massa ortopÉdica biodegradÁvel ortopedica... · com o intuito de proporcionar uma imobilização...
TRANSCRIPT
1
ANA JÚLIA OLIONE IWANOWSKI
LARISSA ROSINI CARDOSO
MASSA ORTOPÉDICA BIODEGRADÁVEL
Trabalho apresentado ao Conselho Regional
de Química – IV Região como parte dos
requisitos exigidos para concorrer ao Prêmio
CRQ-IV 2015.
Orientadora: Esp. Erica Gayego Bello Figueiredo Bortolotti
Campinas – SP
2015
2
“A sabedoria consiste em compreender que o tempo
dedicado ao trabalho nunca é perdido.”
Ralph Emerson
(1803 – 1882)
3
RESUMO
O gesso é um produto caótico que gera problemas tanto ao ser humano quanto
ao meio ambiente, desde a sua extração ao seu descarte. Para substituí-lo
desenvolveram talas ortopédicas de polímero, entretanto a mesma não se aplica aos
aspectos socioambientais, considerando o exorbitante número de produtos plásticos
no planeta, onde o mesmo demora muito tempo para se decompor. Vendo a
necessidade desse custo benefício o TCC de Massa ortopédica biodegradável
desenvolveu uma massa sustentável a fim de substituir o gesso e proporcionar um
isolamento ortopédico mais confortável e sustentável. Os recursos utilizados para
desenvolver essa massa são muitas vezes desconsiderados pelas indústrias, como
a baba de cupim. As matérias primas utilizadas como a argila branca, o CMC, o
sumo do cacto, polímero de féculas de mandioca e a baba de cupim são facilmente
obtidas, e financeiramente viáveis, somando um custo de 5,80 para 500g do
produto. Os testes de permeabilidade feitos, mostram que a massa sustentável sem
betume absorveu cerca de 27% de água dentro de 20 minutos, visto que o gesso
dentro desse tempo desmancharia. Nos testes de decomposição, pode-se observar
um ganho de massa na segunda semana devido à umidade do solo, a partir da
terceira semana a massa reduz e começa a decompor estabilizando-se na quinta
semana. Os protótipos desenvolvidos mostraram firmeza assim que produzidos
podendo ser moldado em qualquer lugar e alta resistência após secagem, além de
não esboroar. Desta forma, conseguiu-se um produto, extremamente rígido, com
uma resistência a água considerável em relação ao gesso, e degradável ao meio
ambiente, um material que é sustentável e economicamente viável.
PALAVRAS -CHAVE: CMC, argila branca, baba de cupim, resistência, materiais biodegradáveis.
4
SÚMARIO
1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 7
2. PESQUISA BIBLIOGRAFICA ............................................................................... 8
2.1. TCC DE BIOPOLÍMEROS ........................................................................... 8
2.2. TALA ORTOPÉDICA FINLANDESA ............................................................ 8
3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA .............................................................................. 9
3.1. GESSO ........................................................................................................ 9
3.2.1. Fabricação .......................................................................................... 9
3.2.2. Uso ..................................................................................................... 9
3.2.3. Impactos ........................................................................................... 10
3.2.4. Descarte ........................................................................................... 11
3.2. POLIMEROS ............................................................................................. 11
3.2.1 Polímeros Biodegradáveis ................................................................. 12
3.3. PERMACULTURA .................................................................................... 12
3.3.1. Baba De Cupim ................................................................................ 12
3.3.2. Sumo do Cacto ................................................................................. 13
3.4. CARBOXIMETILCELULOSE (CMC) ......................................................... 13
3.5. ARGILA BRANCA ...................................................................................... 13
3.6. CAL ............................................................................................................ 14
3.7. BETUME ................................................................................................... 14
4. JUSTIFICATIVA ................................................................................................... 15
5. HIPÓTESE ........................................................................................................... 16
6. OBJETIVOS ......................................................................................................... 17
6.1. OBJETIVO GERAL ................................................................................... 17
6.2. OBJETIVO ESPECIFICO ........................................................................... 17
7. MATERIAIS E MÉTODOS .................................................................................... 18
5
7.1. OBTENÇÃO DO SUMO DO CACTO ........................................................ 18
7.1.1. Materiais .......................................................................................... 18
7.1.2. Método ............................................................................................. 18
7.2. OBTENÇÃO DO POLÍMERO DE AMIDO .................................................. 18
7.2.1. Materiais .......................................................................................... 18
7.2.2. Método ............................................................................................. 19
7.3. OBTENÇÃO DA CASEÍNA ........................................................................ 19
7.3.1. Materiais .......................................................................................... 19
7.3.2. Método ............................................................................................. 19
7.4. OBTENÇÃO DO POLÍMERO DA CASEÍNA .............................................. 19
7.4.1. Materiais ........................................................................................... 19
7.4.2. Método .............................................................................................. 20
7.5. TESTE DE PERMEABILIDADE ................................................................. 20
7.5.1. Materiais ........................................................................................... 20
7.5.2. Método .............................................................................................. 20
7.6. MÉTODO DE ANÁLISE DE DECOMPOSIÇÃO DOS POLÍMEROS .......... 20
7.6.1. Materiais ........................................................................................... 20
7.6.2. Método .............................................................................................. 20
8. CUSTOS ............................................................................................................... 21
9. CRONOGRAMA.................................................................................................... 22
10. RESULTADOS E DISCUSSÕES ........................................................................ 23
10.1. PROPORÇÃO DO SUMO DO CACTO .................................................... 23
10.2. MÉTODOS INVALIDOS ........................................................................... 23
10.3. PRIMEIRA TENTATIVA ........................................................................... 23
10.4. NOVAS MATÉRIAS PRIMAS .................................................................. 23
10.5. PROTÓTIPOS ......................................................................................... 24
10.6. TESTES ................................................................................................... 26
6
10.6.1. Visualização ao Raio X ................................................................... 27
10.6.2. Teste de Decomposição ................................................................. 28
10.6.3. Teste de Permeabilidade ................................................................ 29
10.7. O PRIMEIRO MOLDE FIXO .................................................................... 30
10.8. EVOLUÇÃO DOS PROTÓTIPOS ............................................................ 30
10.9. TABELA COMPARATIVA ........................................................................ 31
11. CONCLUSÃO ..................................................................................................... 32
12. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS .................................................................. 33
7
1. INTRODUÇÃO
O gesso é um produto que é destinado a diversas utilidades em nosso
cotidiano. Entretanto o desenvolvimento da matéria bruta para a formação do
produto, sua aplicação e seu descarte são três dos motivos pejorativos pelo os quais
ele está sendo substituído.
O plástico é um dos materiais substituíveis do gesso, por conta da
impermeabilidade, todavia, seu custo-benefício não se aplica aos padrões
ambientais, pois não é facilmente degradado no meio ambiente, demorando cerca
de 100 anos.
Contudo, vendo as necessidades e os problemas a serem resolvidos, foi
desenvolvida uma tala ortopédica composta de polímero biodegradável, baba de
cupim, sumo de cacto, argila branca e carboximetilcelulose (C.M.C). Com o intuito de
proporcionar uma imobilização óssea, mais leve, confortável e sustentável.
Testes de decomposição e permeabilidade foram realizados em prol da sua
eficiência. O material desenvolvido degradou-se em cerca de 5 semanas e na água
sua permeabilidade foi melhor que a do gesso, levando em consideração que o
protótipo ficou 20 minutos imerso e o gesso nesse tempo, teria desmanchado.
2. PESQUISA BIBLIOGRÁFICA
8
2.1. TCC DE BIOPOLÍMEROS:
O TCC de Biopolímeros foi desenvolvido com o objetivo de criar um polímero
de fácil degradação, com o molde de um copo descartável, a base de amido de
batata, mandioca e caseína do leite.
Entretanto, o TCC desenvolvido não obteve os resultados esperados com
grande satisfação, já que não foi possível realizar um molde fixo e o mesmo não era
resistente a ácidos como o do refrigerante. [1]
2.2. TALA ORTOPÉDICA FINLANDESA:
A tala, já foi produzida na Finlândia, é preparada com materiais que facilmente
são absorvidos pela natureza após o descarte, e com uma série de vantagens em
relação ao gesso (mineral), tradicionalmente usado em ortopedia. Além de utilizar
recursos renováveis da natureza, o novo produto tem vantagens a se considerar do
ponto de vista médico: é de muito fácil aplicação e invisível aos raios-X, não
deixando sombras que atrapalhem a visualização do ferimento; é possível verificar
com precisão sem a necessidade de retirada do material.
O produto é bastante leve e durável, resistindo inclusive à água e dispensando
retornos para reparos. Os tipos de compostos usados na fabricação não são
divulgados. [2]
Figura 1: Tala produzida a base de plástico biodegradável e madeira triturada. [3]
9
3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
3.1. GESSO
3.2.1. Fabricação:
O gesso é um aglomerante obtido pela desidratação total ou parcial da gipsita
que é composta de sulfato di-hidratado de cálcio (CaSO4.2H2O), geralmente
acompanhado de uma certa quantidade de impurezas (sílica, alumina, óxido de
ferro, carbonato de cálcio e magnésio), totalizando ao máximo 6%. A partir da
calcinação da gipsita podemos obter o gesso α ou o gesso β, a diferença esta nas
condições onde ocorre a reação, na estrutura cristalina e na reatividade. A reação de
desidratação e formação do hemidratado ocorre a partir da seguinte reação:
CaSO4 . 2H2O → CaSO4.½H2O + 3/2H2O
(gipsita) (125º-180º) (gesso) (vapor)
No gesso β, os cristais estão na forma irregular e tem natureza esponjosa, é
um produto mais poroso, com menor resistência mecânica. No gesso α, os cristais
estão compactos e organizados, tendo mais resistência mecânica [4].
Logo conseguiu-se notar a diferença entre o gesso e a tala ortopédica
desenvolvida, já que a mesma é feita de produtos biodegradáveis, tornando-se mais
barata, e com a vantagem da mesma resistência, uma vez que um dos materiais
usados é um aglomerado de terra confeccionado pelos cupins e outros resíduos. A
essa mistura dá-se o nome baba de cupim.
O gesso hospitalar é um pó, preparado com a pedra bruta, transformado em
pasta com a adição de água para poder ser moldado ao corpo do paciente ainda
mole, ficando duro após cerca de dez minutos da aplicação.
3.2.2. Uso:
Podendo ser usado desde a indústria química, como na construção civil, na
área da saúde, farmacêutica, etc. O gesso α é utilizado para obtenção de produtos
10
mais nobres, como o gesso ortopédico e o gesso dental. O seu preço é
aproximadamente 6 vezes maior que o do gesso β. [4]
3.2.3. Impactos:
O gesso é resíduo potencialmente infectante, pelo possível contato com
secreções do próprio paciente. Isso não ocorre com o novo produto, pois sua
aplicação é feita a partir da deposição da massa, a qual é moldada de acordo com a
estrutura óssea de cada paciente com facilidade quando aquecida, logo tomam
forma à temperatura ambiente, sem fazer sujeira.
O grande impacto ambiental começa com o processo de calcinação, processo
de queima de diversas substancia, requerendo um alto consumo energético, onde as
maiorias das empresas não se propõem em criar um espaço adequado para esse
fim devastando a flora, a fauna e a resiliência do lugar. Durante o processo é
liberada grande quantia de água e resíduos da combustão, esses resíduos além de
não serem utilizados são depositados inadequadamente na natureza. Esses
resíduos são os óxidos de enxofre (SOx) que reagem com a água, resultando em
gás sulfídrico (H2S) e ácido sulfúrico (H2SO4) criando uma possibilidade de chuva
ácida. [5]
O gás sulfídrico é extremamente tóxico e inflamável e, além disso, pode
paralisar o sistema nervoso central, responsável pelo controle da respiração, o que
pode provocar asfixia e outros problemas de saúde desde problemas neurológicos a
paradas cardíacas.
Outra questão a se considerar é que o gesso tradicional tem sido alvo de
críticas: profissionais opõem-se ao tratamento, defendendo que o material pode
constituir um potencial perigo para a saúde por potencializar o desenvolvimento de
microrganismos, após aplicado nos pacientes. Além disso, a poeira do gesso que
possa existir em uma sala de gesso não deve ser inalada nem pelo paciente nem
pelo técnico que faz a aplicação, para evitar possíveis problemas pulmonares que o
produto pode causar.
11
Clinicamente testada, a tala produzida na Finlândia, o material de base para
produção deste projeto, não é tóxica, além de ser amiga do meio ambiente e
extremamente fácil de aplicar e usar. [6]
3.2.4. Descarte:
A limpeza dos resíduos da aplicação e o descarte do gesso após a retirada
estão enquadrados na classe de resíduos altamente poluentes, afetando a terra, a
água e o ar, e por causa da sua má visualização ao raio-x a cada teste submetido é
necessária a retirada do gesso e uma nova colocação, consequentemente há uma
grande geração de resíduos poluentes.
Há no mercado o gesso sintético, entretanto ele é à base de polímero sintético,
o qual demora cerca de 100 anos para se decompor.
Levando em conta que a tala ortopédica deste projeto é a base de materiais
orgânicos, naturais e biodegradáveis, pode-se estimar que não demore muito a
decompor, porém o tempo necessário em que o paciente precisar usá-la.
O gesso é um material de difícil destinação e reciclagem, e que, quando
descartado, não pode ser misturado a outros resíduos, visto que o gesso tem o
potencial de contaminá-los.
Na hora do descarte, a tala já usada na Finlândia pode ser queimada para
gerar calor, por exemplo. Na medicina, a substituição do gesso por outro produto
representaria a economia de recurso natural não renovável.
O correto descarte do gesso deve ser feito de acordo com a Resolução nº 307,
de 5 de julho de 2002, do CONAMA(Conselho Nacional do Meio Ambiente) [7], que
especifica, dentre outras coisas, o correto armazenamento, transporte e técnicas de
destinação para esse material.
3.2. POLIMEROS
Atualmente já existem talas ortopédicas feitas à base de polímeros, que do
grego polumeres, quer dizer “ter muitas partes”. Os polímeros são moléculas muito
grandes constituídas pela repetição de unidades químicas, denominadas de
monômeros (do grego “mono” – um).
12
Os polímeros são classificados em: Termoplástico, podendo ser fundido
diversas vezes. Termorrígidos, sendo muito estáveis a variações de temperatura, e
Elastômeros, uma vez que apresentam alta elasticidade. As talas a base de
polímeros, demoram cerca de 30 a 450 anos, o que justifica não ser a mais indicada
para tratamentos ortopédicos.
3.2.1 Polímeros Biodegradáveis
Os bio-polímeros são polímeros ou copolímeros produzidos a partir de
matérias-primas de fontes renováveis, como: milho, cana-de-açúcar, celulose,
quitina, e outras [8]. As fontes renováveis são assim conhecidas por possuírem um
ciclo de vida mais curto comparado com fontes fósseis como o petróleo, o qual leva
milhares de anos para se formar; isso é devido a presença de ligações hidrolisáveis
ou oxidáveis na cadeia, uma estéreo configuração correta, um balanço entre
hidrofobicidade e hidrofilicidade e certa flexibilidade conformacional, pois são fatores
que contribuem para a degradação do polímero [9]
3.3. PERMACULTURA
Permacultura é um método de design que objetiva desenvolver áreas humanas
produtivas de forma sustentável, respeitando os ciclos e o equilíbrio natural dos
ecossistemas naturais.
Os seus ideais consistem nos métodos de design, o planejamento e os
investimentos necessários para o desenvolvimento sustentável de uma determinada
região ou propriedade tem prioridade, fazendo com que todos os recursos
disponíveis em um local qualquer sejam aproveitados ao máximo, mas com
responsabilidade.
3.3.1. Baba de Cupim:
Os cupinzeiros além de ser uma “praga” nos pastos onde há criação de gado,
também estão presentes em muitas residências causando danos, principalmente
onde se fixam (madeira). De acordo com Cancello (1989), a espécie
Cornitermescumulans predomina nas regiões de invernos amenos e verões muito
13
quentes. Os montículos são feitos de argila cimentada com as próprias fezes e
saliva. Esses materiais produzem uma pasta duríssima e rígida. [10]
Contudo a baba de cupim reduz os espaços entre grãos (através de redução
das tensões eletrostáticas entre grãos, da redução do atrito entre partículas) [11] e
quando aplicada no solo serve como estabilizante químico.
3.3.2. Sumo do Cacto:
A mucilagem (sumo) do cacto Opuntia fícus-indica possui propriedades
aditivas, pois permite a redução do consumo de água das pastas de gesso e
modificam a taxa de absorção de água e a resistência à flexão nos corpos de prova
moldados. A mucilagem de cacto é um gel encontrado abaixo da superfície externa
do cacto e contém polissacarídeos de pentoses, hexoses e açúcares livres, e
também proteínas. [12]
3.4.Carboximetilcelulose (CMC):
A CMC é um polímero aniônico derivado da celulose, muito solúvel em água,
tanto a frio quanto a quente, na qual forma tanto soluções propriamente ditas quanto
géis. Tem a excelente propriedade para aplicações em farmacologia e como aditivo
alimentar de ser fisiologicamente inerte.
A CMC é aeróbica e anaerobicamente biodegradável por bactérias encontradas
no meio ambiente, produzindo pequenas quantidades de fragmentos de CMC e
açúcares. Tem aplicações como: Espessante, Doador de viscosidade para algumas
formulações de detergentes, Ligante, Estabilizante, Agente de suspensão, Retenção
de água, Formação de filmes resistentes a óleos, graxas e solventes orgânicos,
Meio suporte para imobilização de enzimas e/ou microrganismos, Cola utilizada em
papeis para origami. [13]
3.5. Argila Branca:
De acordo com Teixeira-Neto (2009) as argilas são comumente definidas como
um material inorgânico natural, terroso, de granulação fina, que adquire, geralmente,
certa plasticidade quando umedecida com água. [14]
14
Possui propriedades cicatrizantes devido à elevada porcentagem de alumínio
presente em sua composição. Reduz as inflamações, tem ação purificante,
adstringente, remineralizante e efeito antisséptico, cicatrizante e revitalizador.[15]
3.6. Cal:
No estado fresco, a cal propicia maior plasticidade, permitindo melhor
manuseio e, maior produtividade na execução do revestimento. Outra propriedade
no estado fresco é a retenção de água, relativo ao sistema alvenaria/revestimento,
por não permitir a sucção excessiva de água pela alvenaria.
No estado endurecido, a cal apresenta a capacidade de absorver
deformações. Esta propriedade é de extrema importância, que deve acompanhar as
movimentações da estrutura. A cal possibilita a diminuição da retração gerando
menor variação dimensional, além de carbonatar lentamente ao longo do tempo,
tamponando eventuais fissuras ocorridas no endurecimento. [16]
3.7. Betume:
Betume pode referir-se a uma mistura natural de vários líquidos orgânicos,
também chamados betume bruto, ou um resíduo, originando no processo de
destilação de carvão ou de petróleo, chamado betume refinado. É um produto de cor
castanho-negro, extremamente viscoso, sendo um material de tipo alcatrão que era
o produto do óleo utilizado devido às suas propriedades adesivas e coesivas. Seu
uso contemporâneo está na pavimentação de estradas.
Do betume são obtidos vernizes, massas de revestimento, bases para pintura.
Para a pavimentação de ruas é utilizado o betume formado de resíduos do petróleo
destilado. Dentre suas inúmeras utilidades, é usado para tratar madeiras, como de
curral por exemplo. Prolonga a vida útil e a protege do ataque de cupins, além de
impermeabilizante. É também utilizado para tapar as juntas de mosaicos e azulejos
de pavimentos e paredes usando-se uma coloração específica. [17]
15
4. JUSTIFICATIVA
O projeto foi escolhido principalmente por relacionar questões de saúde e meio
ambiente, já que o mesmo evita inalação do pó do gesso, transtornos hospitalares
além de fácil descarte.
Elimina-se também o maior de todos os problemas, o tempo que determinados
materiais levam para se decompor, pensando não só na saúde, mas na questão do
meio ambiente, uma vez que a tala ortopédica tem como base produtos
biodegradáveis, materiais orgânicos e recursos naturais.
A tala a base de polímero biodegradável, é de fácil aplicação, leve, além de
resistente a água, é feita com materiais de fácil acesso e baixo custo.
16
5. HIPÓTESE
Um dos problemas em questão é o tempo de cura dessa massa, ou seja, o
tempo em que ela levará para fixar o molde no corpo do paciente. Acredita-se que
as talas ortopédicas possam ser desenvolvidas com materiais como polímeros
biodegradáveis, baba de cupim, madeira triturada e sumo de cacto, que traz mais
resistência e permeabilidade ao material ajudando a resolver a questão do tempo de
cura do molde da tala.
Logo com a utilização desses materiais a tala possa se decompor em um
tempo menor do que a feita com gesso.
17
6. OBJETIVOS
6.1. OBJETIVO GERAL:
O objetivo principal do projeto é desenvolver uma tala ortopédica biodegradável
a base de polímeros biodegradáveis, baba de cupim, argila branca, uma pequena
porcentagem de cal, carboximetilcelulose e sumo de cacto, com vantagens do tipo
baixo custo, fácil degradação em meio ambiente, o peso menor possibilitando maior
conforto, permeabilidade além de uma maior rigidez.
6.2. OBJETIVO ESPECÍFICO:
- Testar a resistência dos materiais obtidos
- Testar a visualização da massa em raio-x
- Testar impermeabilidade
- Analisar o tempo de decomposição dos materiais produzidos
- Testar tempo de cura em diversas temperaturas
- Testar várias possibilidades, baba de cupim, serragem, madeira triturada, sumo do
cacto, outras argilas, sem cal etc
18
7. MATERIAIS E MÉTODOS
7.1. OBTENÇÃO DO SUMO DO CACTO: [10]
7.1.1. Materiais:
02 Baldes de 2 Litros;
01 Peneira de 20 nm;
02 Kg de Cladódios do Cacto Opuntia fícus-indica
02 Kg de Cladódio do Cacto Nopaleacochenillifera
7.1.2. Método:
Para extração da mucilagem em gel, coleta-se 2.000 g de cladódios do cacto
Opuntia fícus-indica e 2.000 g de cladódios do cacto Nopaleacochenillifera, cortados
em pequenos pedaços e coloca-se separadamente em recipientes com água, na
proporção de 1:3, permanecendo em repouso, em temperatura ambiente, por dois
dias. Coa-se em peneira de malha de 20 mm.
7.2. OBTENÇÃO DO POLÍMERO DE AMIDO: [1]
7.2.1. Materiais:
2,5g de Fécula da Batata/Mandioca
01 Béquer de 250 mL
25 mL de Água destilada
01 Agitador Magnético
3 mL de HCl 0,1 mol.L-1
2 mL de Glicerina
1 mL de NaOH 0,1 mol.L-1
Papel universal de pH
01 Placa de Petri
7.2.2. Método:
19
Este método funciona para a obtenção do polímero com o amido da batata e da
mandioca. Depois de extraída a fécula da batata (mandioca, utiliza-se fécula pronta),
coloque aproximadamente 2,5g em um béquer e adicione 25 mL de água destilada.
Mantenha o sistema sob agitação. Adicione 3 mL de HCl e 2 mL de glicerina. Deixe
ferver e, e mantenha em aquecimento por 15 minutos, sem deixar secar muito.
Retire a mistura do aquecimento e adicione, gota a gota, NaOH até neutralizar o pH.
7.3. OBTENÇÃO DA CASEÍNA: [1]
7.3.1. Materiais:
0,5 L de Leite desnatado
0,5 L de leite integral
01 Panela
Vinagre
01 Peneira
01 Colher de Pau
7.3.2. Método:
Coloque o leite em uma panela e comece a esquentá-lo em fogo brando.
Atenção para não deixar o leite ferver. Quando estiver a ponto de entrar em
ebulição, adicione o vinagre. Mexa devagar a mistura até que apareçam pequenos
calombos branco-amarelados nela. Enquanto isso, o restante do líquido começará a
clarear. Desligue o fogo e espere até a panela esfriar. Passe a mistura por uma
peneira de maneira a ficar apenas com os agregados.
7.4. OBTENÇÃO DO POLÍMERO DA CASEÍNA: [1]
7.4.1. Materiais:
01 Par de Luvas de borracha
Molde para teste de pressão
Sumo do cacto e/ou baba de cupim
20
7.4.2. Método:
Coloque as luvas e lave os calombos com água. Junte-os em apenas uma
única massa. Se apertados com firmeza, irão grudar uns nos outros. Neste
momento, ele é moldável e é possível até fazer objetos com ele, então misturá-lo
com o material coado de dois dias do sumo do cacto e/ou a baba de cupim.
7.5. TESTE DE PERMEABILIDADE: [1]
7.5.1. Materiais:
Balança Analítica
Recipiente (Aquário)
7.5.2. Método:
Pesar o polímero obtido antes, e depois colocá-lo em um recipiente com água,
de modo que depois de 2 a 3 dias, sua massa não seja alterada significativamente.
7.6. ANÁLISE DE DECOMPOSIÇÃO DOS POLÍMEROS: [1]
7.6.1. Materiais:
Balança Analítica
Solo Humífero
7.6.2. Método:
Adicionar direto em solo humífero os polímeros obtidos. Pesar os polímeros em
balança analítica, semana a semana, a fim de se verificar a decomposição do
material.
1 -LabCenter – Campinas / SP ( em 23/09); Supermercado Pão de Açúcar ( em 04/10/2013)
21
8. CUSTOS
A tabela abaixo fornece a relação de todos os materiais que serão utilizados
durante o processo de obtenção dos polímeros biodegradáveis e seus respectivos
preços, expressos em reais (R$).
Tabela 1: Relação de materiais e valores
PRODUTO / MATERIAL PREÇO ( em R$ )
Fécula da Mandioca 11,00
Ácido Clorídrico 0,1 mol . L-1 18,00
Glicerina (90mL) 4,20
Hidróxido de Sódio 0,1 mol . L-1 21,50
Papel Universal de pH 5,49
Agitador Magnético 198,00
Béquer de 250 mL 6,80
Bagueta 2,30
Pipeta Pauster de Plástico (Caixa c/ 500 uni.) 18,00
Proveta 12,00
Placa de Petri de Vidro 8,20
Argila Branca 200 g 5,00
Cal 20 Kg 8,65
Luvas de Borracha 4,00
Carboximetilcelulose 100 g 5,00
Betume 100 mL 4,70
Balança Analítica 3.000,00
Água destilada (Galão de 5 L ) 7,80
TOTAL: 3.332,25
REAL: 25,99
22
9. CRONOGRAMA
Ano 2013 2014
Atividades
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Jan
Fev
Mar
Abr
Maio
Planejamento
X
X
X
X
Apresentação
para Banca de
aprovação
X
Redefinição do
Cronograma
X
Desenvolvimento
da Tala
Ortopédica
X
X
Testes
X
X
Tabulação de
resultados
X
Mostra de
projetos
X
Entrega final do
TCC
X
23
10. RESULTADOS E DISCUSSÕES
10.1. PROPORÇÃO DO SUMO DO CACTO:
A primeira observação feita foi com relação ao sumo do cacto que na
proporção 1:3 ( 1Kg de cacto : 3 L de água ) ficou muito liquido, então mudou-se a
proporção para 1 : 1 e obteve-se um resultado de gel mais espesso.
10.2. TALA PRODUZIDA COM CASEINA E FÉCULA DA BATATA:
O polímero feito com a fécula da batata foi descartado por não apresentar
resistência junto ao da caseína, por ser obtida a partir do leite, não sendo
financeiramente viável e por não obter resultados satisfatórios, já que o que se
filtrava era muito pouco aproveitado.
10.3. PRIMEIRA TENTATIVA:
O primeiro teste foi uma mistura de baba de cupim, sumo de cacto e polímero
de mandioca. O mesmo apresentou estrutura quebradiça. (Figura 2)
Figura 2: Primeiro teste da tala ortopédica (Autoria do grupo)
10.4. NOVAS MATÉRIAS PRIMAS:
Já que os protótipos testados apresentaram uma fraca estrutura além do
aparecimento de fungos em questão de 3 dias, realizou-se uma nova pesquisa e as
proporções passaram a contar com a mistura de 5% da cal, betume, argila branca e
carboximetilcelulose (CMC).
24
10.5. PROTÓTIPOS:
1º PROTÓTIPO: 40 g de polímero da fécula da mandioca + 2 g de baba de cupim +
1,2 CMC + 19 g de argila branca + 2 g de cal + 60 mL de sumo do cacto.
Esta estrutura apresentou-se mais forte, porém com muita água e uma cura
mais longa, então mudaram-se as proporções.
2º PROTÓTIPO: 30 g de Polímero + 2 g de baba de cupim + 1,2 g de CMC + 60 mL
de sumo do cacto + 19 g de argila branca + 2 g de cal e madeira triturada.
Observou-se nessa estrutura que o CMC ajudava na liga, já a madeira tornava
quebradiça. As proporções do polímero também sofreram alteração já que o mesmo
não apresentava viscosidade.
3º PROTÓTIPO: 40 g do polímero que foi feito com as proporções do método
triplicadas (Figura 3), já que a produção precisa ser maior para um molde mais
próximo do real.
Figura 3: Obtenção do polímero da fécula da mandioca, com as proporções
triplicadas. (Autoria do grupo)
25
Foram adicionados 22 g de baba de cupim + 60 mL de sumo do cacto + 19 g
de argila + 5 g de cal + 10 CMC.
Observou-se neste protótipo quando moldado e seco, apresentou grandes
fissuras, devido à perda muito rápida de água, logo mudaram-se as concentrações.
(Figura 10)
4º PROTOTIPO: 40g de polímero + 10g de baba de cupim + 60mL de sumo do cacto
+ 15g de argila branca + 2g de cal + 11g de CMC.
Observou-se que esse protótipo após moldado e seco ainda apresentava
fissuras, entretanto menores, logo mudaram-se as concentrações. (Figura 11)
5º PROTOTIPO: 40g de polímero + 10g de baba de cupim + 60mL de sumo de cacto
+ 15g de argila branca + 2g de cal + 11g de CMC + 25mL de água.
Observou-se nesse protótipo uma superfície sem fissuras e homogênea,
devido ao aumento de temperatura na preparação do polímero (10 minutos a
200ºC), a ação do calor projetado no protótipo já moldado e a colocação de gaze até
a secagem do mesmo, obtendo-se o melhor protótipo. (Figura 11)
Os protótipos 1, 2 e 3 tiveram betume aplicado à superfície e incorporado a
massa, para uma melhor impermeabilização. (Figura 4)
Figura 4: Protótipos prontos com betume nas superfícies (Autoria do grupo)
26
10.6. TESTES:
Foram feitos mais protótipos do tipo 3º para os testes de decomposição e
permeabilidade, porem o 1 mL de betume foi misturado a massa ao invés de ficar
apenas na superfície, pois o mesmo impede a obtenção de resultados verídicos.
(Figuras 5 e 6 )
Figura 5: Protótipos do tipo 3º feitos para testes. (Autoria do grupo)
Figura 6: Protótipos do tipo 3º feitos para testes após uma semana de cura. (Autoria
do grupo)
27
10.6.1 Visualização ao Raio X:
O protótipo do tipo 5º foi moldado em um tubo plástico, para simular o
engessamento de um membro superior ou inferior e submetido ao teste de raio-x.
Figura 7: Visualização do teste de raio-x (Autoria do grupo)
No resultado do teste, primeiramente, descartamos a visualização do prego,
pois o teste de raio-x funciona por diferença de densidade, logo, mesmo se o prego
fosse colocado dentro do tubo plástico moldado com gesso, o mesmo seria visível,
fornecendo assim um resultado ilusório. Porém na primeira imagem podemos
observar que apesar da massa ser visível ao raio-x (nas laterais), o tubo na qual ela
foi moldada é perfeitamente visível no interior da massa, logo podemos concluir que:
Se o tubo plástico que tem uma densidade de aproximadamente 0,9 já foi
visível ao raio-x, um osso humano que tem uma densidade de aproximadamente 1,5
terá uma visualização melhor e mais nítida.
10.6.2 Teste de Decomposição:
Tabela 2:
(Gramas) MASSA INICIAL 1ª SEM 2ª SEM 3ª SEM 4ª SEM 5ª SEM
SEM BETUME 13,1 15,5 14,5 11,9 10,2 10,3
COM BETUME 10,1 13,6 12,9 11,0 8,1 5,6
28
Gráfico 1: O gráfico apresenta o teste de decomposição feito em 5 semanas com os
corpinhos de prova do 3º Protótipo, com e sem betume.
Observou-se que na primeira semana que houve ganho de massa devido a
umidade do solo, em seguida nas 2ª, 3ª e 4ª semanas os protótipos perderam
massa para começar a estabilizar e decompor em meio ao solo humífero.
Figura 8: Teste de decomposição com solo humífero (Autoria do grupo)
10.6.3 Teste de Permeabilidade:
Tabela 3:
(GRAMAS) Sem Betume Com Betume
Massa inicial 8,9 6,2
Massa após 20 minutos 11,3 8,2
SEM BETUME; ; 13,1
SEM BETUME; ; 15,5 SEM BETUME;
; 14,5
SEM BETUME; ; 11,9
SEM BETUME; ; 10,2
SEM BETUME; ; 10,3
COM BETUME; ;
10,1
COM BETUME; ;
13,6
COM BETUME; ;
12,9 COM
BETUME; ; 11
COM BETUME; ; 8,1
COM BETUME; ; 5,6
; ; 0 ; ; 0 ; ; 0 ; ; 0 ; ; 0 ; ; 0 ; ; 0 ; ; 0 ; ; 0 ; ; 0 ; ; 0 ; ; 0
Teste de Decomposição
SEM BETUME
COM BETUME
Massa Inicial 1ª Sem 2ª Sem 3ª Sem 4ª Sem 5ª Sem
- (Gramas)
29
Gráfico 2: O gráfico apresenta o teste de permeabilidade realizado com o 3º
Protótipo, com e sem betume, após 20 minutos submerso na água.
Figura 9: Teste de Permeabilidade realizado com o 3º Protótipo, com e sem betume,
apresentando respectivamente as absorções de 32% e 27% de água, após 20
minutos submergidos. (Autoria do grupo)
Apesar do betume ser um plástico e consequentemente impermeável, não
obteve resultados satisfatórios, pois quando misturado a massa e após seco, pode-
se observar que ele não homogeneizou, logo nos lugares onde se localizava, houve
a formação do plástico e a formação de espaços, deixando as amostras porosas e
com uma maior superfície de contato, por isso no teste de decomposição, ele se
Gráfico 2: Teste de permeabilidade feitos com o 3º Protótipo, com e sem betume e
suas respectivas massas, iniciais e após 20 minutos imersos na água. (Figura 9)
30
decompôs em menor tempo e no teste de permeabilidade, absorveu mais água.
(Figura 4 - A representação com os círculos vermelhos mostram as partes porosas.)
10.7. O PRIMEIRO MOLDE FIXO:
O protótipo do tipo 3º teve seu primeiro molde fixo, moldado a mão até a
junção das matérias primas ao CMC. (Figura 10)
Figura 10: Molde fixo (Autoria do grupo)
10.8. EVOLUÇÃO DOS PROTÓTIPOS:
Figura 11: Moldes fixos após secagem, na sequência; Com rachaduras; Com
menores fissuras; O Melhor protótipo desenvolvido com massa homogênea e sem
trincas. (Autoria do grupo)
31
10.9. TABELA COMPARATIVA
Tabela 4:
TABELA COMPARATIVA: MASSA ORTOPÉDICA X GESSO
BIODEGRADÁVEL
Impacto ambiental
Biodegradável (estabilizante químico)
Altamente poluente (solo, ar e água)
Degradação
5 a 6 semanas
(Rápida)
Rápida,
porem nociva
Permeabilidade
(20 minutos)
27%
Desmanchou
Tempo de Cura
4 dias
2 dias
Fontes
Renováveis
Não renováveis
Descarte
Não especializado
(destino não adequado)
Especializado
(destino adequado)
Impacto no ser
humano
Inócuo
Nocivo desde a extração
à aplicação
Raios-X
Técnica simples
44 kVp
Técnica Especializada
54 KVp
Preço (1/2 quilo)
5,80
(Escala laboratorial)
4,00
(Escala Industrial)
32
11. CONCLUSÕES
O foco principal do TCC que era sua decomposição que foi atingido com
facilidade, já que os testes feitos com protótipos degradaram-se em cerca de 5 a 6
semanas. O problema em questão era seu tempo de cura, porém junto a pesquisas
de novas matérias primas, foi resolvido com a descoberta da CMC, que permitiu a
massa ortopédica uma maior resistência e uma cura mais rápida, já que o material
passou a ser moldado facilmente. No teste de permeabilidade podemos concluir
também uma vantagem em relação ao gesso já que o mesmo imerso na água por 20
minutos teria desmanchado, e o protótipo da massa ortopédica sem betume teve
uma absorção de 27 % de água apenas, além de não atrapalhar na visualização do
raio-x evitando o processo de uma nova imobilização a cada teste submetido.
O melhor protótipo contou com 40g do polímero feito com a fécula da mandioca,
10g de baba de cupim, 60 mL de sumo do cacto, 15g de argila branca, 2g de cal,
25mL de água destilada e 10g de CMC, com um custo de 5,80 para 500g do
produto. Mesmo com uma pequena diferença de preço do gesso no valor de 3,99 o
TCC atendeu a todas as hipóteses e objetivos discutidos.
33
12. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS
[1] – Tema: TCC de Biopolimeros (Gomes, Ana Paula; Soares, Beatriz; Reis,
Guilherme; Vedovello, Marcos; Biopolimeros. Campinas, Junho, 2012)
Disponível em: Biblioteca Etecap
(Acessado em: 01/11/2013)
[2] – Tema: O substituto do gesso / Dr. Fabio Ravaglia
Disponível em: http://bagarai.com.br/o-substituto-do-gesso.html
(Acessado em: 25/09/2013)
[3] – Figura 1: Tema: Tala produzida a base de plástico biodegradável e madeira
triturada / Por Dr. Fabio Ravaglia, para o Bagarai
Disponível em: http://bagarai.com.br/o-substituto-do-gesso.html
(Acessado em: 25/09/2013)
[3] Tema: Propriedades físicas do gesso alfa / Centro de Tecnologia e Geociências
Programa de Pós-Graduação em Engenharia (LIMA, LEONARDO, Influência da
adição de polissacarídeos nas propriedades físicas do gesso alfa. Recife, Vol. 1
Abril, 2009)
Disponível em: http://www.ufpe.br/ppgeminas/images/word/leila_magalhaes.pdf
(Acessado em: 28/09/2013)
[4] – Tema: Permacultura
Disponível em: http://www.ecocentro.org/vida-sustentavel/permacultura/
(Acessado em: 20/10/2013)
[5] – Tema: Gesso
Disponível em: http://pt.wikipedia.org/wiki/Gesso
(Acessado em: 29/09/2013)
[6] – Tema: Descarte de Gesso
Disponível em: http://www.fragmaq.com.br/blog/meio-ambiente/descarte-de-gesso/
34
(Acessado em: 18/10/2013)
[7] – Tema: Biopolímeros, Polímeros Biodegradáveis e Polímeros Verdes
Site: http://www.dema.ufcg.edu.br/revista/index.php/REMAP/article/viewFile/222/204
(Acessado em: 27/10/2013)
[8] – Tema: Biodegradáveis
Disponível em: http://www.scielo.br/pdf/qn/v29n4/30263.pdf
(Acessado em: 27/10/2013)
[9] – Tema: Baba de Cupim
Disponível em: http://www.monobeton.com.br/pages/news/bbcupim.html
(Acessado em: 26/10/2013)
[10] e [11] Tema: Introdução de montículo de cupim na produção de adobes
(CANCELLO, ELIANE MARQUES, Revisão de CornitermesWasmann(Isóptera,
Termidae, Nasutitermitinae), Tese de Doutorado, Instituto de Biociências da
Universidade de São Paulo, São Paulo, Vol. 1, pág 136, 1989)
(Acessado em: 28/09/2013)
[12] – Tema: Mucilagem, Sumo do Cacto
Site:http://repositorio.unb.br/bitstream/10482/12087/1/ARTIGO_Uso%20MucilagemC
acto.pdf
(Acessado em: 26/10/2013)
[13] - Tema: Carboximetilcelulose
Site: http://pt.wikipedia.org/wiki/Carboximetilcelulose
(Acessado em: 22/04/2014)
[14] - Tema: Conhecendo a Argila Branca
Site: http://bdtd.ufs.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=507 (Acessado em: 22/04/2014)
[15] - Tema: Benefícios da Argila Branca
35
Site: http://naturoterapeuta.blogspot.com.br/2010/04/os-beneficios-da-argila
branca.html
(Acessado em: 22/04/2014)
[16] - Tema: Cal, Benefícios ?
Site: http://www.arq.ufsc.br/arq5661/trabalhos_2005-1/gesso/material.html
(Acessado em: 22/04/2014)
[17] - Tema: Betume e aplicações
Site: http://www.metalica.com.br/o-que-e-betume
(Acessado em: 04/05/2014)