Impacto das algas sobre o comportamento à tração, térmico e viscoelástico de compósitos à base de polibutileno adipato tereftalato

Transformando algas em materiais do dia a dia

O plástico está presente em toda a vida moderna, mas a maior parte permanece no ambiente por décadas. Este estudo explora um aliado inesperado do oceano — a alga vermelha — para aprimorar um plástico biodegradável e nos aproximar de embalagens e produtos descartáveis mais verdes. Ao misturar alga em pó com um plástico compostável comum, os pesquisadores testaram se é possível ajustar resistência, rigidez e resistência térmica de modo a atender aplicações do mundo real, como embalagens alimentares e itens farmacêuticos.

De plantas oceânicas a pellets plásticos

Os pesquisadores concentraram-se em um plástico biodegradável flexível chamado PBAT, já usado comercialmente, mas limitado por resistência e durabilidade térmica modestas. Eles o combinaram com partículas finamente moídas da alga vermelha Kappaphycus alvarezii, uma espécie amplamente cultivada, conhecida como fonte do espessante carragena em alimentos. Após lavar, secar e moer a alga até obter um pó da largura aproximada de um fio de cabelo humano, misturaram-no ao PBAT fundido em diferentes teores: 10, 20, 30 e 40 por cento em peso. A mistura foi então peletizada e moldada por compressão em chapas planas e corpos de prova padronizados, formando uma família de compósitos alga–plástico.

Como o novo material suporta carga

Para avaliar como esse enchimento de origem oceânica altera o comportamento mecânico, a equipe submeteu as amostras a ensaios de tração. À medida que mais alga era adicionada, a resistência à tração do material — quanta força de tração pode suportar antes de romper — diminuiu, com o compósito de maior teor de alga perdendo aproximadamente metade da resistência do PBAT puro. Isso provavelmente decorre de pequenas lacunas e pontos fracos onde as partículas rígidas da alga interrompem a rede plástica contínua. Ao mesmo tempo, o material ficou significativamente mais rígido: o módulo de tração, medida de quanto resiste ao alongamento, aumentou acentuadamente e mais que triplicou com 40% de alga. Em outras palavras, o compósito evoluiu de um plástico macio e elástico para um material mais firme, quase semelhante a uma placa, conforme aumentou o teor de alga.

Como responde ao calor e ao movimento

Além dos ensaios de tração simples, a equipe investigou o comportamento dos compósitos sob pequenas deformações repetidas e elevação de temperatura — condições mais próximas do uso real. A análise mecânica dinâmica mostrou que a adição de alga, em geral, elevou o módulo de armazenamento, indicando maior rigidez em uma ampla faixa de temperatura, especialmente em torno de 20% de carga, onde a rigidez em temperaturas mais altas se destacou. A resposta viscosa e a dissipação de energia (acompanhadas pelo módulo de perda e por um fator de amortecimento chamado tan delta) também mudaram: as partículas de alga limitaram a mobilidade das cadeias de PBAT, reduzindo o pico de amortecimento, sem deslocar muito a temperatura de transição vítrea. A análise térmica trouxe nuances adicionais. Medidas termogravimétricas revelaram que o PBAT puro se decompõe em uma única etapa em alta temperatura, enquanto os compósitos se degradam em duas fases — primeiro a alga, depois o plástico. A estabilidade térmica global das misturas é moderada, situando-se entre a dos ingredientes individuais, mas os resíduos em alta temperatura aumentam com o teor de alga devido ao carvão rico em minerais.

O que os microscópios revelam

Imagens microscópicas de superfícies fraturadas ajudaram a relacionar desempenho e estrutura. O PBAT puro mostrou uma face lisa e homogênea. Com a adição de alga, as imagens revelaram um número crescente de partículas incorporadas e vacúolos visíveis à medida que o teor aumentava. Em teores mais baixos as partículas estavam razoavelmente bem dispersas, mas em níveis mais elevados surgiam aglomerados e defeitos, fornecendo caminhos fáceis para início e propagação de trincas — consistente com a queda de resistência. Ao mesmo tempo, a simples presença dessas inclusões rígidas ajuda a explicar por que o módulo e a rigidez em altas temperaturas aumentaram: as partículas atuam como pequenas pedras de reforço em um rejunte macio, resistindo à flexão mesmo ao introduzirem pontos fracos sob cargas severas.

Por que isso importa para plásticos mais verdes

Para o leitor geral, a mensagem central é que a alga pode fazer mais do que engrossar molhos; ela pode ajudar a projetar plásticos biodegradáveis com propriedades ajustadas. Neste trabalho, a mistura de alga vermelha em pó com PBAT produziu compósitos mais rígidos e termicamente mais moduláveis, embora um pouco menos resistentes que o plástico original. Materiais preenchidos com alga podem ser adequados para embalagens ecológicas ou itens descartáveis em que rigidez e biodegradabilidade importem mais do que a resistência máxima. Os resultados também mostram que o desempenho depende fortemente da quantidade de alga adicionada e de quão bem ela é dispersa, apontando caminhos para refinamentos futuros no processamento e na formulação. No conjunto, o estudo demonstra uma rota promissora para valorizar biomassa marinha em materiais práticos e mais sustentáveis.

Citação: Hamdan, M.H., Sarmin, S.N., Karim, Z. et al. Impact of seaweeds on tensile, thermal and viscoelasticity behavior of polybutylene adipate terephthalate-based composites. Sci Rep 16, 7985 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38634-0

Palavras-chave: plásticos biodegradáveis, compósitos com algas, embalagens ecológicas, materiais PBAT, materiais verdes