Study of biodegradation of Poly(butylene adipate co-terephthalate) (PBAT) with exotic basil essential oil in anaerobic sludge

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v11i9.31682

Keywords:

Biodegradable polymers; PBAT; Exotic basil essential oil.

Abstract

This paper aimed to evaluate the biodegradation of Poly(butylene adipate terephthalate) (PBAT) films and PBAT with exotic basil essential oil (OME), using the polyethylene film as a standard sample, for a period of 15 months by anaerobic digestion, in sludge from wastewater treatment plant. The evolution of the degradation of the films was quantified through the loss of mass and thickness over time and the viability of Acid Producing Bacteria, Heterotrophic Anaerobic Bacteria, Pseudomonas aeruginosa and Heterotrophic Aerobic Bacteria was also evaluated. As for the mass variation, polyethylene films showed no significant variation, while PBAT films, with and without exotic basil essential oil, showed variation. The thickness variation was statistically null for polyethylene and pure PBAT films, while PBAT/OME exhibited a small loss. Regarding the microorganisms present in the sludge, initially the sludge exhibited low microbial load and, over time, the growth of aerobic microorganisms in the medium was observed. At the end of the experiment, the presence of mostly Heterotrophic Aerobic Bacteria was verified. It was also possible to infer that the films of PBAT, as well as PBAT/OME suffered mass loss as an indication of the films degradation, over the time of exposure in the sludge, especially the film with OME additive.

References

Abou-zeid, D. M., Müller, R. J., & Deckwer, W. D. (2004). Biodegradation of aliphatic homopolyesters and aliphatic-aromatic copolyesters by anaerobic microorganisms. Biomacromolecules, 5, 1687–1697. https://doi.org/10.1021/bm0499334

Ahmed, T., Shahid, M., Azeem, F., Rasul, I., Shah, A. A., Noman, M., Hameed, A., Manzoor, N., Manzoor, I., & Muhammad, S. (2018). Biodegradation of plastics: current scenario and future prospects for environmental safety. Environmental Science and Pollution Research, 25(8), 7287–7298. https://doi.org/10.1007/s11356-018-1234-9

Andrade, M. F., Moraes Filho, L. E. P. T., S9ilva, I. D. de L., Lima, J. C. da C., Carvalho, L. H., Almeida, Y. M. B., & Vinhas, G. M. (2020). Influence of Gamma Radiation on the Properties of Biodegradable PBAT – Poly (butylene Adipate co‐terephthalate) Active Films with Orange Essential Oil. Macromolecular Symposia, 394(1), 2000057. https://doi.org/10.1002/masy.202000057

Azevedo, J., Carvalho, L., Canedo, E., Barbosa, J., & Silva, M. (2016). Avaliação da Biodegradação em Compósitos com Fibras Naturais através de Perda de Massa e Produção de CO2. Revista Virtual de Química, 14(1), 85-98. 10.5935/1984-6835.20160080

Barreto, L. S., Silva, E. E. G. da., Henrique, M. A., Barbosa, J. D. V., Oliveira, S. H. de., Almeida, Y. M. B. de., & Vinhas, G. M. (2021). Study of biodegradation of Poly(butylene adipate co-terephthalate) (PBAT) by maritime microorganisms from the Atlhantic Coast of Recife-PE (Brazil). Research, Society and Development, 10(17), e164101724579. https://doi.org/10.33448/rsd-v10i17.24579

Beegreen. (2019). Consumo consciente e sustentabilidade: conheça a reciclabilidade dos materiais. https://beegreen.eco.br/consumo-consciente-reciclabilidade-dos-materiais/

Blodgett, R. (2010). Most Probable Number from Serial Dilutions. Bacteriological Analytical Manual. U.S. Food and Drug Administration. https://www.fda.gov/food/laboratory-methods-food/bam-appendix-2-most-probable-number-serial-dilutions

Conceição, M. M., Conceição, J. T. P., Dalmas, F. B., & Rosini, A. M. (2019). O plástico como vilão do meio ambiente. Revista Geociências UNG-Ser, 18(1). http://dx.doi.org/10.33947/1981-7428-v18n1-4024

Cunha, A. P. da. (2018). Aspectos históricos sobre plantas medicinais, seus constituintes activos e fitoterapia. https://www.ppmac.org/sites/default/files/aspectos_historicos.pdf

Gutierrez-Wing, M. T., Stevens, B. E., Theegala, C. S., Negulescu, I. I., & Rusch, K. A. (2010). Anaerobic Biodegradation of Polyhydroxybutyrate in Municipal Sewage Sludge. Journal of Environmental Engineering, 136(7), 709–718. 10.1061/(asce)ee.1943-7870.0000208

Heras-Mozos, R., Muriel-Galet, V., López-Carballo, G., Catalá, R., Hernández-Muñoz, P., & Gavara, R. (2018). Development and optimization of antifungal packaging for sliced pan loaf based on garlic as active agent and bread aroma as aroma corrector. International Journal of Food Microbiology, 290, 42-48. 10.1016/j.ijfoodmicro.2018.09.024

Klein, M. J. (2010). Avaliação da degradação do polietileno contendo aditivo pró-degradante em diferentes meios de exposição (Dissertação de Mestrado). Universidade de Caxias do Sul, Caxias do Sul, Rio Grande do Sul, Brasil.

Lima, J. C. da C., Brandalise, R. N., Almeida, Y. M. B. de., Melo, T. J. A. de., & Vinhas, G. M. (2021a). Evaluation of the thermal properties of PLA/SEBS blends with moringa subjected to degradation in a marine environment. Research, Society and Development, 10(4). https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/13249. https://doi.org/10.33448/rsd-v10i4.13249

Lima, J. C. da C., Pereira, J. de C. N., Andrade, M. F. de., Góis, G. da S., Simões, I. T. de A., Silva, M. A. A. D. da., Almeida, Y. M. B. de., & Vinhas, G. M. (2021b). Study and influence of clove, cinnamon, and orange essential oils in the preparation of poly (lactic acid) films: Active packaging development. Research, Society and Development, 10(4). https://doi.org/10.33448/rsd-v10i4.14340

Lima, L. S., & Silva, F. M. (2021). Gerenciamento de estoques durante a pandemia do covid-19 – estudo de caso em uma indústria de produtos para limpeza. Gestão Contemporânea: Revista de Negócios Cesuca, 5(6), 1-16.

Moraes Filho, L. E. P. T. (2020). Desenvolvimento de filmes ativos de poli(butileno adipato co-tereftalato) (PBAT) e investigação da biodegradação em solo (Dissertação de Mestrado). Universidade Federal de Pernambuco, Recife, Pernambuco, Brasil.

Morais, T. P. S. (2006). Produção e composição do óleo essencial de manjericão (Ocimum basilicum L.) sob doses de cama de frango (Dissertação de Mestrado). Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, Minas Gerais, Brasil.

Souza, G. K. M. (2019). Desenvolvimento e caracterização de filmes de poli(butileno adipato co-tereftalato) aditivados com óleo essencial de manjericão para aplicação de embalagens ativas (Tese de Doutarado). Universidade Federal de Pernambuco, Recife, Pernambuco, Brasil.

Souza, A. L. de, Vieira, M. J. A., Paiva, M. J. do A. e, Bittencourt, M. T., Vieira, Érica N. R., & Leite Júnior, B. R. de C. (2022). Antimicrobial biodegradable packaging with nanotechnology application. Research, Society and Development, 11(8), e3511830406. https://doi.org/10.33448/rsd-v11i8.30406

Silva, C., Oliveira, F. S. M., Caetano, V. F., Vinhas, G. M., & Cardoso, S. A. (2018). Orange essential oil as antimicrobial additives in poly(vinyl chloride) films. Polímeros: Ciência e Tecnologia, 28(4), 332-338. https://doi.org/10.1590/0104-1428.16216

Silva, D. T. F. N. (2018). Produção e controle de qualidade numa indústria de produtos saneantes (Relatório de Estágio). Universidade Federal Rural do Semi-Árido, Mossoró, Rio Grande do Norte, Brasil.

Silva, G. A. (2017). Produção de Biogás a partir de resíduos orgânicos e lodo de esgoto (Dissertação de Mestrado). Universidade Federal de Pernambuco, Recife, Pernambuco, Brasil.

Wang, H.; Wei, D., Zheng, A., & Xiao, H. (2015). Soil burial biodegradation of antimicrobial biodegradable PBAT films. Polymer Degradation and Stability, 116, 14-22. 10.1016/j.polymdegradstab.2015.03.007

Wit, W., Hamilton, A., Scheer, R., Stakes, T. & Allan, S. (2019). Solucionar a poluição plástica: transparência e responsabilização. Relatório WWF – Fundo Mundial para a Natureza, Gland, Suíça. https://jornalismosocioambiental.files.wordpress.com/2019/03/plastic_report_02-2019.pdf.

Zehetmeyer, G. (2016). Desenvolvimento e caracterização de embalagens ativas compostas de PBAT com incorporação de nisina (Tese de Doutorado). Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brasil.

Published

20/07/2022

How to Cite

SOUZA, R. R. O. de .; SILVA, G. A. da .; AVELLAR, J. G. M. de; PALHA, M. de L. A. P. F.; VINHAS, G. M. Study of biodegradation of Poly(butylene adipate co-terephthalate) (PBAT) with exotic basil essential oil in anaerobic sludge. Research, Society and Development, [S. l.], v. 11, n. 9, p. e12811931682, 2022. DOI: 10.33448/rsd-v11i9.31682. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/31682. Acesso em: 23 nov. 2024.

Issue

Section

Engineerings