Autor: Manoel M. C. Meira

Compósitos poliméricos são promissores materiais para substituição de plásticos sintéticos derivados do petróleo, devido sua baixa toxicidade, renovabilidade e alta biodegradabilidade. Para tornar os materiais baseados em biopolímeros comparáveis ou superiores aos polímeros convencionais, uma alternativa vem sendo a adição de elementos de reforço (partículas, nanopartículas ou fibras e nanofibrilas) às matrizes biopoliméricas. A incorporação de nanomateriais pode conferir novas funcionalidades como melhoria de propriedades mecânicas, condutividade elétrica, barreira à radiação UV e efeitos antimicrobianos. Contudo, a dispersão de nanomateriais e microplásticos no meio ambiente tem levantado preocupações quanto aos seus impactos negativos sobre a saúde humana, animal e ambiental. O meu projeto de doutorado tem como principal objetivo estudar a biodegradação de nanocompósitos de pectina (Pec) incorporados com óxido de grafeno (GO), nanopartículas de cobre (CuNP) e híbrido GO-CuNP quando expostos a larvas do inseto Tenebrio molitor (Coleoptera) associado com seus efeitos ecotoxicológicos neste organismo modelo. Na Figura 1, estão ilustradas as etapas previstas para execução do trabalho.

Figura 1. Fluxograma das atividades do projeto.

Para o presente projeto de divulgação, a etapa de “Caracterização da colônia de T. molitor” foi selecionada para análise e compartilhamento. O estudo teve início no primeiro semestre de 2025, e utilizará instalações do Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano), do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), uma Organização Social supervisionada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações (MCTI). O laboratório em questão não utiliza o organismo T. molitor em seus testes, portanto, para a instalação de uma nova colônia foi necessário padronizar fatores como temperatura, umidade relativa e substrato de alimentação para se obter um ciclo de vida padrão.

Já para a etapa de otimização da produção dos filmes (tratados aqui), optou-se por testar os nanofillers GO, CuNP e GO-CuNP nas concentrações 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 2,0 e 5,0% da massa de pectina. Além disso, como plastificante, o efeito da adição do glicerol a 20% (m/m), também será avaliado. Nesse sentido, o planejamento fatorial completo foi selecionado como planejamento adequado, devido à possibilidade de exploração ampla do espaço experimental, além de ser adequada para triagem e comparação inicial. Considerando 3 tipos de nanofillers, 6 concentrações e 2 níveis de concentração de plastificante, obtém-se 3 x 6 x 2 = 36 combinações. Como variável resposta, os filmes serão particionados em diferentes seções e analisados em UV-vis a fim de verificar a homogeneidade dos filmes. Os materiais baseados em grafeno possuem a tendência de se aglomerarem em diferentes contextos, sendo um desafio para sua aplicação. Assim, os filmes mais homogêneos serão selecionados para os ensaios mecânicos.