Membranas impermeabilizantes de polietileno de alta densidade (PEAD) são utilizadas como revestimento em tanques de armazenamento de vinhaça (resíduo da cana-de-açúcar), onde esse resíduo é lançado a temperaturas médias de 80-90 °C. Devido a essas temperaturas elevadas e à acidez do resíduo, essas membranas podem degradar, fissurar e perder a função para a qual foram projetadas vindo a contaminar o solo e o lençol freático. Este trabalho avaliou o efeito da vinhaça em membranas de PEAD após 4 meses de exposição em ambiente controlado. De forma complementar, utilizou-se também um líquido agressivo de pH básico (soda cáustica). Objetivou-se avaliar a resistência da membrana em contato com esses resíduos (ácido e básico). Foram avaliadas as propriedades físicas, mecânicas, teor de negro de fumo e análise termogravimétrica (TGA) para quantificar a degradação das membranas poliméricas frente aos resíduos químicos utilizados. Os resultados mostram, por exemplo, que enquanto a soda cáustica provocou pequena variação nas propriedades físicas, a vinhaça alterou a espessura do material em 7,8%. Analisando-se a imersão na vinhaça, verificou-se uma diminuição média na resistência e deformabilidade (escoamento) de 34% e 23,5%, respectivamente. Houve um aumento médio na rigidez de 7,8% e uma pequena diminuição na resistência média ao rasgo (2,7%).