Bioplásticos

O plástico é originado de um polímero. A palavra polímero deriva do grego, poli "muitas" e meros "partes". O polímero é uma macromolécula formada por unidades repetidas de uma ou mais moléculas pequenas (monômeros).

Os polímeros podem ser sintéticos: Estes são produzidos em laboratório, e em geral são produtos derivados do petróleo. Exemplo: PE-Polietileno, PP-Polipropileno, EVA- poli(etileno-acetato de vinila), PET- poli(etileno-tereftalato), PVC- poli(cloreto de vinila). 

A partir destes, é possível a fabricação de sacolas e outras embalagens plásticas, pneus, partes de veículos automobilísticos, isopor, tintas, tubulações, revestimentos para vários utensílios, e etc.. 

Existem também os polímeros naturais ou biopolímeros: Estes são sintetizados por organismos vivos. 

Exemplo: O amido, que é utilizado pelos vegetais como reserva energética; podemos encontrá-los em raízes, tubérculos, sementes e etc. A celulose, que constitui a parede celular de todas as plantas. A borracha, que é a seiva da árvore seringueira. As proteínas, que estão presentes em todos os seres vivos. 

Estes biopolímeros já vêm sendo bastante estudados nas últimas décadas. Na busca de uma matéria prima renovável, e para reduzir a catástrofe ambiental ocasionada pelo enorme volume de produção e consumo de produtos derivados do petróleo, cujo acúmulo de lixo e resíduos na natureza é alarmante no mundo inteiro. 

A partir dos biopolímeros podemos fazer bioplásticos como o Polibutilenosuccinato (PBS), que é feito a partir do ácido succínico, que é um ácido orgânico que participa do metabolismo energético das células animais e vegetais. No século XIX o ácido succínico foi encontrado no âmbar, uma resina fóssil de árvores. Este ácido é produzido usando-se gás liquefeito de petróleo como matéria prima, mas este método tem sido substituído pela produção através da fermentação realizada por bactérias e leveduras. As bactérias anaeróbicas Anaerobiospirillum succiniciproducens, Actinobacillus succinogenes, Mannheimia succiniciproducens e estirpes de Escherichia coli recombinantes, são as mais estudadas atualmente, devido ao seu potencial de produzir ácido succínico, pois ele é utilizado como matéria prima em várias aplicações industriais. O PBS possui algumas vantagens em relação a outros bioplásticos, como ter maior resistência ao calor e maior flexibilidade. Pode ser utilizado em conjunto com outros polímeros e fibras naturais para potencializar o desempenho do material. A empresa ptt MCC Biochem utiliza o BioPBS na produção de recipientes e embalagens de produtos.

O Poli Ácido Lático (PLA) se produz por via petroquímica, mas também pode ser produzido por via biotecnológica a partir de bactérias que produzem o ácido lático através da fermentação de açúcares. O biopolímero PLA tem propriedades mecânicas e térmicas comparáveis a dos polímeros de origem fóssil, além de ser biodegradável; tem biocompatibilidade, o que possibilita ser utilizado em aplicações biomédicas como material para implantes cirúrgicos, fibras para sutura, sistemas de entrega de fármacos. Também pode ser utilizado na produção de embalagens, fibras para indústria têxtil, produtos de higiene, e outros utensílios. A empresa Nature Works trabalha com o BioPLA, através dos açúcares de plantas e está em projeto de pesquisa e desenvolvimento para usar microrganismos para converter diretamente (sem o uso de plantas), gases de efeito estufa em ácido lático. O processo de degradação depende de calor e umidade e o período pode ser dentro de semanas ou meses, alguns produtos são utilizados para compostagem e há recuperação da matéria prima através da reciclagem química. A empresa holandesa Hycail, e a belga Galactic também trabalham com o BioPLA.

O polihidroxialcanoato (PHA) é da família dos poliésteres, e é produzido por bactérias a partir de reservas de substratos de carbono, quando seu suprimento de nutrientes essenciais é limitado. O polímero é armazenado na forma de grânulos dentro das células bacterianas. A polimerização é possível pela presença de uma enzima chamada PHA sintase. Algumas bactérias tem a capacidade de sintetizar o PHA a partir de uma diversidade de fontes de carbono, e cada uma destas permite produzir composições de polímeros com propriedades diferentes para várias aplicações. É possível utilizar também resíduos orgânicos como matéria prima. Através da engenharia genética é possível utilizar os genes destas bactérias inserindo-os em plantas transgênicas e estas passam a produzir o PHA nas suas próprias células. O PHA por ser um produto atóxico, biodegradável em solo e sistemas aquáticos, e biocompatível; pode ser utilizado em implantes biomédicos, em cosméticos, na produção de embalagens, garrafas, fibras, impressão 3D, e outros. Há um estudo para se produzir também biocombustíveis a partir do PHA. A empresa Mango Materials produz bio-PHA a partir de resíduos de biogás (metano). 

O derivado do furanoato de polietilieno (PEF), é um polímero que pode ser produzido com matéria prima biológica, inclusive de resíduos orgânicos, através da transformação de açúcares em ácido furandicarboxílico. 

Existem alguns polímeros que são feitos com matéria prima renovável, mas que não são biodegradáveis pois tem as mesmas características dos originados de fósseis, por exemplo o chamado polímero verde bio-PE e bio-PVC, feitos a partir da cana de açúcar, e outros como o bio-PTT, bio-PET, e bio-PA (nylon), estes são polímeros híbridos feitos parcialmente com matéria prima biológica, o que contribui para a redução dos gases do efeito estufa.

Também existem polímeros de origem petroquímica que podem se biodegradar como o PBAT e PCL.

É notável o crescente interesse em matérias primas naturais e renováveis, o que justifica e projeta o crescimento de parcerias com empresas e instituições de ensino especializadas na área da Biotecnologia e Bioprocessos. O avanço da utilização de microrganismos na produção de biopolímeros, vem contribuir com o desafio de evoluir para uma produção de bioplásticos sem causar grande impacto ambiental com a ocupação de grandes áreas de plantio, e sem gerar competição com a produção alimentícia. O objetivo também é focar no reaproveitamento do lixo e resíduos, na destinação correta para a economia circular funcionar, e na redução do consumo compulsivo e sem consciência.

Segundo a associação European Bioplastics, entre 2018 e 2019 a expansão da capacidade de instalação foi de 5%, chegando a 2,1 milhões de toneladas, e a expectativa é de que continue evoluindo e chegue a 2,4 milhões de toneladas em 2024 . O Brasil se destaca até então, na produção de polímero de fonte renovável, como a cana de açúcar, lembrando que este não é biodegradável, mas é reciclável.

Iniciativas que estão contribuindo para a evolução dos bioplásticos são as proibições em alguns países, do uso de sacolas plásticas e produtos de uso único que não são biodegradáveis.