Blendas biodegradáveis de amido/PVA aditivadas com lignina e ácido málico para aplicação em embalagens flexíveis

Abstract

O descarte inadequado de embalagens poliméricas tem gerado sérios impactos ambientais, impulsionando a busca por alternativas sustentáveis, o que motivou a pesquisa de polímeros biodegradáveis. Este estudo aborda o desenvolvimento de filmes biodegradáveis a partir de blendas de amido termoplástico e álcool polivinílico (PVA), visando reduzir sua higroscopicidade para aplicação em embalagens flexíveis. A incorporação de lignina de Pinus (LP) e ácido málico (AM) foi investigada para melhorar a resistência à absorção de umidade e as propriedades mecânicas das blendas. Na primeira etapa, diferentes métodos de produção foram testados, sendo que o método 3, no qual os polímeros são preparados separadamente antes da mistura, apresentou os melhores resultados. Na segunda etapa foram avaliadas diferentes proporções de amido e PVA (25/75, 50/50 e 75/25), constatando que maiores teores de PVA absorvem menos umidade. Entretanto, a blenda com 75% de amido foi a escolhida por equilibrar desempenho e viabilidade econômica, concluindo os estudos preliminares Na terceira etapa foram incorporados os aditivos. A adição de 2% de LP promoveu melhora nas propriedades mecânicas e térmicas, além de reduzir a absorção de umidade em até 35%. Foi observado efeito antioxidante e antifúngico devido à incorporação do aditivo. A incorporação de 2% de AM, por sua vez, reduziu a absorção de água em 18% e a absorção de umidade em 30% devido à promoção de reticulações estruturais que aumentaram a resistência do filme à água. Adicionalmente, o AM mostrou maior compatibilidade com a matriz sem causar alterações das propriedades ópticas e colorimétricas. Na quarta etapa, a incorporação de 2% de LP e 2% de AM resultou em uma blenda híbrida com resistência à água superior, sem comprometer a biodegradação e a ecotoxicidade. Esses resultados reforçam o potencial das blendas biodegradáveis de amido/PVA como alternativa sustentável para a redução da poluição causada por polímeros de curto ciclo de vida, impulsionando a inovação em materiais ambientalmente sustentáveis

The improper disposal of polymeric packaging has caused serious environmental impacts, driving the search for sustainable alternatives, which has motivated the research on biodegradable polymers. This study focuses on the development of biodegradable films based on thermoplastic starch and polyvinyl alcohol (PVA) blends, aiming to reduce their hygroscopicity for flexible packaging applications. The incorporation of Pinus lignin (LP) and malic acid (AM) was investigated to improve the blends’ moisture absorption resistance and mechanical properties. In the first stage different production methods were tested, with Method 3, where polymers are prepared separately before mixing, showing the best results. In the second stage different starch-to-PVA ratios were evaluated (25/75, 50/50, and 75/25), revealing that higher PVA content leads to lower moisture absorption. However, the blend containing 75% starch was selected for its balance between performance and economic feasibility, concluding the preliminary studies. In the third stage the additives were incorporated The addition of 2% of LP improved mechanical and thermal properties while reducing moisture absorption by up to 35%. An antioxidant and antifungal effect was also observed due to the incorporation of the additive. The incorporation of 2% of AM, in turn, reduced water absorption by 18% and moisture absorption by 30% by promoting structural crosslinking, which enhanced the film’s water resistance. Additionally, AM demonstrated greater compatibility with the matrix without altering the optical and colorimetric properties. In the fourth stage, the incorporation of 2% of LP and 2% of AM resulted in a hybrid blend with improved water resistance without compromising biodegradability and environmental safety. These findings reinforce the potential of starch/PVA biodegradable blends as a sustainable alternative to reduce pollution caused by short-life-cycle polymers, driving innovation in environmentally sustainable materials