Substituição parcial de poli(ácido láctico) por microalgas para produção de filmes plásticos: uma abordagem sinérgica entre sustentabilidade e desempenho

A transição para uma economia circular exige o desenvolvimento de materiais inovadores que possam substituir os plásticos de origem fóssil. Nesse contexto, o poli(ácido láctico) (PLA) consolidou-se como uma alternativa promissora devido à sua biodegradabilidade e origem renovável, embora suas limitações de barreira e fragilidade exijam a incorporação de aditivos. Simultaneamente, o cultivo de microalgas em águas residuais apresenta-se como uma estratégia sustentável de "custo-zero", capaz de tratar efluentes e gerar biomassa rica em compostos orgânicos. No capítulo 1, foi realizada uma revisão sistemática (PRISMA) para mapear a incorporação dessa biomassa residual em filmes poliméricos. O estudo revelou uma escassez crítica de literatura, evidenciando que esta interseção tecnológica é um campo incipiente, mas com potencial demonstrado para induzir biodegradabilidade e melhorar propriedades de barreira ao oxigênio em matrizes convencionais. No capítulo 2, analisou-se o estado da arte da incorporação de microalgas em matrizes de PLA. A revisão demonstrou que a biomassa atua como um aditivo multifuncional, capaz de modular propriedades mecânicas e conferir propriedades de embalagem ativa, como proteção UV e atividade antioxidante. No entanto, o estudo identificou desafios persistentes relacionados à compatibilidade interfacial entre a biomassa hidrofílica e a matriz hidrofóbica, além da necessidade de padronização metodológica para a transição comercial desses materiais. No capítulo 3, foi realizada a investigação experimental através do desenvolvimento e caracterização de filmes de PLA incorporados com biomassa de microalgas de águas residuais em concentrações de 10%, 20%, 30%, 40% e 50%. As análises estruturais e morfológicas sugeriram boa compatibilidade em baixas cargas, enquanto teores elevados (>20%) resultaram em maior hidrofilicidade do material. Os resultados mostraram que a substituição parcial do PLA modulou as propriedades físicas e ópticas, com destaque para o ensaio de biodegradabilidade, no qual o filme com 50% de biomassa atingiu 89% de degradação em 120 dias. Adicionalmente, testes antimicrobianos confirmaram a segurança biológica da biomassa residual. No geral, os estudos apresentados nesta dissertação confirmam a viabilidade técnica da biomassa de microalgas como carga funcional para o desenvolvimento de biocompósitos sustentáveis de ciclo de vida curto. Palavras-chave: poli(ácido láctico); microalgas; águas residuais; biocompósitos; biodegradabilidade; economia circular