Economia Circular e Fibra de Coco: O Caminho Inteligente para a Sustentabilidade

Autora: Lorena Vanessa Medeiros Dantas (Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais (PPG-CEMat/UFCG

Autora Correspondente: Renate Wellen (Professora no Departamento de Engenharia de Materiais (DEMat/UFPB)

A substituição de plásticos convencionais por alternativas sustentáveis tornou-se essencial diante dos impactos ambientais causados pelo descarte inadequado de polímeros sintéticos. Pesquisadores de polímeros têm se dedicado ao desenvolvimento de novos materiais ecológicos, utilizando recursos naturais e biodegradáveis.

Entre os polímeros de base biológica, o poliácido lático (PLA), emerge como uma opção promissora. O PLA é um biopolímero derivado de fontes renováveis, como cana-de-açúcar e mandioca; destacando-se por caráteres mecânicos, térmicos e químicos, ou seja, propriedades similares às poliolefinas como polietileno e polipropileno. Entretanto, o PLA apresenta altas rigidez e temperatura de processamento (180-250 ºC), que fragilizam e aceleram os processos degradativos, podendo comprometer os desempenhos mecânico e térmico do produto final, restringindo significativamente as aplicações industriais.  

Visando contornar essas desvantagens, o PLA tem sido misturado com agentes de enchimento, como óleo vegetal e fibras naturais, resultando em compósitos biodegradáveis com propriedades interessantes. O óleo vegetal é uma alternativa aos plastificantes sintéticos, promovendo a flexibilidade e diminuição da temperatura de transição vítrea, tornando-se uma metodologia adequada para reduzir a fragilidade do PLA.

As fibras naturais de coco são constituídas por lignina e celulose, portanto definidas como lignocelulósicas. As fibras de coco apresentam fácil processabilidade, alta resistência mecânica, baixa densidade e baixo custo, características importantes para a indústria de plásticos. As fibras de coco se destacam como uma inteligente alternativa cujo aproveitamento contribui para a redução de resíduos e produção de materiais ambientalmente responsáveis.

Estima-se que a produção global de coco ultrapasse US$ 30 bilhões até 2026[1]. Ressalta-se que os resíduos gerados representam de 80% a 85% do peso bruto da fruta, reforçando a urgência de alternativas sustentáveis para seu reaproveitamento.

Neste trabalho, compósitos de poliácido lático (PLA) foram produzidos com adição do óleo de mamona e fibra de coco, as fibras foram previamente beneficiadas com tratamento alcalino (NaOH) e radiação gama (g) visando melhor compatibilidade do sistema-compósito. O objetivo do trabalho foi desenvolver compósitos biodegradáveis que atendam às exigências da indústria plástica, promovendo soluções sustentáveis com responsabilidade social e ambiental.

A primeira etapa do trabalho consistiu na epoxidação do óleo de mamona, seguida da plastificação do PLA. O método adotado para a síntese do óleo garantiu um produto quimicamente modificado. Em seguida, foi realizada a plastificação do PLA utilizando tanto o óleo epoxidado quanto o óleo in natura. Os resultados de estabilidade térmica indicaram que a epoxidação não trouxe benefícios significativos em comparação ao óleo natural, tornando essa etapa desnecessária dentro do escopo do estudo, considerando os custos e o tempo envolvidos no processo.

Com o processo de plastificação realizado, a pesquisa avançou para a produção dos compósitos, utilizando as fibras tratadas por via alcalina (NaOH) e irradiadas (g). Após o processamento verificou-se que a adição da fibra tratada promoveu uma melhora na cristalinidade quando comparada ao material apenas plastificado, evidenciou-se que a taxa de crescimento cristalino dos compósitos com fibra tratada indica uma melhora na durabilidade e resistência do material. A Figura 1 apresenta o gráfico resumo do projeto desenvolvido.

Figura 1. Gráfico resumo - Ilustração do uso de insumos naturais, como polímero de fonte renovável, fibra de coco e óleo de mamona, no desenvolvimento de biocompósitos. Essa abordagem contribui na redução de resíduos e valorização de produtos regionais, resultando em materiais com alto potencial tecnológico, econômico e socioambiental.

CONCLUSÃO

A utilização da fibra de coco, um resíduo da agroindústria, e do óleo de mamona, uma cultura regional, mostrou-se uma abordagem promissora no desenvolvimento de compósitos de PLA com propriedades aprimoradas. Destaca-se:

• A estabilidade térmica do PLA plastificado com óleo in natura se mostrou competitiva, enquanto o óleo epoxidado não apresentou resultados significativos. Evitando uso de reagentes nocivos e custos elevados.
• Compósitos com fibra de coco tratada apresentaram melhor cristalinidade em relação às fibras irradiada.
• Compósitos com fibra de coco são mais resistentes em relação ao PLA plastificado com óleo de mamona.

Essa pesquisa foi realizada na Universidade Federal de Campina Grande (UFCG) e na Universidade Federal da Paraíba (UFPB), com a colaboração de instituições parceiras como a EMBRAPA do Ceará e o Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN), em São Paulo, e apoio financeiro da Fundação de Apoio à Pesquisa do Estado da Paraíba (FAPESQ), a quem os pesquisadores agradecem.

SAIBA MAIS SOBRE A PESQUISA

O objetivo do estudo foi investigar a influência de recursos regionais e resíduos agroindustriais, no desenvolvimento de compósitos biodegradáveis. O estudo aborda o uso do óleo de mamona e da fibra de coco como aditivos do poliácido lático (PLA), com o intuito de otimização térmica e estrutural.

Principais pontos do artigo - Explora o uso de recursos regionais, como o óleo de mamona e resíduos agrícolas, na produção de compósitos biodegradáveis, com o objetivo de reduzir os impactos ambientais. Transformar resíduos agrícolas em fontes de recursos, ao mesmo tempo em que contribui com os princípios da economia circular.

Investigou-se a estabilidade térmica dos compósitos de PLA com óleo epoxidado e óleo in natura, visando uma melhor compreensão do fenômeno. Posteriormente, foi produzido o compósito de PLA plastificado com óleo in natura e fibra de coco, tratada e irradiada. Observou-se uma melhora estrutural do compósito com a adição da fibra tratada. A pesquisa propõe uma solução sustentável para embalagens de utilidades em geral.

Redução de resíduos - A grande produção de coco e descarte inadequado têm gerado resíduos agrícolas e o uso excessivo de plásticos geram sérios problemas ambientais que demandam soluções urgentes. Este artigo apresenta uma alternativa sustentável, que transforma resíduo da casca de coco, óleo de mamona e polímero de fonte renovável em materiais biodegradáveis com grande potencial para aplicação em embalagens. Além de reduzir os impactos ambientais, essa abordagem promove desenvolvimento econômico, agregando valor a materiais que, de outra forma, seriam apenas resíduos. O estudo é de grande relevância para pesquisadores, profissionais da indústria de polímeros, para a química verde e a população em geral que se preocupa com a sustentabilidade. Ao propor soluções práticas e viáveis, essa pesquisa contribui para o desenvolvimento de materiais sustentáveis e ecologicamente responsáveis.

Currículo Resumido de Lorena Vanessa Medeiros Dantas

Graduada em Química pela Universidade Federal de Campina Grande (UFCG), doutoranda no Programa de Pós-Graduação em Química da Universidade Federal da Paraíba (UFPB). Possui experiência em desenvolvimento de novos materiais. Polímeros de base biológica, com ênfase nos seguintes temas: cinética de degradação e cristalização de polímeros, e desenvolvimento de biocompósitos poliméricos. É pesquisadora vinculada ao Laboratório de Síntese e Caracterização de Polímeros (LSCP) da UFPB.

Currículo Resumido de Renate Maria Ramos Wellen

Pós-doutora em polímeros e bolsista de produtividade em pesquisa do CNPq. Professora do Departamento de Engenharia de Materiais (DEMat) da UFPB, ministrando disciplinas de Ciência dos Materiais e Materiais Poliméricos. É docente permanente nos Programas de Pós-Graduação em Ciências e Engenharia de Materiais da UFPB e UFCG, e Programa de Pós-Graduação em Química da UFPB, orientando projetos de Mestrado, Doutorado e Pós-Doutorado.

Revisora e editora convidada de vários periódicos nacionais e internacionais, com projetos aprovados em nível nacional e internacional. Sua pesquisa concentra-se em termoplásticos e termorrígidos, abordando temas como cristalização e propriedades de polímeros, processos de cura e controle de propriedades, modificação de polímeros e compósitos poliméricos, além da cinética de cristalização, cura, degradação e biodegradação. Ultimamente tem direcionado esforços também para os tópicos: polímeros biológicos, sustentabilidade, economia circular.