Determination of chemical elements in natural and synthetic biodegradable plastics

Preocupações com o acúmulo de lixo plástico e seu consequente impacto ambiental levaram os cientistas e a indústria química, nas últimas décadas, a uma busca por plásticos biodegradáveis e plásticos produzidos com matérias-primas de fontes renováveis. Entre eles, encontram-se o poli(ácido lático), o poli(?-caprolactona), os poli(hidroxialcanoatos), os polímeros de amido e os polímeros sintéticos que recebem aditivos que facilitam a degradação, conhecidos como oxi-biodegradáveis. Em decorrência dos processos de produção e uso de aditivos e corantes, os plásticos podem conter constituintes que não fazem parte das moléculas do polímero. Por esta razão, o objetivo do trabalho foi determinar os elementos químicos presentes em amostras de polímeros biodegradáveis, sacolas oxi-biodegradáveis e sacolas de amido distribuídas em supermercados, empregando-se análise por ativação neutrônica instrumental (INAA) e espectroscopia de fluorescência de raios X (XRF). A identificação dos polímeros das sacolas de supermercado foi realizada por espectroscopia de absorção no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Os resultados das análises químicas dos polímeros não processados evidenciaram baixas concentrações dos elementos químicos. Já os plásticos das sacolas apresentaram altas concentrações de cálcio, sódio, zinco e titânio, provenientes do uso de cargas minerais, corantes e outros aditivos. Em algumas amostras, as concentrações de zinco, cobalto, cromo, molibdênio e chumbo excederam os limites estabelecidos pela norma ABNT NBR 15448-2:2008 para polímeros biodegradáveis. As análises também indicaram que os aditivos pró-oxidantes utilizados nas sacolas oxi-biodegradáveis são baseados em compostos químicos que contêm ferro. Os resultados obtidos comprovam que os plásticos biodegradáveis podem ser utilizados de forma segura em embalagens e outras aplicações, desde que se evitem os aditivos contendo elementos químicos tóxicos e outras substâncias perigosasConcerns about the accumulation of plastic waste and its consequent environmental impact have led scientists and chemical industry, in recent decades, to search for biodegradable plastics and plastics made with renewable raw materials. Among them are included poly (lactic acid), polycaprolactone, polyhydroxyalkanoates, starch polymers and synthetic polymers having additives which facilitate degradation, known as oxo-biodegradable. Due to production processes and use of additives and dyes, plastics may contain small amounts of chemical elements that are not part of the polymer molecules. For this reason, the objective of this study was to determine chemical elements in samples of biodegradable polymers, oxy-biodegradable and starch bags distributed in supermarkets by instrumental neutron activation analysis (INAA) and X-ray fluorescence spectroscopy (XRF). The polymers of plastic bags were identified by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). Results of chemical analysis of unprocessed polymers have shown low concentrations of chemical elements. On the other hand, plastic bags have high concentrations of calcium, sodium, zinc and titanium, from the use of mineral fillers, dyes and other additives. In some bag samples, the concentration of zinc, cobalt, chromium, molybdenum and lead exceeded the limits established by the ABNT NBR 15448-2:2008 for biodegradable polymers. The analysis also indicated that the pro-oxidant additives used in the oxy-biodegradable bags are based on chemical compounds that contain iron. These results demonstrate that biodegradable plastics can be safely used in packaging and other applications, provided additives containing toxic chemical elements and other hazardous substances are avoide