Biopolímeros usam fontes naturais e biotecnologia – Economia circular

Plástico Moderno - Biopolímeros usam fontes naturais e biotecnologia - Economia circular ©QD Foto: Divulgação
Óleo de mamona é a base das poliamidas da Arkema

Matérias-primas oriundas de fontes renováveis são apontadas como agentes de processos produtivos ambientalmente mais saudáveis. E ganham espaço também na indústria do plástico, na qual se amplia a oferta dos biopolímeros, ou seja, materiais plásticos total ou parcialmente derivados de cana-de-açúcar, milho, celulose de madeira, óleos vegetais, entre outras fontes naturais renováveis, mediante processos químicos ou biotecnológicos. Alguns deles têm uso já bem estabelecido, outros buscam seu lugar no mercado; em conjunto, eles perfazem um percentual ainda pequeno, porém, crescente, da oferta global de resinas (ver tabela na pág. 22).

Não é bom confundir conceitos. Um biopolímero não é necessariamente biodegradável. Por exemplo, o polietileno de cana-de-açúcar produzido pela Braskem, que ajudou a conferir maior escala ao conceito e à utilização dos bioplásticos, é reciclável, mas não biodegradável. Em contrapartida, cabe ressaltar a existência de resinas plásticas biodegradáveis provenientes de fontes petroquímicas.

Biodegradáveis são os plásticos que, em condições adequadas de umidade, calor, presença de oxigênio e micro-organismos, degradam-se naturalmente, transformando-se em água, gás carbônico e biomassa sem resíduos tóxicos (há também a biodegradação anaeróbica, que ocorre sem ou com pouco oxigênio, gerando metano, além de CO2 e resíduo orgânico). Pode-se acelerar esse processo mediante compostagem, que otimiza as condições ambientais para biodegradação.

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Normas definem a biodegradabilidade e regem a compostagem. Entre elas, destacam-se as normas EN 13.432 e ASTM D6400 (respectivamente, europeia e norte-americana). Em linhas gerais, elas certificam como biodegradável um polímero que, compostado, converte 90% de sua massa em água e CO2, e o restante em biomassa. Calcada nelas, a norma brasileira NBR ABNT 15448 2 propõe um período máximo de 180 dias para a biodegradação de embalagens submetidas à compostagem (considerando, entre outros itens, a espessura das embalagens).

Existe uma oferta razoavelmente diversificada de plásticos provenientes de fontes renováveis e biodegradáveis: casos, entre outros, do PLA (poliácido láctico), PHA (poli hidroxialcanoato), PBS (polisuccinato de butileno), PHB (polihidroxibutirato), PHV (poli-hidroxivalerato), e acetato de celulose.

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Acetato de celulose busca ampliar leque de aplicações

Obtido a partir do amido de milho, o PLA, por exemplo, é uma das bases dos polímeros biodegradáveis ecovio, da Basf. Nessa linha, ele é combinado com o PBAT (polibutileno tereftalato adipato), polímero de fonte fóssil, mas também biodegradável (existe quem denomine ‘bioplásticos’ também esses plásticos que, como o PBAT, é biodegradável, a despeito da origem fóssil).

Na Europa, a linha ecovio é utilizada em aplicações como sacolas e filmes de mulching (filmes que recobrem solos de cultivo). Na América Latina, tem nichos mais específicos, como sacolas e embalagens de hortifrutis de estabelecimentos cujos clientes aceitam pagar mais pelo consumo mais sustentável, com uso mais intenso no Uruguai, onde as sacolas descartáveis agora devem ser compostáveis.

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Spedo: com PBAT, PLA supera resistência mecânica do PEAD

A sustentabilidade, observa Thiago Bazaglia Spedo, coordenador de materiais de performance da Basf na América do Sul, é o principal apelo do ecovio, cujo desempenho é comparável ao de um PEAD. “Em alguns quesitos, pode ser até superior: por exemplo, na resistência mecânica. E o ecovio permite a impressão sem o tratamento corona, necessário às sacolas plásticas convencionais”, ele ressalta. “Feito com esse produto, um filme de mulching nem precisa ser tirado da terra”, acrescenta Spedo.

Por sua vez, a distribuidora Entec comercializa no Brasil o PLA de marca Ingeo, produzido a partir de amido de milho pela empresa norte-americana Natureworks: por falta de maior oferta, por enquanto restringe essa comercialização a grades para impressão 3D. “Mas fora do Brasil já há PLA em extrusão, injeção e termoformagem”, relata Luiz Claudio Squilante, coordenador de vendas da Entec. “Há quem me procure querendo PLA para aplicações mais massivas, como filmes e descartáveis, mas não tenho produto para atender tal demanda”, acrescenta.

O PLA, diz Squilante, pode concorrer com o PE e o PP em filmes e embalagens, e com o poliéster nos descartáveis. Tem, ainda, características menos favoráveis em quesitos como resistência térmica e química. “Mas é um produto novo, irá se aperfeiçoar. E o fato de se degradar mais rapidamente é até um de seus apelos”, enfatiza. “É um material menos flexível que os derivados de fonte fóssil, e isso propicia melhor impressão.”

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Bioplásticos com história – Também se biodegrada o tradicional acetato de celulose, cujos componentes básicos são a celulose de polpa de madeira e o ácido acético. “Ele se transforma em biomassa, glicose e vinagre e os micro-organismos que fazem a decomposição liberam CO2 e água”, descreve João Victor Esteves, engenheiro de desenvolvimento de aplicações da Celanese (empresa que começou a produzir acetato de celulose no início do século passado).

Na forma de fibras, essa resina é utilizada em sistemas de filtração, inclusive filtros de cigarro, aparecendo também na indústria têxtil, sozinha ou em misturas, permitindo a confecção de vestidos, roupas íntimas, camisas, gravatas. Em filmes – a Celanese detém a marca Clarifoil –, é empregada em visores para embalagens cartonadas e em películas antiembaçamento, entre outras aplicações às quais oferece como características alta permeabilidade ao vapor, resistência à água, transparência, brilho e boa capacidade de impressão.

Visando ampliar esse leque de utilizações para outros mercados – como a produção de descartáveis, na qual são requeridos por produtos menos problemáticos no descarte –, a Celanese disponibiliza acetato também na forma de pellets, para aplicações como canudos e talheres. “Em granulados, o acetato de celulose é naturalmente transparente, com boas propriedades mecânicas”, ressalta Esteves.

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Paganini: fonte natural não eleva preço das poliamidas

Outra resina com trajetória longa, também derivada de fontes renováveis – porém não biodegradável –, é a poliamida 11 da Arkema (comercializada com a marca Rilsan 11). “Ela surgiu durante a segunda guerra mundial, quando havia escassez de matérias-primas, especialmente petróleo. É nosso carro-chefe, 100% de origem vegetal”, conta Fábio Paganini, gerente de vendas e desenvolvimentos da Arkema, que atua no mercado das poliamidas apenas com polímeros de cadeia longa, não produzindo PA 6 nem PA 6.6.

A base dessa poliamida é o óleo de mamona, presente também em mais produtos da Arkema, como as poliamidas 10 e 6.10 (marca Rilsan), a PA elastomérica Pebax Rnew, os polímeros acrílicos com base vegetal Plexiglas Rnew, entre outros (diferentemente da PA 11, que é 100% de origem vegetal, nesses produtos a participação dos ingredientes de fontes renováveis varia em percentuais que chegam a 65%).

A PA 11 da Arkema, diz Paganini, é muito utilizada em tubulações flexíveis do setor de óleo e gás, medidores de água, tubos e válvulas para distribuição de gás encanado. Está disponível em opções para praticamente todos os processos de transformação: extrusão, filmes, injeção, termoformagem rotomoldagem, coating, 3D. “Uma resina com origem renovável pode ter desempenho até superior ao de uma resina de origem petroquímica: além de extremamente flexível, essa PA 11 tem um empacotamento cristalino superior ao da PA 12, que provém de petróleo e que nós também fabricamos. Isso garante maior vida útil às aplicações”, afirma.

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Peças feitas com Rilsan HT suportam temperaturas elevadas

Do Brasil para o mundo – Disponibilizado com a marca I’m Green – que a empresa associa a todos os seus produtos focados na economia circular, inclusive às resinas recicladas –, o PE proveniente de cana-de-açúcar desenvolvido pela Braskem tem hoje versões PEBD, PELBD e PEAD. Foi lançado há exatos dez anos e é empregado por mais de 150 marcas de quase todos os continentes: Unilever, O Boticário, Natura, Neutrox, são algumas delas.

Embalagens rígidas e flexíveis compõem a maioria das aplicações desse PE feito com etileno obtido pela desidratação de etanol oriundo de cana, mas ele tem também utilizações mais específicas. “Ele estará nas Olimpíadas de Tóquio, na grama sintética da quadra de hóquei sobre grama”, destaca Martin Clemesha, gerente de sustentabilidade e economia circular da Braskem na Europa e Ásia.

Com as mesmas características físicas e químicas do equivalente fóssil, esse PE “verde” explora o apelo da “pegada carbono negativa”: sua cadeia produtiva captura CO2, ao invés de emiti-lo. “Fizemos um estudo do ciclo de vida, e ele se mostrou mais sustentável ambientalmente, considerando também outros fatores, como uso de água e acidificação do solo”, afirma Clemesha.

Atualmente, a Braskem produz esse polietileno de fonte renovável em uma unidade em Triunfo-RS, com capacidade nominal de 200 mil t/ano. “Temos um bom equilíbrio entre a oferta e a demanda, e a maior parte da produção é exportada”, afirma Clemesha. “Depois de uma década de vida, esse produto já está bem posicionado em termos de aplicações. Pensamos em outros mercados, como a rotomoldagem, mas suas vendas devem agora crescer principalmente em volume”, acrescenta.

Desde 2017, a Braskem mantém uma parceria com a empresa dinamarquesa Haldor Topsoe com foco no desenvolvimento de uma versão de fonte renovável do mono etilenoglicol (MEG), indispensável para a produção da resina PET. Essa pesquisa já conta com uma planta piloto, instalada na Dinamarca, projetada para validar a tecnologia de obtenção do MEG a partir de diferentes matérias-primas, como sacarose, dextrose e açúcares de segunda geração. “O projeto tem como foco a conversão de açúcar em MEG em uma única unidade industrial, o que reduz o investimento inicial na produção e impulsiona a competitividade do processo”, diz Clemesha. “Temos também estudos relativos a outras moléculas. Como somos líderes desse mercado, elas incluem o PP; mas isso ainda está na fase dos estudos”, diz o profissional da Braskem.

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A Saudi Basic Industries Company (SABIC), também disponibiliza resinas em cuja composição há matéria-prima de fontes biológicas, como resíduos oriundos da indústria de celulose e papel. Uma delas, a resina de policarbonato da marca Lexan, produzida com matéria-prima renovável. Esse PC fabricado a partir de recursos renováveis faz parte de um portfólio de produtos e serviços para soluções circulares recentemente lançado pela companhia com a marca Trucircle, que além das resinas feitas a partir de fontes renováveis abrange produtos de reciclagem mecânica, produtos circulares certificados e soluções feitas com design já pensado para reciclagem.

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Caixas de sucos feitas de PE renovável certificado, da SABIC

Lançado em meados do ano passado, esse PC renovável tem seu processo de produção iniciado com uma combinação de matérias-primas de origem renovável e fóssil, alimentando a etapa do craqueamento, a partir da qual provém o benzeno, posteriormente utilizado no processo que conduzirá aos monômeros utilizados na produção da resina. “Clientes de diversos mercados e regiões estão mostrando muito interesse, e vários deles estão testando esse produto. Muito em breve, serão lançadas as primeiras aplicações em escala comercial”, afirma Mark Vester, líder global para economia circular na empresa.

Comparativamente a um policarbonato de origem fóssil, diz estudo da petroquímica saudita, em seu ciclo de vida a resina de policarbonato Lexan produzida com matéria-prima renovável proporciona redução significativa, até 61%, na pegada de carbono. Ela tem desempenho idêntico e é até mais reciclável do que o PC convencional, podendo ser utilizada nas mesmas aplicações, em setores como a indústria automotiva, eletroeletrônicos e bens de consumo, construção civil e saúde, entre outros. “É uma solução drop-in: os transformadores podem utilizar esse policarbonato produzido com matéria-prima renovável com os mesmos equipamentos e as mesmas condições de processo que tradicionalmente utilizam em suas instalações”, ressalta Vester.

A companhia informa manter ainda outras resinas oriundas de fontes renováveis em seu portfólio, além do policarbonato Lexan. Entre elas, há grades de PE feitos de nafta de origem renovável produzida pela empresa finlandesa UPM a partir de óleos residuais do processo de polpação realizado pela indústria de papel e celulose (todo o processo é desenvolvido com madeira de origem certificada).

Esse PE renovável serve também de base para o biocompósito desenvolvido em parceria com a própria UPM. Denominado UPM Formi EcoAce, além utilizar o PE renovável, ele é reforçado com fibras de madeira e celulose certificadas.

Com a mesma UPM e também com a Royal DSM (focada em ciências de nutrição, saúde e vida sustentável), a SABIC está implementando ainda um projeto que conferirá bases renováveis à Dyneema, linha de fibras de polietileno de peso molecular ultra-alto (UHMwPE) da DSM, utilizada em várias aplicações, como equipamentos esportivos, roupas de proteção, redes, entre outras.

Preço e reciclagem – Biopolímeros são também oferecidos por outros grandes fornecedores de resinas, como Dow e Ineos, que recentemente anunciaram acordos para utilizar a nafta renovável da UPM, comercializada com a marca BioVerno, para empregá-la na produção de poliolefinas e PVC.

Mas alguns entraves ainda inibem a ampliação dos biomateriais. Um deles, o preço, por enquanto superior ao das resinas de origem fóssil, decorrente, em parte, de um custo de produção mais elevado.

Uma sacola feita com o ecovio, da Basf, por exemplo, tem custo de três a quatro vezes superior ao de uma similar fabricada com resina convencional. “Isso, com certeza, inibe a demanda”, argumenta Spedo.

A Arkema, afirma Paganini, consegue disponibilizar resinas de fontes renováveis com preços bastante competitivos. “Em nossa linha Pebax de poliamidas elastoméricas temos exatamente as mesmas opções de grades, em versões provenientes de petróleo ou de fontes renováveis. E ambas têm preços muito próximos”, salienta. “Os produtos de fonte renovável ainda apresentam menor consumo, mas sua demanda está em franca ascensão”, acrescenta.

Transformadores e consumidores, pondera o profissional da Arkema, talvez não se mostrem ainda muito dispostos a pagar mais pelos bioplásticos. “Com resinas que apresentam preços e performances similares, o apelo da fonte renovável é um diferencial importante”, avalia Pagani. Segundo ele, as poliamidas provenientes de fontes renováveis têm características de reciclablidade muito semelhantes às das petroquímicas. “São muito similares as propriedades mecânicas do material reciclado de nossas linhas Pebax Rnew, de origem biológica, e Pebax, de origem fóssil”, exemplifica Paganini, referindo-se a duas linhas de poliamidas elastoméricas que “se espelham” uma à outra, com produtos equivalentes, porém de origens distintas.

Também o PE verde da Braskem, enfatiza Clemesha, é tão reciclável quanto o fóssil, até porque idêntico a ele. “O reciclador nem percebe a diferença, só dá para distinguir um do outro pelo método do carbono 14, que revela a idade do carbono presente no polímero”, explica.

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Na opinião de Clemesha, as resinas qualificadas como drop in, que por serem iguais podem ser agregadas aos plásticos petroquímicos, constituem alternativa até mais interessante para a sustentabilidade que as biodegradáveis, pois não prejudicam a reciclagem quando misturadas aos plásticos convencionais. “O ideal será combinar os usos de resinas de fontes renováveis e de recicladas, já temos clientes fazendo isso”, diz. “Estou bem otimista com o futuro dos bioplásticos: a demanda por eles está aquecida e pode crescer ainda mais”, complementa o profissional da Braskem.

Para Giuseppe Santanchè, sócio e diretor comercial da Purcom, a demanda por soluções de fontes renováveis se consolidará definitivamente quando a economia circular for percebida como conceito capaz de efetivamente gerar valor financeiro, e não apenas por questões ambientais. “Então se verá mais claramente que os materiais com origem renovável, assim como os recicláveis, adequam-se melhor a esse conceito”, justifica.

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Santachè: poliol vegetal gera espuma de geladeira melhor

Especializada em soluções de PU, a Purcom utiliza tanto polióis de origem renovável quanto petroquímicos (o poliol e o isocianato são os ingredientes básicos do poliuretano). A partir de óleo extraído de soja ou mamona, entre outros vegetais, produz ela própria os insumos que suprem cerca de um quarto de sua demanda, e compra de fornecedores os polióis de origem petroquímica.

Em algumas aplicações, afirma Santanchè, é hoje possível trabalhar apenas com os primeiros e obter um PU com desempenho até superior ao de outro, formulado com poliol petroquímico. “Em espumas de geladeira, por exemplo, as características de estrutura e reatividade do poliol vegetal as tornam mais resistentes à compressão”, compara.

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Purcom desenvolve aplicações e produtos em seu laboratório

Mas, segundo o profissional da Purcom, mesmo empresas que hoje adotam um discurso vinculado à sustentabilidade muitas vezes privilegiam os ingredientes petroquímicos pelos preços mais vantajosos. “Temos clientes que aceitam pagar um pouco mais pelos produtos renováveis em setores como a indústria de calçados, a indústria de óleo e gás, e também a indústria automobilística, que usa polióis renováveis especialmente em adesivos, mas poderia utilizá-los em mais aplicações, até por ter metas globais de sustentabilidade”, argumenta.

O poliuretano, lembra Santanchè, por ser um termofixo, só pode ser reciclado por tecnologias sofisticadas, inviáveis em escala comercial. Mas a Purcom desenvolveu uma tecnologia que permite, com custo bastante acessível, reciclar espumas rígidas de PU, utilizadas em aplicações como geladeiras, quebrando em uma base líquida a estrutura das moléculas uretânicas, e adicionando um glicol que transforma esse PU despolimerizado em um novo poliol. “Já tenho uma planta piloto que produz, por enquanto para testes e desenvolvimento, cerca de 200 kg de poliol reciclado por dia”, informa.

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