PRODUTO QUE A COMPREENDE

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere a uma composição termoplástica biodegradável e/ou compostável compreendendo lignina, polímeros rígidos e polímeros flexíveis para produção de peças rígidas, bem como ao uso da referida composição.

[002] Também é revelado um produto compreendendo a composição termoplástica biodegradável e/ou compostável.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[003] A demanda por sustentabilidade ambiental e, consequentemente, por materiais de fontes renováveis e/ou biodegradáveis tem aumentado em um nível bastante significativo nos últimos anos.

[004] Dentro desse contexto, os biopolímeros oferecem uma resposta interessante para manter um desenvolvimento sustentável em termos ecológicos, uma vez que eles podem proporcionar a preservação de matérias- primas à base fóssil, a redução do volume de lixo com a compostabilidade no ciclo natural, bem como a proteção do clima através da redução do dióxido de carbono liberado. Entretanto, mesmo diante de tantos benefícios ambientais, os biopolímeros ainda sofrem para transpor algumas barreiras económicas e técnicas.

[005] Embora venham enfrentando tais desafios, a capacidade mundial da indústria de bioplásticos foi projetada pelo Institute for Bioplostics ond Biocomposites (If BB) para atingir cerca de 9,4 milhões de ton/ano em 2020 - conforme relatório de 2016 do If BB, intitulado "Biopoiymers: focts ond statistics", Hochschule Hannover, University of Applied Sciences ond Arts -, o que traduz uma expectativa de aumento muito significativo em 5 anos, haja vista a produção de 2015 que ficou em aproximadamente 2,0 milhões de toneladas. É válido ainda destacar que cerca de 64% desse montante era compreendido por materiais advindos de fontes renováveis, porém não biodegradáveis, e a tendência segue em aumento nesse percentual para 82% em 2020.

[006] Esse cenário retrata a ocorrência de caminhos mais abertos a biopolímeros que usam da mesma rede já pré-existente de infraestrutura dos convencionais, como é o caso do Bio-PET e do Bio-PE, por exemplo. Os biodegradáveis, por sua vez, enfrentam grandes desafios para transpassar entraves económicas, já que necessitam de equipamentos e estruturas diferenciadas, o que acaba por exigir investimentos extras dificultando o alcance de viabilidade financeira.

[007] Inserida na parcela já estruturada, tem-se como grande oportunidade de fornecimento de matérias-primas renováveis a taxas economicamente viáveis, a indústria de papel e celulose. Isto está alinhado às discussões, desenvolvimentos e lançamentos de biorrefinarias e à integração dos processos de conversão de biomassa para produzir energia, biocombustíveis, biomateriais e químicos de alto valor agregado. É perceptível a transformação que vem ocorrendo de indústrias de papel e celulose para companhias de base florestal, que vislumbram agregar o máximo de valor a suas florestas aproveitando oportunidades surgidas por pressões ambientais e necessidades de mudanças de mercados.

[008] Exemplo dessa transformação é o caso da lignina, a qual é um dos componentes da biomassa e, no passado, era essencialmente tratada como um subproduto obtido durante a extração da celulose, sendo queimada para geração de energia nas indústrias de papel e celulose. Atualmente, a lignina vem sendo valorizada, recuperada e convertida em produtos com grande potencial de substituição de matérias-primas advindas de fonte fóssil, ou até mesmo em produtos que adentram em novos cenários e aplicações.

[009] A capacidade ao redor do mundo de produção de lignina é estimada em 50 milhões de toneladas/ano, embora ainda aproximadamente 98% desse montante seja queimado imediatamente para geração de calor e energia que alimentam as indústrias de papel e celulose. No entanto, conforme mencionado, esse cenário vem sofrendo mudanças. A quantidade de lignina isolada e comercializada foi de 1,1 milhão de tonelada em 2014. Já o mercado global de lignina atingiu um valor de aproximadamente US$ 775 milhões nesse mesmo ano e a expectativa é de chegar ao redor de US$ 900 milhões em 2020, com a evolução de mercado e com novos entrantes no mesmo, o que corresponde a um crescimento na casa de 2,5% em 5 anos (" Polymer/Lignin blends: Interoctions, properties, applications", Kun, Dávid & Pukánszky, Béla, Europeon Polymer Journal, 2017 e "Lignin Market (Lignosulfonates, Kraft Lignin and Others) for Concrete Additive, Animal Feed, Dye Stuff, and Other Applications: Global Industry Perspective, Comprehensive Analysis and Forecast 2014-2020", Zion Research, Market Research Store, Deerfield Beach, 2015).

[010] A lignina é a maior fonte de aromáticos presente na natureza e, portanto, uma enorme oportunidade de material renovável. Em relação a teores tem-se que as gramíneas contêm de 17 a 24%, em massa, de lignina, as madeiras denominadas moles ( softwood ) apresentam de 18 a 25%, em massa, de lignina e as madeiras duras ( hardwood ) de 27 a 33%, em massa, de lignina (" Polymer/Lignin blends: Interactions, properties, applications" , Kun, Dávid & Pukánszky, Béla, European Polymer Journal, 2017, e " Lignin and Lignans as Renewable Raw Materials: Chemistry, Technology and Applications" , F.G. Calvo- Flores et ai., Wiley, Floboken, 2015).

[011] Ademais, há uma necessidade atual pelo desenvolvimento de soluções sustentáveis não só ambientalmente, mas também em termos técnicos e económicos, para o cenário de produtos plásticos rígidos, usando para tal materiais biodegradáveis e, preferivelmente, de fontes renováveis.

[012] Atualmente, muitos dos plásticos verdes não são biodegradáveis, apesar de serem produzidos a partir de intermediários químicos provenientes de rotas bioquímicas e/ou advindos de fontes renováveis, de forma que o impacto do produto final, quando descartado, é o mesmo do que um material baseado em petróleo. O desafio atual é a busca por materiais que sejam biodegradáveis e ainda garantam boa trabalhabilidade ao produto final.

[013] Existe uma complexidade atrelada à biodegradação, uma vez que as estruturas químicas dos polímeros que apresentam essa característica são bem distintas das poliolefinas convencionais. Os polímeros biodegradáveis são mais susceptíveis a processos degradativos e mais difíceis de serem trabalhados.

[014] Além do desafio técnico, os polímeros biodegradáveis possuem um custo bastante elevado tendo, normalmente, cerca de pelo menos três vezes o preço dos polímeros convencionais. Assim sendo, para que se atinja uma viabilidade técnica e económica, faz-se necessária a incorporação de elevados teores de lignina, tendo em vista seu baixo custo. Entretanto, apesar da incorporação de elevados teores de lignina diminuir o custo da composição/mistura que se deseja obter, leva ao aumento da complexidade desta, principalmente quando se trata de aplicações em peças rígidas. Justificativa para tal é o fato da lignina ser rígida no estado sólido, porém não apresentar resistência no estado fundido suficiente para bons processamentos de transformações plásticas em peças finais, como injeção, por exemplo.

[015] Diante disso, faz-se necessária a inclusão de um componente que apresente resistência no estado fundido (componente rígido). No entanto, quando este componente rígido é adicionado, as propriedades finais da peça são de elevadíssima rigidez e fragilidade, não sendo amplamente aplicável e viável em termos técnicos, de modo que faz-se necessário incluir um outro componente que proporcione a devida ductilidade e resistência ao impacto no estado sólido (componente flexível). Todavia, este último componente flexível, por sua vez, traz ainda mais complexidade para o estado fundido, posto que são componentes de características antagónicas.

[016] Assim, há uma necessidade por composições com elevados teores de lignina compreendendo ambos componentes rígido e flexível, as quais superem os desafios técnicos mencionados, para que se obtenha produtos com boas características em processo e propriedades finais.

[017] Nesse contexto, existem documentos no estado da técnica que revelam composições contendo lignina e outros componentes, como polímeros. Todavia eles não superam os desafios técnicos, ambientais e económicos encontrados na atualidade.

[018] O documento intitulado "Biobased Ternory Blends of Lignin, Poly(Loctic Acid), ond Poly(Butylene Adipote-co-Terephtholote): The Effect of Lignin Heterogeneity on Blend Morphology ond Compatibility", Chen et ai, descreve misturas de ligninas com poli(adipato-co-tereftalato de butileno) (PBAT) e poli(ácido láctico) (PLA). O documento trata do fracionamento da lignina e o efeito de diferentes frações da lignina na compatibilidade e dispersão em composições de PBAT e PLA. Contudo não revela como balancear as propriedades dos componentes individuais para obter peças com elevada rigidez.

[019] O documento intitulado "Thermo-mechonicol chorocterizotion of bioblends from polyloctide ond poly(butylene odipote-co-terephtholote) ond lignin", Abdelwahab et ai., descreve o efeito da incorporação de uma lignina Organosolv e um extensor de cadeia na compatibilidade entre poli(ácido láctico) (PLA) e poli(adipato-co-tereftalato de butileno) (PBAT). Este documento avalia o uso da lignina em conjunto com um extensor de cadeia. Esse processo reacional altera a estrutura do produto, tornando-o bem diferente da composição da presente invenção, que compreende somente a incorporação da lignina, sem envolvimento de nenhum processo de reação.

[020] O documento intitulado " lonic liquids-lignin combinotion: on innovative woy to improve mechonicol behaviour ond woter vapour permeability of eco-designed biodegrodoble polymer blends" , Livi et al., apresenta um estudo de propriedades de misturas de polímeros biodegradáveis com o uso de lignina combinado com líquidos iônicos. Apesar do documento mencionar propriedades da mistura entre lignina, PBAT e PLA, o foco do estudo é analisar a influência dos líquidos iônicos, usados como agentes de compatibilização, em misturas de polímeros biodegradáveis reforçadas com um recurso renovável, como a lignina. Além disso, as amostras analisadas não apresentam altos teores de lignina. Por exemplo, foram preparados nanocompósitos com base em PBAT, PLA, lignina e líquidos iônicos, em que os percentuais em peso dos componentes utilizados foram: 64% de PBAT, 16,5% de PLA, 16,5% de lignina e 1% de líquidos iônicos.

[021] O documento WO 2009/043580 revela uma formulação para a produção de um recipiente biodegradável florestal, composta de poli(ácido lático), fibras de lignocelulose, aditivos lubrificantes, plastificantes, modificadores de cristalinidade, compatibilizadores e aditivos funcionais. Diferentemente dos documentos anteriormente citados, o documento WO 2009/043580 não revela uma composição compreendendo a lignina em si, mas uma composição contendo fibras lignocelulósicas. Ressalta-se que apesar da biomassa lignocelulósica de plantas ser composta principalmente por celulose, hemicelulose e lignina, os processos para isolar a lignina da biomassa lignocelulósica geram alterações estruturais e cisões da cadeia da lignina nativa. Portanto, a lignina extraída não apresenta as mesmas características e efeitos na aplicação da lignina contida na fibra lignocelulósica.

[022] Portanto, há no estado da técnica a necessidade por uma composição compreendendo altos teores de lignina, aplicável em peças rígidas, que superem os desafios técnicos, ambientais e económicos da atualidade.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[023] É descrita aqui uma composição termoplástica biodegradável e/ou compostável, compreendendo 30 a 70% em massa de lignina; 10 a 60% em massa de um polímero rígido; e 10 a 40% em massa de um polímero flexível.

[024] Em uma modalidade preferida, a composição compreende 40 a 50% em massa de lignina.

[025] Em uma modalidade preferida, a composição compreende 20 a 40% em massa de um polímero rígido.

[026] Em uma modalidade preferida, a composição compreende 20 a 30% em massa de um polímero flexível.

[027] Em uma modalidade da invenção, o polímero rígido apresenta módulo de elasticidade em tração de 1800 a 4600 MPa. Em uma modalidade preferida, o polímero rígido apresenta módulo de elasticidade em tração de 2700 a 4200 MPa.

[028] Em uma modalidade da invenção, o polímero rígido apresenta módulo de elasticidade em flexão de 2000 a 5000 MPa. Em uma modalidade preferida, o polímero rígido apresenta módulo de elasticidade em flexão de 3000 a 4500 MPa.

[029] Em uma modalidade da invenção, o polímero flexível apresenta módulo de elasticidade em tração de 50 a 1000 MPa. Em uma modalidade preferida, o polímero flexível apresenta módulo de elasticidade em tração de

100 a 500 MPa. [030] Em uma modalidade, o polímero rígido ou/e o polímero flexível é(são) selecionado(s) a partir do grupo consistindo em bioplásticos de fontes renováveis ou não, biodegradáveis e/ou compostáveis.

[031] Em uma modalidade opcional da invenção, a composição termoplástica biodegradável e/ou compostável compreende adicionalmente um acelerador de taxa de biodegradação.

[032] O acelerador de taxa de biodegradação é selecionado a partir do grupo consistindo em polissacarídeos ou materiais lignocelulósicos.

[033] Em uma modalidade, o acelerador de taxa de biodegradação é o amido, o amido termoplástico e/ou a celulose.

[034] Em uma modalidade da invenção, a composição termoplástica biodegradável e/ou compostável é utilizada na produção de peças rígidas.

[035] Em uma modalidade da invenção, as peças rígidas são para aplicação nos segmentos selecionados a partir do grupo consistindo em segmento florestal, agrícola, de embalagens e bens de consumo, automotivo ou de construção civil.

[036] Em uma modalidade da invenção, as peças rígidas estão na forma de tubetes. Em uma modalidade preferida, os tubetes são para aplicação no segmento florestal e/ou agrícola.

[037] Também é descrito aqui o uso da composição termoplástica biodegradável e/ou compostável da invenção para processos de transformação de plásticos.

[038] Também é descrito aqui o uso da composição termoplástica biodegradável e/ou compostável da invenção para fabricação de peças rígidas.

[039] Em uma modalidade, o uso da composição termoplástica biodegradável e/ou compostável da invenção pode ser em qualquer aplicação que use peça rígida biodegradável. Preferivelmente, a peça rígida é para aplicação nos segmentos selecionados a partir do grupo consistindo em segmento florestal, agrícola, de embalagens e bens de consumo, automotivo ou de construção civil.

[040] Em uma modalidade da invenção, o uso da composição termoplástica biodegradável e/ou compostável da invenção é para fabricação de peças rígidas em forma de tubetes.

[041] Em uma modalidade da invenção, o uso da composição termoplástica biodegradável e/ou compostável da invenção é para fabricação de peças rígidas em forma de tubetes para aplicação no segmento florestal e/ou agrícola.

[042] É revelado ainda um produto compreendendo a composição termoplástica biodegradável e/ou compostável da invenção.

[043] Em uma modalidade da invenção, o produto está na forma de uma peça rígida.

[044] Em uma modalidade preferida, o produto está na forma de uma peça rígida, a qual apresenta a partir de cerca de 0,3 mm de espessura.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[045] A figura 01 representa a estrutura química genérica suposta para lignina.

[046] A figura 02 representa um gráfico Resistência à Tração (MPa) versus Alongamento na Ruptura (%), o qual demonstra as curvas representativas para as formulações 1 a 4 do exemplo da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[047] A composição termoplástica biodegradável e/ou compostável da presente invenção combina polímeros rígidos, polímeros flexíveis, lignina e, opcionalmente, aceleradores de taxa de biodegradação, de maneira que o equilíbrio das proporções desses constituintes leva à obtenção de peças rígidas biodegradáveis e com boas propriedades mecânicas.

[048] A composição termoplástica biodegradável e/ou compostável da invenção é passível de ser transformada diretamente em peças rígidas por processos de transformação convencionalmente empregados em termoplásticos, como, por exemplo, extrusão, injeção, compressão, termoformagem, dentre outros.

[049] É descrita aqui uma composição termoplástica biodegradável e/ou compostável, compreendendo 30 a 70% em massa de lignina, preferencialmente 40 a 50% em massa de lignina; 10 a 60% em massa de um polímero rígido, preferencialmente 20 a 40% em massa de um polímero rígido; e 10 a 40% em massa de um polímero flexível, preferencialmente 20 a 30% em massa de um polímero flexível.

[050] A lignina pode ser definida, tecnicamente, como um material amorfo derivado de reações desidrogenativas de três tipos de fenil-propanóides: álcoois trans-coniferílico (tipo-G), trans-sinapílico (tipo-S) e trans-pcumarílico (tipo-H), os quais podem se conectar de distintas maneiras por ligações covalentes, não havendo uma unidade repetitiva (característica de polímeros), mas sim um arranjo complexo de tais unidades precursoras que geram macromoléculas.

[051] Como toda matéria natural, a lignina apresenta diferenças substanciais na sua composição, estrutura e pureza, que afetam suas propriedades e, por consequência, seus potenciais de aplicação. Tais variações dependem da origem botânica, uma vez que a relação das unidades geradoras (H/G/S) muda de acordo com o tipo de planta. Por exemplo, esta razão é 0-5 / 95-100 / 0 em madeira mole ( softwood ), 0-8 / 25-50 / 46-75 em madeira dura ( hardwood ) e 5-33 / 33-80 / 20-54 em gramíneas (Kun, Dávid & Pukánszky, Béla. Polymer/Lignin blends: Interoctions, properties, opplicotions. Europeon Polymer Journal, 2017, e S.M. Notley, M. Norgren, Lignin: functional biomaterial with potential in surface chemistry and nanoscience, in: L.A. Lucia, O.J. Rojas (Eds.), The Nanoscience and Technology of Renewable Biomaterials, Wiley-Blackwell, Hoboken, p. 173-205, 2009.).

[052] Além disso, existe uma outra variável que é o processo de extração da lignina, visto que é impossível isolá-la sem realizar modificações químicas em sua estrutura. Um dos principais pontos afetados pelo processo de extração é a massa molar da lignina isolada (também chamada de lignina técnica), a qual pode ficar numa faixa bastante larga de 260 a 50.000.000 g/mol (Ornar Faruk, Mohini Sain. Lignin in Polymer Composites. Elsevier Inc. 2015.). Os principais processos para extração da lignina dos materiais lignocelulósicos são: soda, kraft, sulfito e organosolv (Ornar Faruk, Mohini Sain. Lignin in Polymer Composites. Elsevier Inc. 2015; Duval, Antoine & Lawoko, Martin. A review on lignin-based polymeric, micro- and nano-structured materiais. Reactive and Functional Polymers, 85, 2014.; Abdelaziz, Ornar & Brink, Daniel & Prothmann, Jens & Ravi, Krithika & Sun, Mingzhe & García-Flidalgo, Javier & Sandahl, Margareta & Flulteberg, Christian & Turner, Charlotta & Lidén, Gunnar & Gorwa-Grauslund, Marie. Biological valorization of low molecular weight lignin. Biotechnology advances, 34, 2016.; Mohamed Naceur Belgacem, Alessandro Gandini. Monomers, Polymers and Composites from Renewable Resources. Elsevier Inc. 2008; e P. Wool, Richard. Lignin Polymers and Composites. p. 551-598, 2005).

[053] Por fim, ressalta-se que a lignina possui uma estrutura química bastante complexa e que existem modelos que buscam descrevê-la, não havendo uma definição plena. A Figura 01 apresenta uma fórmula suposta para tal.

[054] A presença da lignina na composição da invenção facilita o processamento da composição ao reduzir sua viscosidade, possibilitando vantagens operacionais, como reduções de temperaturas e pressões. Além disso, a lignina apresenta baixo custo e a produção de composições usando altos teores de lignina possibilita a obtenção de produtos economicamente competitivos, produtos esses que podem adentrar em aplicações hoje não factíveis para, por exemplo, bioplásticos, devido ao preço elevado. Dessa forma, a composição da invenção pode, inclusive, competir com alternativas convencionais (fonte fóssil e não biodegradável).

[055] Assim, os elevados teores de lignina na composição da invenção resultam em melhorias de custo, melhorias de propriedades finais e de processo de polímeros biodegradáveis e manutenção do caráter ambiental.

[056] O polímero rígido utilizado na composição termoplástica biodegradável e/ou compostável da presente invenção quando no estado sólido deve apresentar as características de faixa de módulo de elasticidade em tração de 1800 a 4600 MPa, preferencialmente 2700 a 4200 MPa, de acordo com a norma ASTM D638, e de módulo de elasticidade em flexão de 2000 a 5000 MPa, preferencialmente 3000 a 4500 MPa, de acordo com a norma ASTM D790.

[057] O polímero rígido é selecionado a partir do grupo consistindo em bioplásticos de fontes renováveis ou não, biodegradáveis e/ou compostáveis. Exemplos não limitativos de polímeros rígidos de acordo com a presente invenção são selecionados a partir de poli(hidroxialcanoato) (PHA) e poli(ácido lático) (PLA).

[058] As vantagens proporcionadas pela presença do polímero rígido na composição termoplástica biodegradável e/ou compostável são que o referido polímero está associado à boa processabilidade em injeção e apresenta resistência no estado fundido.

[059] O polímero flexível utilizado na composição termoplástica biodegradável e/ou compostável da presente invenção deve apresentar as características de faixa de módulo de elasticidade em tração de 50 a 1000 MPa, preferivelmente de 100 a 500 MPa, de acordo com a norma ISO 527.

[060] O polímero flexível é selecionado a partir do grupo consistindo em bioplásticos de fontes renováveis ou não, biodegradáveis e/ou compostáveis. Exemplos não limitativos de polímeros flexíveis de acordo com a presente invenção são selecionados a partir de poli(adipato-co-tereftalato de butileno) (PBAT), policaprolactona (PCL) e poli(succinato-co-adipato de butileno) (PBSA).

[061] As vantagens proporcionadas pela presença do polímero flexível na composição termoplástica biodegradável e/ou compostável são que o referido polímero promove resistência ao impacto e ductilidade no estado sólido, bem como está associado à boa processabilidade em extrusão.

[062] O termo "bioplástico", como aqui utilizado, se refere a um material plástico de fonte renovável e/ou biodegradável.

[063] A expressão "de fonte renovável" significa que um material ou produto é derivado de biomassa. Biomassa usada para bioplásticos deriva, por exemplo, de milho, cana-de-açúcar ou celulose.

[064] Os "biopolímeros" são polímeros ou copolímeros produzidos a partir de matérias-primas de fontes renováveis e/ou biodegradáveis, como milho, cana-de-açúcar, celulose, quitina, entre outros.

[065] O termo "biodegradação" é definido como um processo químico no qual materiais são metabolizados em água, dióxido de carbono e biomassa com o auxílio de microorganismos. O processo de biodegradação depende das condições ambientais, como por exemplo temperatura, inoculo e umidade, e do material ou de sua aplicação. Para declarar a biodegradabilidade de um produto, as condições ambientais têm que estar especificadas e um cronograma para biodegradação deve ser estabelecido a fim de tornar as alegações mensuráveis e comparáveis. Alguns exemplos de normas são EN 13432, ASTM D6400, ASTM D5338, IS014855, ASTM 5988, ASTM D6003, ASTM G160, ABNT NBR 15448-1 e ABNT NBR 15448-2.

[066] 0 termo "compostagem" é definido como sendo um processo que controla a decomposição biológica e transformação de materiais biodegradáveis em uma substância semelhante ao húmus chamado de composto. A decomposição do material biodegradável resulta na produção de dióxido de carbono, água, minerais e matéria orgânica estabilizada (adubo ou húmus). Desta forma, polímeros compostáveis são aqueles que sofrem biodegradação durante a compostagem para ceder CO2, água, compostos inorgânicos e biomassa a uma taxa consistente com outros materiais compostáveis conhecidos e não deixam resíduos visíveis, distinguíveis ou tóxicos.

[067] Os polímeros compostáveis, os quais são designados a serem eliminados após suas vidas úteis por meio de reciclagem orgânica, isto é, compostagem, representam uma das opões estratégicas disponíveis para a gestão de resíduos de plásticos. A compostagem é uma alternativa atrativa para a redução de resíduos sólidos e é especialmente adequada para os segmentos de plásticos convencionais, nos quais a reciclagem é dificultada ou não viável economicamente.

[068] As composições da presente invenção podem ser biodegradáveis e/ou compostáveis.

[069] Conforme aqui utilizado, o termo "termoplástico" significa um plástico com a capacidade de amolecer e fluir quando sujeito a um aumento de temperatura e pressão, tornando-se uma peça com formas definidas após resfriamento e solidificação. Novas aplicações de temperatura e pressão promovem o mesmo efeito de amolecimento e fluxo e novos resfriamentos solidificam o plástico em formas definidas. Desta maneira, os termoplásticos têm a capacidade de sofrer transformações físicas de forma reversível. [070] Em uma modalidade opcional da invenção, a composição termoplástica biodegradável e/ou compostável compreende adicionalmente um acelerador de taxa de biodegradação.

[071] O acelerador de taxa de biodegradação é selecionado a partir do grupo consistindo em polissacarídeos ou materiais lignocelulósicos. Como exemplos não limitativos de polissacarídeos pode-se citar o amido, amido termoplástico e celulose. Como exemplo não limitativos de materiais lignocelulósicos pode-se citar fibras, finos e pós.

[072] Em uma modalidade, o acelerador de taxa de biodegradação é o amido, o amido termoplástico e/ou a celulose.

[073] A quantidade do acelerador de taxa de biodegradação na composição termoplástica biodegradável e/ou compostável, quando presente, depende da taxa de biodegradação desejada.

[074] O acelerador de taxa de biodegradação tem a função de aumentar a taxa de biodegradação da composição e possui preço competitivo, resultando em viabilidade económica.

[075] Os constituintes da composição termoplástica biodegradável e/ou compostável podem se apresentar isolados ou em misturas/blendas poliméricas.

[076] Além disso, os constituintes da composição da invenção podem apresentar dupla função, compreendendo duas classes ao mesmo tempo, desde que se enquadrem nas características / limitações descritas na composição. Por exemplo, o amido termoplástico pode agir como polímero flexível e acelerador de taxa de biodegradação.

[077] A composição termoplástica biodegradável e/ou compostável da invenção é aplicável e apresenta vantagens para qualquer processo de transformação de plásticos.

[078] Em uma modalidade da invenção, a composição termoplástica biodegradável e/ou compostável é utilizada na produção de peças rígidas.

[079] As peças rígidas são para aplicação em todos os segmentos em que se utilizam polímeros convencionais ou biodegradáveis. Exemplos não- limitativos desses segmentos são selecionados a partir do grupo consistindo em segmento florestal, agrícola, de embalagens e bens de consumo, automotivo ou de construção civil.

[080] Em uma modalidade da invenção, as peças rígidas estão na forma de tubetes. Em uma modalidade preferida, os tubetes são para aplicação no segmento florestal e/ou agrícola.

[081] Também é descrito aqui o uso da composição termoplástica biodegradável e/ou compostável da invenção para processos de transformação de plásticos.

[082] Também é descrito aqui o uso da composição termoplástica biodegradável e/ou compostável da invenção para fabricação de peças rígidas.

[083] Em uma modalidade, o uso da composição termoplástica biodegradável e/ou compostável da invenção pode ser em qualquer aplicação que use peça rígida biodegradável. Preferivelmente, a peça rígida é para aplicação nos segmentos selecionados a partir do grupo consistindo em segmento florestal, agrícola, de embalagens e bens de consumo, automotivo ou de construção civil.

[084] Em uma modalidade da invenção, o uso da composição termoplástica biodegradável e/ou compostável da invenção é para fabricação de peças rígidas em forma de tubetes.

[085] Em uma modalidade da invenção, o uso da composição termoplástica biodegradável e/ou compostável da invenção é para fabricação de peças rígidas em forma de tubetes para aplicação no segmento florestal e/ou agrícola. [086] É revelado ainda um produto compreendendo a composição termoplástica biodegradável e/ou compostável da invenção.

[087] Em uma modalidade da invenção, o produto está na forma de uma peça rígida.

[088] A composição termoplástica biodegradável e/ou compostável da presente invenção promove fluidez e possibilita a obtenção de peças rígidas muito finas, sendo possível gerar peças a partir de cerca de 0,3 mm de espessura - o que é considerado bem fino para peças rígidas.

[089] O avanço técnico da composição termoplástica biodegradável e/ou compostável da invenção, quando comparada aos termoplásticos convencionais, é apresentar solução para o problema da biodegradabilidade e, quando comparada com os bioplásticos já utilizados, é apresentar melhorias técnicas em processo e propriedades finais, além de melhorias nos custos.

[090] Os bioplásticos normalmente possuem uma estreita janela de processamento, ou seja, condições restritas de processamento, sendo muito susceptíveis a processos degradativos. A lignina age como estabilizante (termo- oxidativo, termomecânico, radiação UV, etc.), além de modificador reológico (redução da viscosidade), o que acarreta em temperaturas e taxas de cisalhamento mais brandas.

[091] Outro fator relevante é que, combinado ao efeito de lubrificação durante o processamento, a lignina promove melhorias de propriedades mecânicas, como rigidez e resistência à tração.

[092] Combinada às vantagens técnicas, tem-se a questão económica, uma vez que a lignina apresenta baixo custo.

[093] Destaca-se ainda que a lignina é de fonte renovável e biodegradável e/ou compostável, esta combinação não é fácil de ser atingida junto de boas propriedades técnicas e preços competitivos. [094] A composição termoplástica biodegradável e/ou compostável da presente invenção compreendendo altos teores de lignina, um polímero rígido, um polímero flexível e, opcionalmente, um acelerador de taxa de biodegradação, nas quantidades reveladas, é aplicável em peças rígidas, apresenta boas propriedade mecânicas e supera os desafios técnicos, ambientais e económicos existentes na atualidade.

EXEMPLO

[095] É aqui apresentado um exemplo de concretização com o intuito de demonstrar as vantagens da composição termoplástica biodegradável e/ou compostável da invenção.

[096] O estudo apresentado no exemplo demonstra as propriedades mecânicas melhoradas com a combinação de polímero rígido, polímero flexível e lignina, ou seja, exemplifica a importância dos três componentes estarem presentes na composição.

[097] Este estudo avalia as propriedades mecânicas de combinações distintas entre um polímero rígido, um polímero flexível, lignina e acelerador de taxa de biodegradação. Os polímeros investigados nesta etapa foram poli(hidroxibutirato) (PHB) e poli(adipato-co-tereftalato de butileno) (PBAT).

[098] Foram realizados ensaios de tração para a verificação da resistência mecânica das formulações testadas com diferentes dosagens dos polímeros, lignina e amido, de modo que os dados da Tabela 1 foram obtidos. Os testes de tração foram realizados de acordo com a norma ASTM D638.

Tabela 1: Resultados dos ensaios de tração

Formulação Porcentagens em massa Resistência à Alongamento Módulo de de Tração na Ruptura Elasticidade

PHB/PBAT/Lignina/Amido (MPa) (%) em Tração

(MPa)

1 60/0/40/0 18,5 0,5 4.127 Formulação Porcentagens em massa Resistência à Alongamento Módulo de de Tração na Ruptura Elasticidade

PHB/PBAT/Lignina/Amido (MPa) (%) em Tração

(MPa)

2 30/30/40/0 16,2 1,3 1.603

3 30/30/30/10 20,5 2,7 1.599

4 30/30/30/10 ^c 19,6 4,0 1.487

5 0/45/40/15 NP - -

Observação: O índice C indica que o amido utilizado foi o amido ceroso. NP significa não processável.

[099] A figura 02 corresponde a um gráfico de Resistência à Tração (MPa) versus Alongamento na Ruptura (%), o qual demonstra as curvas representativas para as formulações 1 a 4.

[100] As formulações 5 e 6 foram consideradas não processáveis, posto que não apresentavam resistência no fundido suficiente para o processamento da peça.

[101] Conforme observado nos gráficos, o PHB confere elevada rigidez, porém torna o produto pouco resistente ao impacto. Isso é entendido pelo baixo valor de Alongamento na Ruptura - quanto menor o Alongamento na Ruptura, mais quebradiça a peça - portanto, quanto menor o valor, pior o resultado (a formulação 1 é a mais quebradiça).

[102] O PBAT, além de ser biodegradável, traz flexibilidade à peça e aumenta a resistência ao impacto.

[103] Ao avaliar a extrusão, injeção e propriedades de tração, verificou-se que maiores teores de PBAT dificultaram o corte do extrudado e a obtenção de corpos de prova, por injeção, devido à sua elevada flexibilidade e baixa temperatura de transição vítrea, respectivamente. [104] Os dados apresentados no presente estudo demonstram a importância da combinação, nas dosagens corretas, dos constituintes da composição da presente invenção: polímero flexível, polímero rígido e lignina, para obtenção de boas propriedades mecânicas. A sinergia dos componentes é clara, posto que, quando usados isoladamente, não apresentam bons resultados.

[105] A composição das formulações testadas e a quantidade incorporada de cada componente foi definida com o objetivo de obter um balanço entre resistência no estado fundido, rigidez, resistência ao impacto e biodegradabilidade.