Papel revestido a plasma como alternativa ao plástico para a indústria de embalagens

Instituto Fraunhofer de Engenharia de Superfícies e Películas Finas está a investigar o processo de polimerização por plasma de papel para encontrar alternativa ao plástico para a indústria de embalagens.

Foto 1: Os investigadores do Fraunhofer IST estão a utilizar óleos vegetais para tornar o papel repelente à água © Fraunhofer IST e ferramenta Adobe Firefly

Os investigadores do Instituto Fraunhofer de Engenharia de Superfícies e Películas Finas IST e os parceiros do projeto BioPlas4Paper utilizaram um processo de revestimento (polimerização por plasma) para criar revestimentos de barreira repelentes de água e à base de plantas no papel, comprovando assim a resistência do papel aos efeitos do clima.

Segundo comunicado de imprensa, os “revestimentos à base de plantas para embalagens de papel poderão constituir uma alternativa sustentável no futuro” e contribuir para a redução dos resíduos de plástico, em particular embalagens, que geram volumes de resíduos particularmente elevados.

O papel, feito de matérias-primas renováveis, apresenta vantagens em relação ao plástico derivado do petróleo, porque se decompõe e não permanece no solo durante muitos anos.

No entanto, “o papel não revestido não oferece qualquer barreira à humidade ou ao oxigénio”, é “sensível à temperatura, reage fortemente à humidade e às bactérias e caracteriza-se por superfícies irregulares”.

Por este motivo os investigadores do Fraunhofer IST dedicam-se no projeto BioPlas4Paper a “explorar plenamente o potencial do material, melhorar as opções de reciclagem, substituir as embalagens de plástico e explorar novos domínios de aplicação”, para “melhorar a vida útil, a durabilidade e a qualidade dos produtos de papel”. O Fraunhofer IST trabalha, neste projeto, em estreita colaboração com a Universidade Técnica de Darmstadt e com o Instituto Thünen de Investigação da Madeira.

Os parceiros estão a concentrar-se em substâncias vegetais como o óleo de orégãos e de chia, bem como em material extrativo obtido a partir de cascas de árvores. Entre outras propriedades estas substâncias vegetais apresentam efeitos antibacterianos.

Os investigadores estão a utilizar “a tecnologia de plasma de pressão atmosférica, em que o gás é excitado com alta tensão sob pressão ambiente para gerar plasma, ou seja, uma mistura de partículas de iões, eletrões livres e, na maioria dos casos, átomos ou moléculas neutras. O processo provoca uma descarga entre os eléctrodos", explica Martin Bellmann, investigador do Fraunhofer IST em Braunschweig.

A adição de azoto converte as substâncias vegetais num aerossol que é introduzido no plasma como precursor orgânico vaporizado para formar redes de polímeros. “Os especialistas chamam a este processo, em que os precursores são ativados pelo plasma, polimerização por plasma”, explica o documento.

As partículas de tamanho micrométrico juntam-se para formar polímeros de plasma, as minúsculas gotículas também se ligam ao papel e espalham-se uniformemente sobre o substrato de papel em bruto, penetrando profundamente nos poros e fibras da superfície. “O plasma é essencial para tornar as moléculas das plantas reativas e permitir a sua ligação cruzada em polímeros”, explica Martin Bellmann.

Foto 3 - Gotas de água no papel revestido com propriedades hidrofóbicas. © Fraunhofer IST

Numerosos testes envolvendo uma vasta gama de óleos e extratos de plantas permitiram aos investigadores demonstrar que os materiais de base biológica podem ser separados ou depositados de forma reprodutível e homogénea utilizando plasma. É possível obter excelentes revestimentos hidrofóbicos com azeite e óleo de chia, por exemplo. Dependendo dos precursores utilizados e dos parâmetros de revestimento, os investigadores podem influenciar e otimizar os revestimentos. O objetivo é preparar o papel para casos de utilização cada vez mais sofisticados e, no futuro, substituir mesmo os materiais plásticos. “Um exemplo são as caixas de transporte que, com os nossos revestimentos hidrofóbicos, podem suportar até mesmo longos períodos de chuva sem ficarem moles. O nosso objetivo é reduzir a dependência dos recursos fósseis e apoiar a transição para uma economia eficiente em termos de recursos”, afirma Martin Bellmann.

Projeto BioPlas4Paper: polímeros de plasma biomiméticos para o melhoramento do papel

Parceiros do projeto:

• Instituto Fraunhofer de Engenharia de Superfícies e Filmes Finos IST
• Universidade Técnica de Darmstadt, departamento especializado: Química Macromolecular e Química do Papel
• Instituto Thünen de Investigação da Madeira, departamento: Matérias-primas de base biológica

Organismo de financiamento:

• Ministério Federal Alemão da Alimentação e Agricultura (BMEL)
• Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR; agência ambiental alemã para os recursos renováveis)