Desenvolvimento e caracterização de filmes de ulvana incorporados com cera de carnaúba: avaliação das propriedades mecânicas e de solubilidade em água: avaliação das propriedades mecânicas e de solubilidade em água

Abstract

O uso de biopolímeros em embalagens aumentou com o passar dos anos por serem mais sustentáveis do que os polímeros sintéticos. Entretanto, há vários problemas relacionados aos principais biopolímeros do mercado, tal como a utilização de terras agrícolas. Os biopolímeros oriundos de algas são alternativas promissoras para os biopolímeros utilizados atualmente pois além de captar CO2, seu custo de cultivo de algas é comparativamente mais baixo, não necessitam de terra arável, podem ser cultivadas usando águas residuais e não competem com alimentos. Os filmes obtidos a partir de polissacarídeos de algas, entretanto, possuem baixa propriedade de barreira à água, que limita suas aplicações, principalmente na indústria de alimentos. O presente trabalho tem como hipótese que um filme produzido com polímeros derivados da Ulva com cera de carnaúba pode ser uma alternativa sustentável à indústria de embalagens alimentícias. Resultados da revisão sistemática da literatura indicam o potencial promissor do uso da cera de carnaúba para o aumento das propriedades de barreira à água e redução da solubilidade em água de filmes biopoliméricos, entretanto, sua influência sobre as propriedades mecânicas permanece inconclusiva. A incorporação da cera de carnaúba em filmes de ulvana se mostrou promissora na redução significativa da solubilidade em água. Por meio da Espectroscopia no Infravermelho com transformada de Fourier, foi identificada menor intensidade nas áreas de banda entre 3500 cm-1 e 3200 cm-1, atribuída ao aumento da hidrofobicidade dos filmes pelo acréscimo da cera de carnaúba. No entanto, no aspecto visual dos filmes, as composições contendo cera de carnaúba apresentaram aglomerados, os quais promoveram variação das medidas de espessura e descontinuidades dimensionais nos filmes. As propriedades mecânicas dos filmes, por sua vez, não apresentaram diferenças significativas em relação à composição sem cera de carnaúba. Apesar de serem inconclusivas, a distribuição dos dados de resistência à tração se mostrou não adequada para materiais de embalagem de alimentos. Em suma, o presente estudo sugere que a adição da cera de carnaúba possui efeito de hidrofobização dos filmes de ulvana, e, por isso, é promissora para aplicação no campo de embalagens. Entretanto, pesquisas são necessárias para adaptar os filmes de ulvana com cera a aplicações alimentares, principalmente acerca das propriedades mecânicas.

Abstract: The use of biopolymers in packaging has increased over the years because they are more sustainable than synthetic polymers. However, there are several problems related to the main biopolymers on the market, such as the use of agricultural land. Biopolymers derived from algae are promising alternatives to the biopolymers currently used because in addition to capturing CO2, their cost of growing algae is comparatively lower, they do not require arable land, they can be grown using wastewater and they do not compete with food. The films obtained from algal polysaccharides, however, have low water barrier properties, which limits their applications, mainly in the food industry. The present work hypothesizes that a film produced with polymers derived from Ulva with carnauba wax can be a sustainable alternative for the food packaging industry. Results of the systematic literature review indicates the promising potential of using carnaúba wax to increase the water barrier properties and reduce the water solubility of biopolymer films, however, its influence on the mechanical properties remains inconclusive. The incorporation of carnaúba wax into ulvan films showed promise in significantly reducing water solubility. By Fourier Transform Infrared Spectroscopy, a lower intensity was identified in the band areas between 3500 cm-1 and 3200 cm-1, attributed to the increase in the hydrophobicity of the films by the addition of carnaúba wax. However, in the visual appearance of the films, the compositions containing carnaúba wax showed agglomerates, which promoted variation in thickness measurements and dimensional discontinuities in the films. The mechanical properties of the films, in turn, did not show significant differences in relation to the composition without carnaúba wax. Despite being inconclusive, the distribution of tensile strength data proved to be unsuitable for food packaging materials. In short, the present study suggests that the addition of carnaúba wax has a hydrophobizing effect on the ulvan films, and, therefore, is promising for application in the field of packaging. However, research is needed to adapt waxed ulvan films to food applications, mainly regarding mechanical properties.