Desenvolvimento e caracterização de um adesivo sustentável à base de amido de trigo reforçado com fibras de algodão

Abstract

A crescente preocupação ambiental tem impulsionado a busca por alternativas sustentáveis para materiais de base petroquímica, como os adesivos sintéticos. Neste contexto, no presente trabalho foi desenvolvido e avaliado um adesivo biodegradável à base de amido de trigo, reforçado com fibras de algodão em concentrações de 0%, 5%, 10% e 15% (em massa). O adesivo foi produzido por gelatinização e modificação ácida, e seu desempenho mecânico foi avaliado por ensaios de resistência ao cisalhamento em corpos de prova de MDF, sendo comparado a um adesivo comercial de poliacetato de vinila (PVA) por testes de resistência ao cisalhamento e biodegradabilidade em solo. Os resultados indicaram que todas as formulações do adesivo de amido, incluindo o controle (0% de fibras), apresentaram desempenho mecânico superior ao do adesivo PVA (0,32 MPa). A formulação com 15% de fibras atingiu a maior resistência ao cisalhamento média (0,47 MPa), porém, a análise de variância (ANOVA) revelou que a adição de fibras não produziu um efeito estatisticamente significativo (P-value > 0,05) no desempenho, o que é atribuído a desafios na dispersão do reforço. Adicionalmente, o ensaio de biodegradabilidade confirmou o perfil ecológico do material, com perdas de massa de 89,4% para a amostra sem fibras (0%) e 81,2% para a amostra com 15% de fibras após 7 dias de soterramento em solo, demonstrando elevada biodegradabilidade em ambas as formulações. Conclui-se que o adesivo de amido de trigo modificado é uma alternativa mecanicamente competitiva ao PVA e que o principal desafio para a otimização de seu desempenho via reforço reside no controle do processamento para garantir a dispersão homogênea das fibras.

The growing environmental concern has driven the search for sustainable alternatives to petrochemical-based materials, such as synthetic adhesives. In this context, this work developed and evaluated a biodegradable adhesive based on wheat starch, reinforced with cotton fibers at concentrations of 0%, 5%, 10%, and 15% (by mass). The adhesive was produced by gelatinization and acid modification, and its mechanical performance was evaluated by shear strength tests on MDF specimens, being compared to a commercial polyvinyl acetate (PVA) adhesive by shear strength and biodegradability tests in soil. The results indicated that all formulations of the starch adhesive, including the control (0% fibers), showed superior mechanical performance compared to PVA adhesive (0.32 MPa). The formulation with 15% fibers achieved the highest average shear strength (0.47 MPa); however, the analysis of variance (ANOVA) revealed that the addition of fibers did not produce a statistically significant effect (P-value > 0.05) on performance, attributed to challenges in dispersion of reinforcement. Additionally, the biodegradability test confirmed the ecological profile of the material, with mass losses of 89.4% for the sample without fibers (0%) and 81.2% for the sample with 15% fibers after 7 days of burial in soil, demonstrating high biodegradability in both formulations. It is concluded that the modified wheat starch adhesive is a mechanically competitive alternative to PVA and that the main challenge for optimizing its performance via reinforcement lies in controlling the processing to ensure homogeneous fiber dispersion.