Agência
Fapesp, 20-04-2012
Elton Alisson
Elton Alisson
A
substituição das sacolas plásticas tradicionais por sacolas de polímeros
biodegradáveis colocou novamente em discussão a necessidade de diminuir os
impactos do descarte desse tipo de material no meio ambiente. Porém, essa troca
ainda esbarra no alto custo dos poucos tipos de polímeros que são degradados em
poucos anos pela ação de microrganismos e agentes naturais (biodegradáveis) –
enquanto a decomposição dos polímeros convencionais leva séculos.
Uma
nova categoria de materiais poliméricos, que são desenvolvidos por
pesquisadores da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), pode, entre
outras façanhas, ajudar a baratear os polímeros biodegradáveis disponíveis
atualmente no mercado, além de dar origem a diversas soluções nas áreas da
medicina e ambiente.
Possibilidades
de desenvolvimento desses novos materiais, denominados sistemas poliméricos
nanoestruturados, foram apresentadas na First São Carlos School of Advanced
Studies in Materials Science and Engineering (SanCAS-MSE) – Primeira Escola São
Carlos de Estudos Avançados em Engenharia e Ciências dos Materiais, realizada
entre os dias 25 e 31 de março.
Realizado
no âmbito da Escola São Paulo de Ciência Avançada (ESPCA), modalidade de apoio
da FAPESP, o evento foi organizado pelo Departamento de Engenharia e Ciências
dos Materiais (DEMa) da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), sob a
coordenação dos professores Edgar Zanotto, Elias Hage Junior e Walter Botta
Filho.
Por
meio de um Projeto Temático, realizado com apoio da FAPESP, os
pesquisadores da UFSCar começaram a desenvolver e a caracterizar nos últimos
anos diversos materiais nanoestruturados.
Compostos
por partículas de materiais cerâmicos e poliméricos, com dimensões em escala
nanométrica (da bilionésima parte do metro), dispersas em uma matriz
polimérica, esses novos materiais apresentam melhores propriedades mecânicas,
ópticas e de transporte do que os polímeros convencionais.
“A
combinação de nanopartículas com a matriz polimérica confere melhores
propriedades mecânicas, ópticas e de transporte ao plástico final. No caso, por
exemplo, de produtos como sacolas plásticas, também possibilita diminuir a
quantidade de polímero biodegradável e o custo do material final, melhorando
suas propriedades mecânicas e de transporte e mantendo a capacidade de mais
rápida degradação em comparação com os polímeros tradicionais”, disse Rosario
Elida Suman Bretas, professora da UFSCar e coordenadora do projeto, à Agência
FAPESP.
Esses
novos sistemas poliméricos nanoestruturados têm diversas aplicações na área de
embalagens, uma vez que diversos polímeros comerciais possuem limitações para
serem utilizados para esse fim, como não apresentarem a transparência
necessária.
Ao
misturá-los com outros polímeros em escala nanométrica que apresentam um
comportamento mais adequado para serem utilizados como embalagem, originando o
que se chama de nanoblenda, é possível melhorar as propriedades e manter o
sistema polimérico transparente.
“As
propriedades mecânicas dos dois polímeros são modificadas quando eles são
misturados. Às vezes um reforça ou melhora a estabilidade química do outro”,
disse Hage, um dos pesquisadores principais do projeto.
Outras
possíveis aplicações desses novos materiais são na medicina, para o
desenvolvimento de nanofibras poliméricas que servem de suporte de crescimento
e diferenciação de células-tronco.
Formadas
por polímeros com diâmetro nanométrico, nos quais são incorporadas nanopartículas
de compostos biocompatíveis com o corpo humano, como a hidroxiopatita (mineral
que representa 70% da composição dos ossos), as nanofibras compõem um
emaranhado que é muito parecido com a matriz extracelular, que sustenta as
células humanas. Ao colocar células sobre esse emaranhado de nanofibras, elas
se sentem “em casa” e se ancoram no material, conforme observaram os
pesquisadores do DEMa em trabalhos realizados em conjunto com cientistas da
Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) e da Universidade de Strasbourg, na
França.
“O
plástico tem proporcionado saídas espetaculares em certas áreas como a medicina
devido ao fato de a maior parte dos polímeros ser biocompatível com o corpo
humano”, disse Bretas.
Na área
ambiental, uma das possibilidades de aplicação dos sistemas poliméricos
nanoestruturados está em sensores para medir pH (acidez). Os pesquisadores
acabaram de desenvolver um tecido com essa finalidade, composto pela
incorporação de polianilina (um polímero que muda de cor de acordo com a condutividade)
na forma nanométrica disperso em outro polímero, a poliamida 6 (náilon).
“Estamos
desenvolvendo esses produtos em escala de laboratório e ainda deverá levar um
tempo para serem produzidos em escala industrial, principalmente porque são
caros e é preciso incorporar um gasto de energia muito maior do que necessário
para produzir os polímeros convencionais”, disse Bretas.
Um dos
desafios tecnológicos com que os pesquisadores se defrontam para realizar essas
misturas de polímeros é compatibilizar as características deles. Apesar de
terem a mesma origem (são todos orgânicos), eles apresentam propriedades e
características diferentes.
Outro
grande desafio é dispersar e distribuir as partículas em escala nanométrica
dentro da massa geralmente fundida da matriz de polímero que, em função de suas
forças viscoelásticas, faz com que as nanopartículas se agreguem, formando
aglomerados – enquanto o ideal é que as nanopartículas permaneçam longe uma das
outras para, dessa forma, reforçarem as propriedades do plástico final. “É como
se tentasse pegar mel quente e distribuir dentro dele partículas que são
invisíveis a olho nu”, comparou Bretas.
Para
desenvolver esses novos materiais, os pesquisadores utilizam os mesmo
equipamentos empregados para produção dos plásticos convencionais, como
extrusoras. Entretanto, de acordo com Bretas, talvez será preciso, no futuro,
utilizar outros processos.
Aulas
práticas
Durante
a Primeira Escola São Carlos de Estudos Avançados em Engenharia e Ciências dos
Materiais, os pesquisadores da UFSCar deram aulas práticas aos estudantes de
pós-graduação brasileiros e estrangeiros participantes sobre como desenvolvem e
caracterizam nanocompósitos poliméricos, utilizando os equipamentos de que
dispõem no DEMa.
As
atividades complementaram as aulas teóricas proferidas por cientistas
estrangeiros especialistas em processamento e propriedades de compósitos
poliméricos, como József Karger-Kocsis, professor de engenharia de polímeros da
Budapest University of Technology and Economics, na Hungria, Ica
Manas-Zloczower, professora da University Cleveland, em Ohio, e Ramani Narayan,
professor da Michigan State University, as duas últimas nos Estados Unidos.
Referência
na área de polímeros à base de outras matérias-primas que não o petróleo, como
da cana-de-açúcar, Narayan demonstrou em sua palestra a importância em termos
energéticos desse tipo de plástico, denominado biobase, que apesar de ser
proveniente de fonte renovável demanda o mesmo tempo para ser degradado do que
os polímeros utilizados, por exemplo, nas sacolas plásticas convencionais.
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