Pesquisa apoiada pela Fapesq identifica viabilidade no uso de cascas de batata e fibras de coco na confecção de embalagens sustentáveis

Pesquisadores da Paraíba encontram em resíduos agrícolas, como cascas de batata e fibras de coco, uma abordagem promissora para o desenvolvimento de plásticos biodegradáveis. A extração eficiente do amido de batata e das fibras de celulose comprovou a viabilidade do uso dessas matérias-primas na formulação de biopolímeros sustentáveis.  O estudo desenvolvido por pesquisadores da Universidade Federal da Paraíba (UFPB) e Universidade Federal de Campina Grande (UFCG) analisa a reutilização de resíduos agrícolas para a criação de novos produtos, reduzindo a dependência de recursos não renováveis e minimizando os impactos ambientais.  A pesquisa conta com recursos do Governo do Estado, através da Fundação de Apoio à Pesquisa da Paraíba (Fapesq) e apoio da Secretaria de Estado da Ciência, Tecnologia, Inovação e Ensino Superior (Secties).

Segundo a pesquisa, em 2023 a produção global desses produtos atingiu 383 milhões de toneladas de batata e 64,7 milhões de toneladas de coco, gerando uma quantidade significativa de subprodutos descartados que contribuem para a poluição ambiental (FAO, 2021). Esses resíduos, no entanto, possuem propriedades químicas e estruturais únicas que podem ser transformadas em materiais biodegradáveis, como filmes bioplásticos, oferecendo uma alternativa viável aos plásticos convencionais.

O amido, um dos biopolímeros mais estudados, destaca-se por sua biodegradabilidade, disponibilidade abundante e custo acessível. No entanto, suas limitações intrínsecas, como baixa resistência mecânica e alta sensibilidade à umidade, restringem sua aplicação em escala industrial. Para superar essas barreiras, técnicas de modificação química, como esterificação e copolimerização, têm sido amplamente investigadas, permitindo ajustar as propriedades do amido conforme as necessidades das aplicações. Os primeiros testes indicaram que a funcionalização do amido pode aprimorar suas propriedades estruturais, tornando-o mais resistente e estável.

Paralelamente, as fibras de celulose extraídas de resíduos como as fibras de coco, emergem como reforços estruturais promissores para matrizes poliméricas. Essas nanoestruturas oferecem propriedades mecânicas excepcionais, alta razão de aspecto e biodegradabilidade, tornando-as ideais para aplicações sustentáveis.

De acordo com a coordenadora da pesquisa, Renate Wellen, professora do Departamento de Engenharia de Materiais (DEMat/UFPB), esses materiais representam uma alternativa sustentável aos plásticos de origem petroquímica, contribuindo para a redução da poluição e para a valorização de resíduos agrícolas.

Por meio de técnicas de extração, modificação química e caracterização de materiais, busca-se desenvolver filmes funcionais que atendam às demandas da indústria de embalagens sustentáveis, promovendo uma transição para uma economia mais circular e ambientalmente responsável.

Na primeira etapa do estudo foi feita a extração das matérias-primas essenciais para a formulação dos filmes biodegradáveis. O amido foi extraído a partir das cascas de batata, utilizando um processo alcalino para remoção de impurezas e isolamento do biopolímero. Conforme Ananda Karoline Camelo de Albuquerque, doutoranda em Ciência e Engenharia de Materiais (PPG-CEMat/UFCG), o método escolhido garantiu um material com alta pureza e rendimento adequado para posterior modificação química.

As nanofibrilas foram obtidas a partir de fibras de coco por meio da combinação dos tratamentos alcalino e mecânico. Este processo desagregou a estrutura da celulose, resultando em nanofibrilas flexíveis e de alto aspecto estrutural, adequadas para reforço de filmes biodegradáveis.

Com os materiais extraídos, a pesquisa avançou para a modificação química do amido, visando melhorar suas propriedades para aplicação na produção de filmes biodegradáveis. O amido foi quimicamente modificado com ácidos carboxílicos, que promovem a formação de ligações éster na estrutura polimérica. Essa modificação tem o objetivo de reduzir a hidrofobicidade do amido e melhorar sua estabilidade térmica e mecânica.

Atualmente, estão sendo investigadas novas rotas de modificações químicas baseadas na copolimerização do amido com monômeros que possuem atividade antioxidante. O objetivo dessa modificação é conferir funcionalidades adicionais aos filmes, permitindo sua aplicação como embalagens ativas, capazes de prolongar a vida útil de produtos alimentícios ao retardar a oxidação e o crescimento microbiano.

Essa fase da pesquisa ainda está em andamento em parceria com pesquisadores do Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros (ICTP-CSIC) em Madri, e novos ensaios serão realizados para avaliar a eficácia dessa estratégia.

Esses estudos serão fundamentais para validar a aplicação do material como uma alternativa viável aos plásticos convencionais. Dessa forma, a pesquisa reforça a importância da inovação no uso de biomassa residual, promovendo soluções sustentáveis e de alto valor agregado para a substituição de polímeros petroquímicos.

Descrição da imagem/ilustração 

Figura 1. Sequência experimental: extração do amido de batata e obtenção dos filmes biodegradáveis modificados. a) Cascas de batata, fonte do amido, são coletadas e preparadas para extração; b) a suspensão é submetida a processos como lavagem e centrifugação para separar o amido das fibras e impurezas; c) o amido extraído é seco e armazenado em forma de pó branco; d) o amido é modificado e processado para produzir filmes poliméricos biodegradáveis.