MSc. Elias Augusto Soares, da redação.

 

O poli(hidroxibutirato) (PHB) é um biopolímero termoplástico obtido naturalmente pela ação de bactérias, que produzem a sua estrutura molecular tendo insumos de fonte renovável como fonte de alimento. Ele pertence à família dos poli(hidroxialcanoatos) (PHA), materiais poliméricos classificados como poliésteres. O PHB, o qual provavelmente é o tipo mais comum de PHA, despertou alto interesse comercial devido às suas propriedades mecânicas e à sua classificação como plástico biodegradável.

 

 

Assim como o PLA, por exemplo, o PHB é tido como uma das alternativas para substituição de polímeros provenientes de fontes fósseis, como uma escolha mais sustentável, uma vez que tem origem em recursos renováveis e que proporcionam a redução na emissão de gases de efeito estufa.

 

Na história dos polímeros o PHB é conhecido desde 1925. Porém, apenas no início da década de 1980 uma empresa desenvolveu e patenteou um processo de obtenção baseada na fermentação de açúcares pela bactéria Alcaligenes eutrophus. Atualmente, de acordo com relatórios da European Bioplastics (EUBP), os PHAs representam apenas cerca de 1,7% dos biopolímeros utilizados globalmente. Os termos “biopolímero” ou “bioplástico” qualificam materiais poliméricos que possuem origem biológica. Ou seja, materiais plásticos que têm seu monômero proveniente de fontes renováveis como, por exemplo, plantas ou microorganismos.

 

As propriedades mecânicas do PHB são semelhantes às do polipropileno (PP). Porém, por possuir alto índice de cristalinidade (entre 60 a 90%), o polihidroxibutirato é rígido e frágil, o que torna o seu uso limitado.

 

Devido à sua estrutura, o PHB é um material hidrofóbico, ou seja, não absorve umidade. Portanto, não é necessário realizar sua secagem antes de processá-lo. Como a maioria dos termoplásticos, pode ser processado por diversos métodos de transformação, incluindo extrusão, injeção, sopro e termoformação.

 

O PHB pode ser injetado nos mesmos equipamentos em que se injetam materiais convencionais, desde que sejam ajustadas as condições de processo às características do polímero. Como o PHB é quimicamente instável a altas temperaturas, o tempo de processamento deve ser reduzido, utilizando uma janela curta de temperatura por volta de 190 ºC, mantendo-se a atenção para que seja submetido a baixas taxas de cisalhamento. Devido à sua baixa densidade de nucleação, o PHB possui baixa taxa de cristalização, o que leva a ciclos mais longos durante o resfriamento, se comparado a polímeros convencionais.

 

Quanto às variações desse polímero, existem, por exemplo, copolímeros de PHB/PLA e PHB com cerca de 30% de ácido hidroxivalérico (PHB/HV), o que o torna menos cristalino, mais flexível e facilita o seu processamento. Além disso, alguns estudos evidenciam a melhora das suas propriedades mecânicas quando utilizado junto a fibras naturais, ou até mesmo sintéticas.

 

 

Um dos principais fatores que dificultam a substituição de artigos produzidos com polímeros convencionais por artigos produzidos por PHB é o seu alto custo. Entretanto, diversas técnicas de produção vêm sendo desenvolvidas e estudadas.

 

Como um biopolímero promissor a substituir plásticos convencionais, o PHB pode ser aplicado em algumas embalagens (frascos, tampas, filmes e rótulos) para alimentos, peças estruturais, itens descartáveis, sacos e sacolas, itens de higiene pessoal, tubetes de reflorestamento (tubete de mudas), filmes agrícolas, filmes para recobrimento de cartões, entre outras. Uma grande vertente de aplicação para o PHB é a medicina, ou seja, seu uso direto em seres humanos e animais, devido ao seu alto índice de biocompatibilidade com tecidos vivos. Por ser atóxico, pode ser usado também em aplicações destinadas à interação com o organismo humano, por exemplo.

 

Assim, faz-se uso desse material em fios para suturas, cápsulas gelatinosas para medicamentos, pinos cirúrgicos, enxertos ósseos, escovas cirúrgicas, drenos, tecidos cirúrgicos, válvulas cardíacas e como talco de lubrificação para luvas cirúrgicas.

 

 

Vale ressaltar que, por mais que seja um material reciclável, biodegradável e compostável, seu descarte correto é fundamental. Quando descartado em ambientes naturais e biologicamente ativos (presença de bactérias e fungos), associado à temperatura e umidade, ele se transforma novamente em gás carbônico e água, concluindo o ciclo de vida sem impactos negativos ao meio ambiente.

 

O PHB pode ser reciclado e deve ser identificado pelo símbolo “♹” (sete) na simbologia da ABNT para reciclagem, devendo ser descartado nas lixeiras de cor vermelha. Confira os fabricantes e fornecedores desse polímero em nosso Guia de Bioplásticos. Para saber mais, consulte a seção de Literatura em nosso site www.arandanet.com.br/revista/pi


 

A ciência do material

O termo PHA é aplicado a uma família de poliésteres acumulados por diversas bactérias, na forma de grânulos intracelulares de reserva de carbono, energia e equivalentes. Em geral, a síntese de PHA por bactérias ocorre quando há limitação de pelo menos um nutriente necessário à multiplicação das células (N, P, Mg, Fe, etc.). No Brasil a produção do PHB, em larga escala, se dá por meio da fermentação da sacarose da cana-de-açúcar pela bactéria Ralstonia eutropha.

 

Foram identificados mais de 100 tipos diferentes de monômeros constituintes dos PHAs em diversas bactérias. Essa variedade traz como vantagem a possibilidade de sintetizar polímeros com as mais variadas propriedades.

 

O poli(hidroxibutirato) (PHB), é um homopolímero composto por unidades monoméricas de quatro átomos de carbono constituído por monômeros de 3-hidroxibutirato e é o PHA mais bem caracterizado e o acumulado com maior frequência por bactérias. Estudos de difração de raios-X em fibras cristalinas de PHB demonstraram que as suas moléculas apresentam conformação helicoidal, assim como a do polipropileno (PP).


 

Propriedades típicas*

Nome e sigla: poli(hidroxibutirato) (PHB) – [en. polyhydroxybutyrate]

Classificação: biopolímero

Origem: natural

Fórmula química: (C4H6O2)n

Comportamento mecânico: termoplástico

Organização molecular: semicristalino

Densidade (sólido): 1,2 g/cm³

Temperatura de transição vítrea (Tg): 2 °C

Temperatura de fusão (Tm): 170 °C

Temperatura de processamento: 160 a 200 °C

Secagem: não se aplica


 

*Os dados atribuídos às propriedades do polímero são valores médios obtidos na literatura e junto a fornecedores de materiais.



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