Evaluation of the biodegradability of coffee capsules composed by biodegradable polymers

Dissertação de mestrado em Técnicas de Caracterização e Análise QuímicaO plástico é um material polivalente podendo ser utilizado numa ampla gama de produtos sob várias formas e tipos. Apesar da tendência crescente da produção de plástico existem problemas associados à sua produção, utilização e deposição. As principaisfontes de matéria-prima para a produção são finitas. São adicionados aditivos aos polímeros, que podem ser prejudiciais para a saúde e meio ambiente. Adicionalmente o consumo de plástico pela sociedade está a gerar problemas de gestão de resíduos pois a nossa capacidade de deposição é finita. Os bioplásticos apresentam-se como uma alternativa aos plásticos convencionais, com propriedades térmicas e mecânicas similares, são sustentáveis, reduzem a pegada de carbono, são em grande parte baseados em matéria-prima renovável e reduzem o risco de poluição e para a saúde humana. Neste trabalho foi avaliada a biodegradabilidade de dois bioplásticos, o polihidroxialcanoato, PHA e o ácido polilático PLA, (doravante designado pelo seu nome comercial – APIMAT) que fazem parte da constituição de duas cápsulas comerciais de café. A biodegradabilidade destes materiais foi avaliada segundo duas normas, a ISO 14855:2012 – Determinação da biodegradabilidade aeróbia final de materiais plásticos sob condições controladas de compostagem – Método da análise do dióxido de carbono libertado, onde o dióxido de carbono libertado foi medido através de um analisador de carbono e por titulação potenciométrica e a ISO 15985:2014 - Determinação da biodegradabilidade anaeróbia final sob condições de digestão anaeróbia de alto teor de sólidos – Método de análise do biogás libertado. Para caracterizar os materiais em teste foram também utilizadas técnicas como a análise elementar do carbono, hidrogénio e nitrogénio, e foi calculado o teor de humidade, sólidos secos e sólidos voláteis. Os resultados obtidos permitem constatar que, tanto o PHA como o APIMAT apresentam um grande potencial para constituírem cápsulas de café biodegradáveis, visto que estes materiais apresentaram altas percentagem de biodegradação. Esta percentagem foi de 95% para o PHA e de 85% para o APIMAT, segundo a norma ISO 14855:2012. Relativamente ao ensaio de avaliação da biodegradabilidade utilizando a norma ISO 15985:2014, este não cumpriu os critérios para ser considerado válido durante o período do ensaio (90 dias), mas é de realçar que os materiais PHA e APIMAT apresentaram potencial para serem biodegradados, por isso não seria de descartar uma repetição deste ensaio com os mesmos materiais, mas com um tempo de operação superior.Plastic is a multipurpose material and can be used in a wide range of products and various shapes and types. Despite the growing trend in plastic production there are problems associated with its production, use and deposition.The main source of raw material for production is finite. Additives are added to polymers, which can be harmful to health and the environment. In addition, the consumption of plastic by society is generating waste management problems because our deposition capacity is finite. Bioplastics are an alternative to conventional plastics, with similar thermal and mechanical properties, are sustainable, reduce the carbon footprint, are largely based on renewable raw materials and reduce the risk of pollution and human health. In this work, the biodegradability of two bioplastics was evaluated, polyhydroxyalkanoate, PHA, and polylactic acid, PLA (from now on the PLA polymer will be designated by its trade name – APIMAT) wich are part of the constitution of two comercial coffee capsules. The biodegradability of these materials was evaluated according to ISO 14855:2012 - Determination of the final aerobic biodegradability of plastic materials under controlled composting conditions - Method by analysis of evolved carbon dioxide, where the released carbon dioxide was measured through a carbon analyzer and potentiometric titration and ISO 15985:2014 - Determination of the ultimate anaerobic biodegradation under high-solids anaerobic digestion conditions - Method by analysis of released biogas. To characterize the materials under test were also used techniques such as the elemental analysis of carbon, hydrogen and nitrogen, and the moisture content, dry solids and volatile solids were calculated. The results obtained show that both PHA and APIMAT have a great potential to constitute biodegradable coffee capsules, since these materials presented high percentage of biodegradation. This percentage was 95% for PHA and 85% for APIMAT, according to ISO 14855:2012. Regarding the biodegradability assessment test using ISO 15985:2014, it did not meet the criteria to be considered valid during the test period (90 days), but it should be noted that PHA and APIMAT materials had the potential to be bio degraded, so it would not be necessary to rule out a repetition of this test with the same materials, but with a longer operating time