Mecanismos de degradação e caracterização de materiais poliméricos biodegradáveis
Thread Content
Todos os materiais que não causam danos ao meio ambiente terrestre podem ser considerados materiais recicláveis. Existem muitos tipos de materiais recicláveis. Atualmente, os materiais que recebem mais atenção no desenvolvimento são os polímeros biodegradáveis. A biodegradação de materiais poliméricos refere-se ao processo pelo qual os polímeros são degradados e assimilados sob a ação de organismos vivos (principalmente fungos, bactérias, etc.). O mecanismo de degradação dos polímeros é muito complexo. Geralmente, acredita-se que a biodegradação não seja um processo único, mas sim o resultado de ações biofísicas e bioquímicas complexas, acompanhadas por outras ações físico-químicas, como hidrólise e oxidação. As ações biológicas e físicas se complementam mutuamente, gerando um efeito sinérgico. Os materiais de poliuretano modificados com polímeros naturais, durante o processo de biodegradação, passam por duas fases principais: (1) a degradação dos polímeros naturais, o que faz com que se formem muitos microporos na superfície do poliuretano. À medida que os orifícios vão aumentando de tamanho, as ligações uretano são as primeiras a serem decompostas pelos microrganismos; (2) com a formação desses microorifícios, torna-se mais fácil para os microrganismos invadirem os compostos poliméricos naturais presentes no interior, o que acelera o processo de degradação do poliuretano até que ele seja completamente destruído. Os métodos mais comuns atualmente para a caracterização da biodegradabilidade são, em geral: método de determinação dos resíduos e da massa molecular relativa, método de análise das mudanças estruturais, detecção dos produtos de decomposição, método de avaliação da resistência mecânica, método visual e método de teste com fungos. Existem ainda algumas deficiências nos vários métodos de análise e caracterização relacionados à biodegradabilidade. Por isso, no processo de pesquisa, costuma-se ser necessário utilizar vários métodos de forma combinada, de acordo com as condições específicas do caso.
Os materiais poliméricos possuem muitas propriedades excepcionais que outros materiais não têm. Eles são amplamente utilizados em áreas como tecnologia de ponta, defesa nacional e diversos setores da economia. São materiais essenciais e insubstituíveis na ciência e na vida moderna. Sua produção e consumo continuam em crescimento constante. O século XXI é, sem dúvida, um novo século de rápido desenvolvimento e utilização intensiva de materiais poliméricos. No entanto, a maioria desses materiais não se degrada rapidamente no ambiente natural. O aumento crescente dos resíduos poliméricos tornou-se uma importante fonte de lixo urbano. A poluição causada por esses materiais já afeta gravemente o meio ambiente em que os seres humanos vivem, e isso se tornou um problema global. Portanto, é muito significativo pesquisar e desenvolver materiais poliméricos biodegradáveis. A degradação de polímeros refere-se à reação de quebra das cadeias macromoleculares que compõem os polímeros. O processo de degradação dos polímeros quando expostos a condições ambientais como oxigênio, água, radiação, calor, luz, reagentes químicos, substâncias poluentes, forças mecânicas e agentes biológicos (especialmente microrganismos) é chamado de degradação ambiental. Do ponto de vista do mecanismo de degradação, os fatores envolvidos podem ser divididos em biológicos, fotônicos e químicos. Entre eles, os mais promissores do ponto de vista aplicacional são a degradação fotônica e a biológica. Os materiais poliméricos que podem ser degradados podem ser classificados, de acordo com seu mecanismo de degradação, em três categorias principais: materiais poliméricos que sofrem degradação fotônica, materiais poliméricos que sofrem degradação biológica e materiais poliméricos que sofrem degradação tanto fotônica quanto biológica. As principais áreas de pesquisa atuais são os materiais poliméricos com propriedades de biodegradação fotobiológica, bem como os polímeros totalmente biodegradáveis. Essas são também as direções para o desenvolvimento industrial no futuro.