Um dos problemas que tem se agravado no Brasil é o descarte de plásticos e papéis, cuja produção e consumo geram diferentes impactos socioambientais, sobretudo, pela geração de resíduos poluentes depositados no ambiente sem tratamento adequado. Segundo a Organização Mundial das Nações Unidas (ONU), os resíduos provenientes destes materiais estão entre os agentes causadores da morte de mais de cem mil animais por ano. Propõem-se neste trabalho analisar a viabilidade da produção de materiais biodegradáveis a partir das fibras presentes nas cascas das bananas consumidas na escola como alternativa para minimização dos impactos provocados pelo descarte de papéis e plásticos, uma vez que pesquisas mostram que a banana é um produto muito consumido no Brasil e cuja casca é rica em fibras vegetais viáveis para se produzir materiais biodegradáveis.

Para a produção dos biomateriais, 300 g de cascas, equivalentes ao material colhido de cerca de seis bananas, foram cortadas longitudinalmente em finas tiras com comprimento de cerca de dois centímetros e pré-tratadas com suco de limão em 1,2 L de água por cerca de 10 minutos, pois o suco desta fruta é rico em ácido ascórbico, um poderoso agente antioxidante que atua na conservação das fibras impedindo seu escurecimento natural devido ao contato com o gás oxigênio do ar, mais precisamente pela ação da enzima polifeniloxidase responsável por oxidar o tanino presente na casca da banana dando origem a compostos marrons. Para a fabricação do biopapel, 250 g das cascas pré-tratadas foram cozidos na própria água do tratamento por uma hora, sendo na primeira rodada de testes adicionado a esta 10 mL de uma solução de 2,5% em massa de hipoclorito de sódio que atuou como agente oxidante da lignina e redutor do escurecimento das cascas, ao quão foi acrescentado a partir da segunda rodada de testes 10 mL de uma solução a 0,25% em massa de peróxido de hidrogênio com o mesmo propósito. A partir da terceira rodada de tentativas, dobrou-se o volume da solução de peróxido de hidrogênio para 20 mL e substituiu-se a de hipoclorito de sódio foi substituída por 20 mL de uma solução de hidróxido de sódio 0,1 M para solubilização das fibras celulósicas. Em todas as tentativas, a mistura resultante do cozimento foi então transferida para um liquidificador e triturada a média velocidade por 10 minutos para redução do tamanho das fibras e homogeneização da mistura. Após ser triturada, a mistura foi despejada numa bandeja plástica pequena de cerca de 20 cm x 30 cm, sendo a ela adicionada mais um litro de água para facilitação do processo depara a captura das fibras em uma malha de poliéster de 45 fios por centímetro quadrado presa a uma armação feita de material reciclado de cerca de 12 cm x 16 cm e deixada suspensa sobre a bandeja por cerca de dez minutos para escoamento da água. A malha foi então desprendida da armação e colocada sobre um pedaço de tecido de poliéster com as fibras capturadas voltadas para este tecido e, com o auxílio de um pequeno rolo de pintura, foi solta da malha e prensada. Por fim, o tecido foi pendurado em um varal para secagem por cerca de 48h e então o papel resultante foi desprendido deste tecido e, em alguns casos, recebeu uma camada de bioplástico. Tendo em vista a produção do bioplástico, foram separados 50g das mesmas cascas pré-tratadas. Durante a primeira rodada de testes, foram adicionados num béquer de 250 mL cerca de 8 mL de vinagre de vinho, 25 g de amido de milho e 8 mL de glicerina bi-destilada sobre uma chapa aquecedora a 90ºC para serem amolecidas por cerca de dez minutos. A mistura então foi triturada por 10 minutos num liquidificador junto as cascas da banana e 150 mL de água. Na segunda tentativa, foram colocadas as 50g das cascas pré-tratadas num béquer de de mesmo tamanho junto a 200 mL da água resultante do tratamento, o qual foi colocado sobre uma chapa aquecedora a 90ºC para serem amolecimento das fibras por cerca de dez minutos. Depois disso, elas foram maceradas num almofariz e misturadas num béquer de 250 mL com 15 mL de vinagre de álcool, 10 g de amido de milho, 10 mL de glicerina bi-destilada e 200 mL de água por cerca de dez minutos. Nas terceira e quarta tentativas, elas foram levadas ao liquidificador e trituradas junto a 30 mL de vinagre de álcool, 20 g de amido de milho, 20 mL de glicerina bi-destilada e duzentos mL de água por cerca de 10 minutos. Em todos os casos, a pasta resultante foi então aquecida e homogeneizada em chapa aquecedora a 100ºC por cerca de 20 minutos até que adquirisse uma consistência viscosa, sendo então neutralizada com 10 mL de uma solução 0,1M de hidróxido de sódio e disposta em placas de Petri de vários tamanhos para secagem em estufa a 50ºC por 48h no primeiro teste, estufa à 130ºC por 40 minutos no segundo e em temperatura ambiente por 48h na terceira e quarta tentativa.

PRODUÇÃO DE BIOMATERIAIS A PARTIR DAS CASCAS DE BANANAS DESCARTADAS NO AMBIENTE ESCOLAR

Cidades e Comunidades Sustentáveis, Saúde e Consumo Responsável

cascas, banana, biomateriais, embalagem

Valdemir Siqueira da Silva (Coordenador da Equipe)
Clara Gabrielle Cavalheiro (Aluno Capitão)
Ariane da Silva Araújo (Aluno)
Deborah Stefanie Santos Alves (Aluno)
João Pedro Maciel do Amaral e Silva (Aluno)

Escola Estadual Ilza Irma Moeller Cóppio Professora, São José Dos Campos-SP

Um dos problemas que tem se agravado no Brasil é o descarte de plásticos e papéis, cuja produção e consumo geram diferentes impactos socioambientais, sobretudo, pela geração de resíduos poluentes depositados no ambiente sem tratamento adequado. Propõem-se neste trabalho analisar a viabilidade da produção de materiais biodegradáveis a partir das fibras presentes nas cascas das bananas consumidas na escola como alternativa para minimização dos impactos provocados pelo descarte de papéis e plásticos. Para a produção dos biomateriais, as cascas foram cortadas e pré-tratadas com suco de limão. Na fabricação do biopapel, as cascas foram cozidas em água por uma hora com a adição de soluções de 0,1M de NaOH e 0,25% de H2O2, então a mistura foi triturada no liquidificador e despejada numa bandeja para a captura em tecido de poliéster, prensagem e secagem no varal. Para a produção do bioplástico, por sua vez, as cascas foram amolecidas numa chapa aquecedora a 90ºC e trituradas em liquidificador com vinagre de álcool, amido de milho e água. A pasta resultante foi homogeneizada em chapa aquecedora a 100ºC, neutralizada com uma solução 0,1M de NaOH e disposta em placas de Petri para secagem ao natural. Parte do bioplástico também foi aplicado como uma película sobre o papel para aumento de sua resistência. As folhas de biopapel mostraram-se resistentes à escrita com canetas esferográficas e à tração, sendo flexíveis e de cor escura. Já o bioplástico mostrou boa flexibilidade e transparência indicando ter potencial para produção de embalagens quando utilizado em conjunto com o biopapel. Assim, a produção de materiais biodegradáveis a partir da mistura de papel e bioplástico feitos a partir das cascas de bananas descartadas no ambiente escolar, mostrou-se um processo de baixo custo e grande potencial educativo e ambiental.

No primeiro teste, as folhas resultantes de biopapel mostraram-se escuras e pouco flexíveis, quebrando-se ao serem desenroladas. A partir da segunda tentativa elas já se mostraram mais resistentes à escrita com canetas esferográficas, a tração e a flexão, mas ainda de cor escura bem escura. O papel obtido na terceira tentativa já se mostrou de cor mais clara, textura mais lisa, e boa flexibilidade e resistência. Na quarta tentativa obteve-se um papel mais espesso e flexível, com textura e cor semelhantes ao do papel pardo utilizado para embalar pães. Já o bioplástico mostrou boa flexibilidade, mas consistência exatamente igual a do papel no primeiro teste, sendo opaco e de cor escura. No segundo teste, obteve-se uma mistura transparente, mas com grandes fibras dispersas, que grudou nas placas e dificultou seu uso. Nas duas últimas tentativas, a mistura obtida já apresentou boa transparência e flexibilidade semelhante ao látex, mas com pouca resistência à tração.

Não se obteve um bom branqueamento de fibras com o hipoclorito de sódio, fator cujas causas ainda devem ser melhor investigadas. O papel feito com a adição de hidróxido de sódio, também, permitiu uma melhor solubilização das fibras, o que aumentou a qualidade do papel. Percebeu-se que é possível, para cada 50 g de cascas utilizadas, o que equivale ao material obtido de uma banana média, é possível produzir uma folha de papel de cerca de 10 cm x 15 cm. O papel também apresentou melhor textura e resistência quando secado a sombra por 48 h rm vez de ser exposto ao sol. Isso pode ser devido à secagem mais rápida que leva a uma diminuição brusca do volume do material e a sua perda de flexibilidade. Ao diminuirmos aumentarmos a quantidade de vinagre, substituindo aquele feito a partir de vinho pelo de álcool que possui pH mais acentuado, notou-se um aumento na qualidade do material produzido, uma vez que os íons ácidos são responsáveis por quebrar as ramificações da amilopectina transformando-a em amilose, o que forma cadeias lineares que interagem mais facilmente entre si e formam um polímero mais consistente. Aumentar a quantidade de glicerina para dar maior flexibilidade à mistura e amolecer as cascas em chapa aquecedora junto a água do tratamento com limão também se mostrou positivo, uma vez que se obteve uma mistura mais homogênea e translucida. Aumentar a quantidade de amido nas últimas tentativas para suprir a pouca quantidade fornecida pelas cascas também deu maior consistência ao material obtido. Foi percebido também que, ao se distribuir uma camada de bioplástico com um pincel sobre o papel obtido, ele apresenta maior flexibilidade e resistência à tração, permitindo que ele seja utilizado inclusive para a produção de materiais como tubos de caneta e capas de caderno.

Assim, a produção de materiais biodegradáveis a partir da mistura de papel e bioplástico feitos a partir das cascas de bananas descartadas no ambiente escolar mostrou-se um processo de baixo custo cujo processo de fabricação é simples e os reagentes necessários para sua produção são de fácil acesso. Esse processo pode ser reproduzido na própria escola com facilidade, podendo até mesmo ser incluído na rotina do ensino de química e tornar-se parte integrante do processo pedagógico devido ao seu grande potencial educativo e socioambiental.

BAUTRO, J. O. A.; LIMBO, J. G. B.; GERON, C. A. M. The possibility of paper out of banana bark. Batangas National High School, Batangas City, Philippines, 2015. BEZERRA, E. G.; ANDRADE, P. L. Desenvolvimento de bioplásticos à base de cascas de bananas e ovos. Ciência e Engenharia de Materiais: Conceitos, Fundamentos e Aplicações - Editora Científica Digital, Recife-PE, 2021. MORAIS, L. O.; BARROS, L. M. X.; SILVA, S. F.; OLIVEIRA, A. K. C. Produção de Bioplástico a partir da casca de Banana-Prata (Musa acuminata): desenvolvimento de exemplar interdisciplinar. V CONAPESC – Congresso nacional de Ensino e Pesquisa em Ciências, Campina Grande – PB, 2020. PATIL, P. Banana Fiber Paper Manufacturing and Utilization. Blog Lifeis4Joy, Jalgaon, Maharashtra, Índia, 2019. Disponível em: https://lifecoachprafulla. blogspot.com/2019/04/banana-fiber-paper.html. Acesso em: 26 de agosto de 2022.