Orientadores: Ana Rita Morales, Maria Aparecida Marin-Morales

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: O polímero poli(adipato-co-tereftalato de butileno) (PBAT) é um dos principais materiais propostos para aplicação como filme mulch biodegradável. Todavia, sua alta susceptibilidade à fotodegradação pela exposição à radiação solar compromete sua eficiência. No presente estudo, filmes do PBAT...

Resumo: O polímero poli(adipato-co-tereftalato de butileno) (PBAT) é um dos principais materiais propostos para aplicação como filme mulch biodegradável. Todavia, sua alta susceptibilidade à fotodegradação pela exposição à radiação solar compromete sua eficiência. No presente estudo, filmes do PBAT com o aditivo absorvedor de radiação ultravioleta (UV), negro de fumo, em combinação com diferentes estabilizadores à radiação UV foram avaliados quanto à sua eficiência para a fotoestabilização do polímero. Por meio de planejamentos experimentais foi possível determinar duas formulações mais eficientes para cada combinação de aditivos testada, sendo uma com negro de fumo e estabilizador de amina estericamente impedida (HALS) e outra com negro de fumo e o estabilizador fenólico vitamina E. Para esta seleção, foram avaliadas propriedades mecânicas, transmissão de luz, distribuição de massa molar e teor de gel, antes e após ensaio de envelhecimento acelerado. A combinação de negro de fumo e HALS se mostrou mais eficiente para minimizar a cisão de cadeia do PBAT, o que pode ser atribuído ao modo de ação do estabilizador. As amostras selecionadas e o PBAT puro, após envelhecimento, foram caracterizadas quanto à desintegração e biodegradação em solo, para avaliar a influência dos diferentes níveis de fotodegradação sofridos por essas amostras sobre estes processos. Observou-se que as formulações com menor massa molar e menor teor de gel apresentaram maiores taxas de desintegração e biodegradação. Todavia, ao longo do ensaio de respirometria as diferenças de porcentagem de mineralização entre as formulações se tornaram mais sutis, o que sugere o aumento da fração de unidades aromáticas na estrutura polimérica das amostras. Considerando a incorporação no solo como a principal proposta de destinação final para filmes mulch biodegradáveis, também foram realizados ensaios ecotoxicológicos com amostras de solubilizados de solo preparados em dois períodos de avaliação, antes e após a fotodegradação e biodegradação dos filmes de PBAT com e sem aditivos. Pelo bioensaio com o organismo Lactuca sativa foi constatada ausência de efeitos fitotóxicos. O bioensaio com organismo teste Allium cepa revelou ausência de citotoxicidade, genotoxicidade e mutagenicidade. Por fim, a ausência de efeitos genotóxicos também foi verificada pelo bioensaio com a linhagem celular humana HepG2/C3A. Os resultados obtidos no presente estudo confirmam o potencial do uso de PBAT com os aditivos estudados para uso como filmes mulch

Abstract: Poly (butylene adipate-co-terephthalate)-PBAT is one of the main polymeric materials proposed for application as a biodegradable mulch film. However, its high susceptibility to photodegradation by exposure to solar radiation compromises its efficiency. In the present study, PBAT films with...

Abstract: Poly (butylene adipate-co-terephthalate)-PBAT is one of the main polymeric materials proposed for application as a biodegradable mulch film. However, its high susceptibility to photodegradation by exposure to solar radiation compromises its efficiency. In the present study, PBAT films with carbon black absorber additive in combination with different stabilizers to ultraviolet radiation were evaluated for their efficiency for polymer stabilization. In this study, by using experimental designs, it was possible to determine two formulations that were considered the most efficient. One of them was prepared with carbon black and hindered amine light stabilizer (HALS) and the other prepared with carbon black and phenolic stabilizer vitamin E. This selection was based on analysis of mechanical properties, light transmission, molar mass distribution and gel content, before and after accelerated aging. The combination of carbon black and HALS was more efficient to minimize the PBAT chain scission, which can be attributed to the stabilizer mode of action. The selected samples and pure PBAT, after aging, were characterized in relation to disintegration and biodegradation in soil, aiming to evaluate the influence of the different levels of photodegradation suffered by samples on these processes. It was observed that formulations with lower molar mass and lower gel content presented higher disintegration and biodegradation rates. On the other hand, during the respirometric test, the differences in the mineralization degree among the samples became subtler. This behavior suggests an increasing in fraction of aromatic units for the samples polymeric structure. Considering incorporation in soil as the main purpose for destination of biodegradable mulch films, ecotoxicological tests with aqueous extract of soil and PBAT films were conducted after two monitoring periods - before and after photodegradation and biodegradation. Considering the bioassay with the organism Lactuca sativa, it was found absence of phytotoxic effects. The bioassay using the organism Allium cepa revealed absence of cytotoxicity, genotoxicity and mutagenicity. Finally, absence of genotoxic effects was also verified by the bioassay using a human cell culture HepG2/C3A. The results obtained in the present study confirm potential of the studied PBAT formulations with additives for mulch film application

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