Um biocomposto de poli(ácido láctico) (PLA) reforçado e com propriedades antioxidantes resultou do trabalho conjunto entre as empresas Krauss Maffei (Alemanha ) e o grupo Synergy Horizon (Chipre), por meio de sua subsidiária polonesa, que desenvolveu recentemente um processo para a produção de lignina em pó, a qual pode ser dosada em extrusoras, atuando como carga em materiais termoplásticos.

 

Especializado na valorização da lignina obtida por hidrólise, o grupo de empresas Synergy Horizon transforma este biopolímero que muitas vezes é descartado como subproduto da indústria do bioetanol, em produtos destinados a diversas aplicações. Entre as suas competências estão a purificação da lignina, sua modificação química e funcionalização.

 

O PLA reforçado com 30% de lignina apresentou propriedades antioxidantes naturais, maior resistência e degradabilidade controlada.

 

A lignina é dos materiais orgânicos mais abundantes na Terra, podendo ser extraída da biomassa lignocelulósica por vários métodos. Um deles é a hidrólise da biomassa para produção de bioetanol, gerando como subproduto a lignina de hidrólise, que possui propriedades únicas. Cerca de 50 milhões de toneladas de lignina, incluindo a obtida por hidrólise, são produzidas anualmente em todo o mundo como resíduo do processamento de madeira nas indústrias de papel e bioetanol, e 98% desse total é incinerado, de acordo com informações da Synergy.

 

Muitos projetos de pesquisa têm lidado com este recurso biológico renovável, mas a sua utilização como carga em uma matriz polimérica até agora é pouco conhecida. "Processar a lignina de hidrólise não é uma tarefa fácil", comentou Alexander Gonchar, chefe de pesquisa e desenvolvimento da Synergy Horizon, que agora opera uma linha de produção comercial para fabricação de lignina em pó.

 

A participação da Krauss Maffei se deu em razão de sua experiência na fabricação de equipamentos para formulação de compostos com a incorporação de cargas. “Com nossa experiência em formulação de compostos e o conhecimento exclusivo de nosso parceiro de projeto, conseguimos incorporar até 30% de lignina na matriz de PLA e produzir um composto com capacidade e atividade antioxidante natural, propriedades mecânicas aprimoradas e biodegradabilidade controlada”, explicou Lars Darnedde, do setor de desenvolvimento de engenharia de processos e gerente de projetos da KraussMaffei Extrusion.

 

De resíduo a carga funcional

 

A KraussMaffei demonstrou a incorporação da lignina na matriz de PLA em seu centro técnico recém-criado na unidade de Laatzen (Alemanha). Tanto a extrusora de laboratório, uma ZE Blue Power 28, quanto a unidade de produção ZE Blue Power 42 conseguiram incorporar até 30% de lignina no composto. "Adaptamos especialmente a configuração da rosca para o trabalho com a lignina, com elementos de mistura altamente sensíveis, operando a uma temperatura baixa, de 160°C no máximo, e utilizamos uma zona de incorporação de carga de 6 D de comprimento e desgaseificação lateral", informou Lars Darnedde.

 

A extrusora de laboratório ZE Blue Power 28, cuja configuração especial da rosca
e tecnologia de controle

permitiram incorporar até 30% de lignina com um processamento preciso, a uma temperatura máxima de 160°C.

 

 

O fato de que tanto o arranjo do processo de extrusão de compostos quanto a preparação da lignina na Synergy Horizon tiveram sucesso foi confirmado por testes de propriedades mecânicas. Comparado ao PLA puro, a versão com reforço de lignina permitiu aumentar o módulo de flexão e tração em cerca de 30%. Isso pode ser útil em aplicações de embalagens em que o material precisa ser rígido o suficiente para manter sua forma, mesmo sob carga.

 

Outra vantagem da capacidade antioxidante é a possibilidade de aplicação em embalagens de alimentos visando prevenir a oxidação dos alimentos e prevenindo a formação de sabores estranhos, odores ou compostos tóxicos. Pode também ser aplicado em plásticos biodegradáveis para fins agrícolas, tais como filmes de cobertura, para protegê-los da degradação oxidativa. Os biocompostos de PLA contendo lignina apresentaram taxa de biodegradação superior a 90% em 99 dias.

 

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Imagens: Krauss Maffei

 

 

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