A presença de glicóis como estabilizantes permitiu observar, na análise calorimétrica DSC, uma redução de altura e alargamento do pico exotérmico de ciclização da Thermpan. Com isso, as fibras PANOX obtidas com a Thermpan sofrem pequenas alterações dimensionais durante a etapa de pré-oxidação, resultando em fibras de maior resistência mecânica quando comparadas com as iniciais. Este comportamento é contrário ao observado com a fibra acrílica obtida pelo processo de fiação úmida, que tem uma diminuição de resistência na fase de pré-oxidação. Filamentos de Thermpan de 50 µm pré-oxidados isotermicamente a 240oC, por 2 horas, sem estiramento, apresentaram tenacidade de 22 cN/tex contra 12 cN/tex da fibra inicial.

A maioria dos pigmentos orgânicos e inorgânicos, a exemplo das ftalocianinas, negro-de-fumo, dióxido de titânio, óxido de ferro e cromo, são facilmente incorporados ao polímero, seja para a produção de fibras pigmentadas em massa ou corpos rígidos. O processo atual de coloração de fibras acrílicas processadas por fiação úmida ou seca emprega o tingimento superficial, já que a DMF dissolve grande parte dos pigmentos orgânicos comercialmente disponíveis. Apesar de a fibra acrílica ser altamente resistente à luz solar, esses corantes superficiais não o são e estão sujeitos ao desbotamento, como qualquer outra fibra tingida. Com a pigmentação em massa da Thermpan, este mecanismo não ocorre e as fibras coloridas obtidas são excelentes para aplicações externas (out-door), como na fabricação de toldos e lonas.

A cadeia do biodiesel e a Thermpan – A utilização da glicerina como plastificante da PAN na produção de fibras acrílicas tem grandes vantagens sobre os processos atuais de fiação, que empregam solventes de alta toxicidade para o meio ambiente e o homem, como a dimetilformamida. Esses solventes, além de caros, necessitam de grande quantidade de energia para a operação das plantas de destilação existentes nas fábricas. Sem dúvida, os custos dos solventes, da sua recuperação, e das perdas, além do tratamento de todos os resíduos industriais gerados, comprometem fortemente o custo final da fibra acrílica. A glicerina, ao contrário, é um subproduto da transesterificação de óleos vegetais para produção de biodiesel, e se torna um excelente atrativo para a redução de custos da cadeia de produção de fibras acrílicas.

Dado o rendimento de aproximadamente 10% de glicerina na produção do biodiesel, estima-se que a adição de 5% do óleo de origem vegetal ao óleo diesel fóssil consumido no Brasil trará um salto na produção do biocombustível, das atuais 80 mil t/ano para 200 mil t/a, resultando em 2,4 bilhões de litros de biodiesel. Segundo a Associação Brasileira da Indústria Química (Abiquim), o consumo atual de glicerina no Brasil, principalmente pelas indústrias farmacêutica, cosmética, alimentícia e química (produção de triacetina e polióis), é da ordem de 14 mil t/a. Ele resulta em um enorme excedente de glicerina, tido como um grande problema para a indústria, em razão da necessidade de descarte, prejudicando o meio ambiente.

A descoberta da glicerina como um excelente plastificante para a PAN talvez não despertasse muito interesse há poucos anos, porque ela também possuía um preço elevado, maior até que o preço de muitos solventes empregados na produção de fibras acrílicas, pois era produzida principalmente por via sintética, obtida do propileno. Com a tendência mundial de produção de biodiesel em diversos paises, este cenário mudou. O preço despenca ano a ano, e a cotação da glicerina bruta vegetal, com teor de 80%, já esteve menor que R$ 0,70/kg.

Na produção da Thermpan, no entanto, não é necessária glicerina de alta pureza, em geral, destilada. A Quimlab desenvolveu um processo de purificação com a finalidade de usar a glicerina bruta de biodiesel para a produção de fibras acrílicas. O processo permite a obtenção de um produto com teor de pureza de 97% e apto à excelente plastificação com PAN, dispensando a etapa de destilação. Amostras de glicerina bruta em estado pastoso produzida pela usina de biodiesel Bioverde, de Taubaté-SP, foram purificadas por este método e usadas com sucesso na produção de fibras acrílicas de Thermpan, que apresentaram as mesmas características daquelas obtidas com glicerina 100% e bidestilada. Com base nesses fatos, podemos prever um potencial mercado para a utilização do excedente de glicerina produzida na cadeia de biodiesel: a produção de fibras acrílicas com base em Thermpan. Podemos destacar que, além de ser empregada como plastificante da PAN na produção da Thermpan, a própria poliacrilonitrila pode ser obtida da glicerina, resultando em um polímero totalmente “verde”, cuja fonte seria a biomassa.

Há mais de cem anos se sabe que a desidratação da glicerina com bissulfato de potássio origina a acroleína, que reage com a amônia gerando acrilonitrila, o monômero da PAN. Atualmente, 90% da produção mundial de acrilonitrila é obtida pela amoxidação catalítica do propileno (obtido do craqueamento do petróleo) pelo processo desenvolvido pela Standard Oil of Ohio, e por isso batizado de Sohio. Alguns pesquisadores estão desenvolvendo processos e catalisadores baseados em óxidos de vanádio, nióbio e alumínio que permitem a conversão direta da glicerina em acrilonitrila, com as etapas de desidratação e amoxidação ocorrendo no próprio leito do catalisador (ver quadro).

O preço da acrilonitrila de glicerina poderá ser competitivo com o daquela obtida de propileno enquanto a produção de biodiesel estiver em alta e outras aplicações não surgirem. De qualquer forma, aí está uma nova alternativa para a produção de acrilonitrila que, além de ter seu preço atrelado ao petróleo, hoje, também sofre grande concorrência com a crescente produção de polipropileno, derivado da mesma matéria-prima, o propileno.

Perspectivas – O aproveitamento da glicerina de biodiesel como plastificante barato e de baixa toxicidade para a produção da Thermpan abre mercados potenciais para a utilização da poliacrilonitrila. Entre eles, podemos citar os já existentes, como a produção de fibras acrílicas têxteis, substituindo a DMF nos complexos processos de fiação seca e úmida, e também novos mercados, ainda inexistentes, como a extrusão e a injeção de corpos rígidos e a produção de fibra de carbono e de fibra PANOX de baixo custo.

Desde a descoberta do PVC até a sua introdução ao mercado, se passaram dezenas de anos de estudos e pesquisas, gastos no conhecimento de suas propriedades, no desenvolvimento de plastificantes, como os ésteres do ácido ftálico, e de processos de conformação termoplástica que considerassem a sua instabilidade térmica.

A tecnologia da PAN termoplástica não será diferente. Acreditamos que o aproveitamento do atual conhecimento dos processos empregados na indústria de PVC poderá reduzir este tempo e esperamos ter um novo material disponível para o mercado em breve, produzido, se não totalmente, ao menos em parte com recursos renováveis e oriundos da cadeia de produção do biodiesel.