Método simples transforma cascas de banana em filmes bioplásticos

Foto: Mariana Franzoni

Os filmes tiveram um desempenho tão bom ou até melhor do que muitos bioplásticos que são feitos de outros tipos de biomassa

Cascas de banana são a matéria-prima utilizada por pesquisadores da Embrapa Instrumentação e da Universidade Federal de São Carlos ( UFSCar ) para criar filmes bioplásticos com potencial aplicação como embalagens ativas para alimentos. Por meio de um processo simples, envolvendo pré-tratamentos suaves que utilizam apenas água ou uma solução ácida diluída, os pesquisadores converteram de forma completa e pioneira cascas de banana em filmes bioplásticos com excelentes propriedades antioxidantes, proteção contra radiação ultravioleta (UV) e nenhuma geração de resíduos.

Os filmes tiveram o mesmo desempenho ou até melhor do que muitos bioplásticos preparados de forma semelhante, feitos de outros tipos de biomassa, mas por meio de outros métodos, incluindo processos mais complexos, caros, demorados e, portanto, menos produtivos para a transformação de resíduos agroalimentares.

A cadeia de valor da banana, em particular, gera uma quantidade significativa de subprodutos que atualmente são subutilizados ou descartados de forma inadequada, resultando em perdas e problemas ambientais. De acordo com pesquisadores brasileiros, até 417 kg de cascas podem ser gerados para cada tonelada de bananas processadas.

Essa foi a motivação para reduzir o desperdício gerado pelo descarte das cascas, aproveitando-as integralmente, incluindo seus inúmeros compostos bioativos, como os fenólicos e a pectina, um importante polissacarídeo que pode ser utilizado para produzir filmes biodegradáveis.

“Portanto, o uso como filme bioplástico é uma oportunidade de criar valor para esse resíduo e reduzir o impacto ambiental associado ao uso de plásticos não biodegradáveis”, afirma o engenheiro químico Rodrigo Duarte Silva, que desenvolveu o filme durante seu pós-doutorado sob supervisão da pesquisadora da Embrapa  Henriette Monteiro Cordeiro de Azeredo  (foto).

Azeredo explica que o filme — de cor marrom e preparado em escala laboratorial com espessura micrométrica — pode ser usado como embalagem primária para produtos propensos a reações de oxidação. Os resultados experimentais promissores incentivaram os pesquisadores a continuar os estudos para aprimorar ainda mais algumas propriedades do filme. Entre elas, a interação com a água, um desafio para a pesquisa devido à alta afinidade pela água que as moléculas presentes na biomassa têm.

Além disso, em aproximadamente um ano e meio os pesquisadores pretendem desenvolver o filme bioplástico em escala piloto para tornar o processo ainda mais interessante do ponto de vista industrial.

Foto por: Mariana Franzoni

Pesquisadores explicam como é fabricado o filme à base de banana

O processo de filme de banana

O estudo, que contou com financiamento da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo ( Fapesp ) e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico ( CNPq ), teve como objetivo oferecer um processo simples para preparar filmes bioplásticos diretamente da casca de banana.

No Laboratório Nacional de Nanotecnologia para o Agronegócio (LNNA), os pesquisadores utilizaram cascas da variedade de banana Cavendish (a mais consumida e cultivada no mundo e conhecida como banana-anã), cuja produção anual é estimada em 50 milhões de toneladas, segundo dados de 2022 da Organização das Nações Unidas para a Alimentação e a Agricultura (FAO).

Para obter os filmes, Silva explica que as cascas de banana foram secas e moídas, resultando em um pó. Foram preparados dois tipos de pós: um a partir de cascas de banana não branqueadas, que acabaram escurecendo durante a secagem devido à ação de enzimas como a polifenol oxidase, e outro a partir de cascas de banana que foram submetidas a um processo prévio de branqueamento – fervura em solução diluída de ácido cítrico – para desativar tais enzimas. “Dessa forma, foi possível analisar a influência das enzimas nas propriedades finais dos filmes”, relata o pesquisador.

Além disso, os pesquisadores investigaram o impacto do tipo de pré-tratamento aplicado às cascas de banana (hidrotérmico, à base de água ou com ácido sulfúrico diluído) e da adição ou não de carboximetilcelulose – polímero biodegradável feito de celulose que funciona como um agente aglutinante – em baixa concentração nos filmes.

Segundo Silva, o objetivo dos pré-tratamentos, realizados em autoclave a 121° C por apenas 30 minutos, é alterar a estrutura da biomassa para permitir a formação dos filmes. Por meio dos dois pré-tratamentos, a pectina presente nas cascas de banana foi solubilizada com sucesso.

Segundo Azeredo, o tratamento hidrotérmico tem se destacado como um processo ecologicamente correto, pois utiliza apenas água como reagente, e já foi utilizado para converter subprodutos de laranja em filmes bioplásticos. No entanto, ainda não havia sido aplicado em cascas de banana. Os poucos estudos na literatura sobre filmes preparados a partir de cascas de banana destinados a embalagens foram desenvolvidos sem a aplicação de pré-tratamentos, o que pode comprometer as propriedades do material final.

“Tanto o pré-tratamento hidrotérmico quanto o de ácido sulfúrico se mostraram eficazes para a preparação de filmes de casca de banana. Embora tenhamos usado as cascas na forma de pó, o que oferece vantagens em termos de armazenamento e preservação da matéria-prima, é possível adaptar o processo para usar cascas úmidas, o que pode simplificá-lo ainda mais”, diz o pesquisador de pós-doutorado.

Fotos por: Maria Fernanda

Resultados promissores

Para Henriette Azeredo, o estudo mostrou que as propriedades mecânicas dos filmes, que são afetadas positivamente pela incorporação de carboximetilcelulose, são comparáveis ​​às de outros filmes feitos de outros subprodutos integrais, como os à base de abacate, que tiveram pectina adicionada. Além disso, algumas propriedades mecânicas dos filmes foram comparáveis ​​às do polietileno de baixa densidade (PEBD).

Outra vantagem é que os filmes bloquearam mais de 98% da radiação ultravioleta na faixa UVA e mais de 99,9% na faixa UVB. Esse tipo de radiação é bem conhecido por causar queimaduras na pele após exposição ao sol, por exemplo, mas também promove a deterioração oxidativa dos alimentos. Segundo os pesquisadores, esse benefício compensa a transparência limitada dos filmes, tornando-os adequados para proteger alimentos contra esse tipo de radiação.

Os filmes apresentaram excelentes propriedades funcionais, pois retiveram pelo menos 50% da atividade antioxidante da matéria-prima inicial.

Segundo os pesquisadores, essas propriedades foram fortemente influenciadas pelo processo de branqueamento, que ajudou a evitar a degradação dos compostos fenólicos presentes nas cascas de banana. Além disso, alguns dos filmes tinham superfícies hidrofóbicas, ou seja, empurravam as moléculas de água para longe, o que é particularmente interessante no contexto de materiais para embalagens de alimentos.

“Cascas de banana pré-tratadas hidrotermicamente provaram ser uma biomassa promissora para produzir bioplásticos adequados para aplicações de embalagens de alimentos, devido às suas excelentes propriedades antioxidantes e de superfície, que podem contribuir para a transição para uma bioeconomia circular”, ressalta Henriette Azeredo.

Ela lembra ainda que os filmes podem contribuir para evitar o desperdício de alimentos e possivelmente estender a vida útil dos alimentos se o bioplástico for usado como embalagem, já que eles têm propriedades antioxidantes de barreira à luz.

Foto:  Maria Fernanda

Papel

O estudo “ De cascas de banana a granel a materiais ativos: deslizando para filmes bioplásticos com altas propriedades de bloqueio de UV e antioxidantes ” foi publicado no  Journal of Cleaner Production , em janeiro.

O artigo é de autoria de Rodrigo D. Silva e Henriette MC Azeredo (Embrapa Instrumentação), Thályta F. Pacheco (Universidade de Brasília/Embrapa Agroenergia), Amanda D. de Santi (Universidade de São Paulo, campus São Carlos ), Fabiana Manarelli, Breno R. Bozzo e Caio G. Otoni (Universidade Federal de São Carlos) e Michel Brienzo ("Júlio de Mesquita Filho" Estado de São Paulo Universidade).

Por Joana Silva (MTb 19.554/SP)Embrapa Instrumentação