de Luygui G. Silva, Mariana M. Godoy, Daniel Baron e Elisa S. Ferreira. O estudo foi publicado em 4 de setembro deste ano.

Resíduos transformados em novos materiais
O ponto de partida da pesquisa foi um problema conhecido: espumas poliméricas são amplamente utilizadas em embalagens por características como leveza, resistência e capacidade de absorver impactos, mas sua origem em matérias-primas não renováveis e o descarte inadequado contribuem para o acúmulo de resíduos plásticos no ambiente. Entre os materiais empregados atualmente estão poliuretano, poliestireno e polietileno.

Para buscar uma alternativa renovável, os pesquisadores trabalharam com duas matérias-primas abundantes: o bagaço da cana-de-açúcar, resíduo da produção de açúcar e etanol, e resíduos industriais de eucalipto provenientes da cadeia de papel e celulose. Diferentemente de abordagens que exigem o refinamento da biomassa para obtenção de fibras de celulose, o estudo utilizou as partículas vegetais sem refinamento, combinando-as com amido ou pectina.

Na fabricação, as partículas de biomassa e os biopolímeros foram dispersos em água. A agitação mecânica introduziu bolhas de ar na mistura, formando uma espuma aquosa, posteriormente colocada em moldes e seca em estufa. O processo deu origem a estruturas sólidas e porosas. A escolha dos componentes permitiu modificar características do produto final. As espumas apresentaram densidade entre 0,13 e 0,19 grama por centímetro cúbico. Aquelas feitas com bagaço de cana apresentaram poros menores, enquanto as produzidas com resíduos de eucalipto tiveram poros maiores.

Resistência e biodegradação
Além da leveza, os testes mostraram que os materiais podem alcançar resistência mecânica compatível com a de espumas plásticas rígidas. A maior resistência à compressão, de 0,27 MPa, registrou-se na combinação de bagaço de cana-de-açúcar com amido. Segundo o estudo, os resultados indicam desempenho mecânico compatível com a substituição de materiais plásticos em determinadas aplicações. Outro diferencial foi a biodegradabilidade. Durante quatro meses, os pesquisadores acompanharam a decomposição das espumas em solo por meio da produção de dióxido de carbono (CO?), utilizada como evidência do consumo do material por microrganismos. Ao final de 119 dias, a espuma produzida com bagaço de cana e amido atingiu 21% de biodegradação; a combinação de eucalipto e amido, 19%; bagaço e pectina, 17%; e eucalipto e pectina, 15,6%.

Os resultados demonstraram que é possível controlar a velocidade de biodegradação por meio da composição do material. As formulações com amido se degradaram mais rapidamente, enquanto as produzidas com eucalipto apresentaram um período inicial maior antes do avanço da decomposição. Assim, diferentes combinações podem ser pensadas de acordo com o tempo de vida útil necessário para cada produto.

O próprio estudo exemplifica essa possibilidade: espumas de bagaço de cana com amido, de degradação mais rápida, podem ser interessantes para embalagens de curta duração, como bandejas para produtos perecíveis. Já a combinação de eucalipto e pectina, com degradação mais lenta, pode ser adequada para armazenamento e transporte por períodos maiores, inclusive como preenchimento de caixas para proteger objetos frágeis.

Pesquisa começa ainda na graduação
Para Baron, outro aspecto relevante do trabalho é sua origem em uma pesquisa de graduação. O docente destaca que o estudo conduzido por Victória Silva durante o TCC avançou da formação acadêmica para uma investigação experimental realizada em uma das principais instituições científicas do País e, posteriormente, para a publicação dos resultados em periódico científico internacional.

Nesse sentido, o professor chama a atenção para o potencial da orientação de estudantes ainda durante a graduação. Para ele, a publicação reforça que trabalhos desenvolvidos nessa etapa da formação podem produzir conhecimento científico original e alcançar espaços qualificados de divulgação, além de evidenciar a importância do envolvimento dos docentes na orientação de estudantes de graduação.

A pesquisa também exemplifica a aproximação entre diferentes áreas do conhecimento. Embora tenha sido desenvolvida por uma estudante de Ciências Biológicas, o estudo articula conhecimentos sobre a estrutura e a composição de materiais vegetais, biodegradação e desenvolvimento de novos materiais. O paper destaca, por exemplo, que características naturais das biomassas – como a estrutura das paredes celulares e sua composição – influenciaram tanto as propriedades mecânicas quanto o comportamento das espumas durante a biodegradação.

Os autores concluem que a combinação de partículas vegetais não refinadas com biopolímeros oferece uma rota sustentável para produzir espumas leves, resistentes e biodegradáveis, aproveitando matérias-primas renováveis. O estudo também abre caminho para investigar outros resíduos agrícolas e florestais disponíveis regionalmente, com a perspectiva de ampliar as possibilidades de produção de materiais renováveis para embalagens.

Este texto foi originalmente publicado pela UFSCar, de acordo com a licença CC BY-SA 4.0. Este artigo não necessariamente representa a opinião do Portal eCycle.