Development and characterization of biodegradable materials based on oat flour and poly (butylene adipate co-terephthalate)

O crescente acúmulo de lixo, principalmente de materiais plásticos, tem gerado grandes problemas ambientais. Uma das alternativas para reduzir este problema é o desenvolvimento de materiais biodegradáveis. A farinha de aveia é um material proveniente de recursos renováveis, possui baixo custo e apresenta um alto teor de amido, proteínas, além de uma considerável quantidade de lipídeos. O poli (adipato co-tereftalato de butileno) (PBAT) é um poliéster sintético biodegradável com propriedades mecânicas adequadas que permite seu uso em blendas com outros materiais. Este trabalho teve como objetivo principal o desenvolvimento e caracterização de materiais biodegradáveis de farinha integral de aveia, PBAT e glicerol, usado como plastificante, através da extrusão sopro em balão e a extrusão plana. Não foi possível a produção de filmes biodegradáveis através da extrusão sopro. Foram produzidas somente chapas biodegradáveis através da extrusão plana e calandragem. Em um primeiro momento, foram processadas formulações contendo somente a farinha de aveia integral e diferentes concentrações de PBAT e glicerol. As chapas biodegradáveis produzidas foram caracterizadas quanto às características físicas, químicas, propriedades mecânicas, térmicas e microestruturais e de permeabilidade ao vapor de água. A resistência à tração das chapas variou conforme a concentração de PBAT, quanto maior a concentração de PBAT maior foi a resistência. Os valores de permeabilidade ao vapor de água em diferentes gradientes de umidade relativa, a densidade e a perda de massa em água, não apresentaram diferenças significativas entre as formulações. Os resultados de módulo de armazenamento, de espectroscopia infravermelha com transformada de Fourier e análise termogravimétrica, foram semelhantes para todas as chapas produzidas. Em seguida, a partir dos resultados obtidos, foi utilizado o ácido cítrico e estearato de magnésio na elaboração de chapas biodegradáveis de farinha de aveia integral/PBAT/glicerol, através da extrusão plana, com objetivo principal de melhorar as características destes materiais, já que estas substâncias possuem a função de compatibilizante e lubrificante, respectivamente. Pôde-se perceber que a adição destas substâncias melhorou significativamente o processamento das chapas e a análise subjetiva destes materiais. Quanto às propriedades mecânicas, não houve uma melhora significativa. A permeabilidade ao vapor de água das chapas com maiores conteúdos, exclusivamente de ácido cítrico e com maiores conteúdos das duas substâncias, foi menor. A perda de massa em água foi significativamente maior para a formulação com maiores teores de estearato de magnésio. As microestruturas das chapas se apresentaram homogêneas e sem rachaduras, porém não houve diferença visível entre a amostra controle e as outras. O módulo de armazenamento e a espectroscopia infravermelha com transformada de Fourier foram similares para todas as formulações, independente da presença de ácido cítrico e do estearato de magnésio. É importante ressaltar que o papel do estearato de magnésio e ácido cítrico não é claro, sendo necessários mais estudos para separar o efeito do destas 2 substâncias nas propriedades das chapas biodegradáveis de farinha de aveia integral/PBAT/glicerol.The increase on waste accumulation, particularly plastics, has raised sanitary and environmental problems. Concerns about the environment have stimulated the search for alternatives such as biodegradable materials. Oat flour is a material from renewable resources, has a low cost, a high content of starch, protein and a considerable amount of lipids. Poly (butylene adipate co-terephthalate) (PBAT) is a synthetic biodegradable polyester, has good mechanical properties and can be blended with other materials. The main objective of this work is the development and characterization of biodegradable materials of whole oat flour (WOF), PBAT and glycerol (GLY), used as a plasticizer, by blow extrusion and extrusion-calendering process. It was not possible to produce biodegradable films by blow extrusion. Biodegradable sheets were produced only through the flat extrusion and calendering. Firstly, formulations were processed containing only flour of whole oats and different concentrations of PBAT and GLY. The biodegradable sheets produced were characterized according to physical, chemical, mechanical, thermal, microstructural properties and water vapor permeability (WVP). The tensile strength of the sheets varied with the concentration of PBAT, higher the concentration of PBAT greater the resistance. The values of PVA at different gradients, density and weight loss in water showed no significant differences between the formulations. The results of the storage modulus, FTIR, TGA were similar for all sheets produced. From these results a second study was performed using citric acid (CA) and magnesium stearate (MS) in the production of biodegradable plates WOF/PBAT/GLY by flat extrusion, with main objective to improve the characteristics of these materials, since these substances have the function of compatibilizer and lubricant, respectively. Can be seen that the addition of these substances improved, significantly, the processing of sheets and subjective analysis of these materials. There was no significant improvement in mechanical properties with the addition of these substances. The formulations with higher citric acid content and with larger contents of the two substances had a lower WVP. The weight loss in water was significantly higher for the formulation with greater levels of magnesium stearate. The microstructures of the sheets showed no discernible differences between the sheets, without cracks and pores, and no visible phase separation of the components of the blend, thus forming a homogeneous structure. The storage modulus and the FTIR were similar regardless of the presence of citric acid and magnesium stearate. Importantly, the role of magnesium stearate (MS) and citric acid (CA) is unclear. More studies to separate the effects of MS and CA, the properties of biodegradable plates WOF / PBAT / GLY is required