Plástico na economia circular: Avanços em sustentabilidade

Pesquisas científicas apoiam avanços em sustentabilidade

Assim como outros países, também o Brasil estruturou um aparato de pesquisas empenhadas em adequar os plásticos às propostas da economia circular. Integrando recursos e know how públicos e privados provenientes de governo, empresas e instituições acadêmicas, ela explora as mais diversas possibilidades: reciclagens química e mecânica; reciclagem de resíduos ainda pouco aproveitados; processos mais eficazes de produção das resinas e de suas aplicações; utilização de materiais provenientes de fontes renováveis, entre outras.

Questões como essa são abordadas em instituições como o Coppe (Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia), da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), onde os estudos sobre reciclagem química receberão o impulso de um projeto recentemente acordado com a Petrobras para construção de uma planta que reciclará quimicamente uma tonelada diária de resíduos plásticos gerados na Ilha do Fundão (onde fica a UFRJ), cuja operação deve ter início em 2024. Além de zerar a emissão de resíduos plásticos no campus da UFRJ, “a planta e o óleo ali produzidos serão utilizados para o desenvolvimento de pesquisas para o escalonamento dos processos”, ressalta José Carlos Pinto, professor do Programa de Engenharia Química da Coppe.

O Coppe também mantém estudos sobre catalisadores, cuja função principal é permitir ou direcionar reações químicas que transformem correntes de produção com características particulares em um desejado produto final.

“Tecnologias desenvolvidas em parceria com a Braskem que fazem uso de nafta proveniente da reciclagem química de plástico pós-consumo de natureza poliolefínica já estão sendo utilizadas no Polo Petroquímico de Triunfo”, afirma Pinto.

No campo dos materiais obtidos de fontes renováveis, um dos focos dessa instituição recai nos polímeros derivados do ácido succínico, componente importante para a produção de poliésteres e poliamidas. Por enquanto, ele ressalta, o ácido succínico de origem fóssil representa a maior parte desse ingrediente utilizado na produção de PBS (poli-succinato de butileno) e PES (poli-succinato de etileno), dois poliésteres utilizados em filmes e fibras, entre outras aplicações.

Mas algumas unidades de produção dessas resinas já utilizam ácido succínico derivado da fermentação anaeróbica de açúcares naturais ou derivados da degradação enzimática da celulose, havendo nesse caso uma outra vantagem ambiental, além da fonte renovável: o processo de fermentação anaeróbico fixa o CO2, levando a emissões negativas desse gás. “E tanto o butanodiol quanto o etilenoglicol necessários para produzir o PBS e o PES podem ser obtidos de forma renovável a partir do próprio ácido succínico e do etanol, de maneira que os polímeros obtidos podem ser 100% renováveis e circulares”, explica o pesquisador.

Já se sabe que poliamidas e poliésteres que contêm esses poli-succinatos têm características muito apropriadas para a produção de filmes, sendo alguns já utilizados para a fabricação de embalagens de alimentos.

Economia circular: Pesquisas científicas apoiam avanços em sustentabilidade ©QD Foto: Divulgação
Pinto: Coppe e Petrobras somam forças na reciclagem química

“Mas estamos pesquisando também outras aplicações, como a produção de sacolas e partículas – bolinhas micrométricas de PBS, para ajustar a parte sensorial e exercer papel de esfoliante – para as indústrias farmacêutica e de cosméticos”, diz Pinto.

Ainda no campo das pesquisas relacionadas a fontes renováveis o Coppe estuda também o mirceno, um dímero da família do isopreno presente em muitos óleos vegetais e na seiva de algumas plantas, que em muitas aplicações permite a substituição total ou parcial dos monômeros poli-insaturados usados para a fabricação da borracha. Pesquisa ainda o cardanol, um monômero presente no óleo da castanha de caju que é anfifílico. “Ou seja, por conter simultaneamente segmentos polares e apolares, ele pode ser utilizado também como estabilizante, otimizando as características de várias resinas produzidas em meios heterogêneos (látices e suspensões)”, destaca Pinto.

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Estudo de biodegradabilidade marinha, no ISI Firjan Senai

Plástico na economia circular: A rede do Senai

Pesquisas focadas na inserção do plástico na economia circular vêm sendo desenvolvidas também na rede de Institutos Senai de Inovação (ISI), composta por 26 unidades localizadas em diferentes regiões brasileiras, dedicadas a pesquisas sobre as mais variadas vertentes de produtos, processos e tecnologias industriais (por iniciativa própria e por demanda de empresas). No caso do plástico, pesquisas que abordam até mesmo temas mais recentemente enfatizados por quem questiona sua sustentabilidade ambiental, caso dos microplásticos, são desenvolvidas no ISI em Engenharia de Polímeros, de São Leopoldo-RS.

Microplásticos, ressalta Jordão Gheller Jr., gestor desse ISI, têm como principal fonte a lavagem de roupas, responsável por mais de um terço do total. E podem afetar organismos vivos, principalmente atuando como veículos de resíduos químicos. Para minimizar seus impactos, o ISI em Engenharia de Polímeros pesquisa alternativas como a instalação de filtros na saída das lavadoras de roupas – para evitar que eles cheguem ao meio ambiente – e analisa se bioplásticos também geram microplásticos.

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Gheller: armações de óculos foram feitas de resíduo têxtil

“Também estudamos sua caracterização, e avaliamos como diferentes características das fibras têxteis impactam a geração de microplásticos”, destaca.

O ISI em Engenharia de Polímeros também pesquisa processos capazes de reduzir a geração pela indústria têxtil de resíduos de poliéster e de poliamida, e possíveis usos para esses resíduos, tendo desenvolvido um projeto que resultou na produção, pela marca Chilli Beans, de armações de óculos a partir de resíduos da empresa de confecções Bella Moda. “Também temos trabalhado bastante para melhorar as propriedades e evitar a degradação dos materiais plásticos reciclados mediante a aplicação de aditivos, como antioxidantes e aditivos para incremento do peso molecular”, complementa Gheller Jr.

Por sua vez, o Instituto Firjan Senai de Inovação em Química Verde pesquisa a possibilidade de uso de reciclados de resinas como PP, PP e PS em embalagens de alimentos. Sediado no Rio de Janeiro, avalia também os caminhos mais viáveis para a recuperação do EPS utilizado em aplicações como embalagens de delivery (em um projeto do qual participam empresas produtoras e usuárias dessas embalagens).

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Gomes: resíduos plásticos da agricultura têm opções de uso

“Para a recuperação desse material, temos pesquisado bastante a reciclagem química e a pirólise, que além da abordagem química, através dos catalisadores, tem também um componente térmico; tecnicamente ela é viável, mas precisa ganhar escala”, destaca Thiago Santiago Gomes, pesquisador da instituição.

O ISI em Química Verde também coordenou um estudo apresentado no final do ano passado, denominado Diagnóstico Nacional Para Economia Circular Cadeia do Plástico. Realizado em parceria com o Instituto Senai de Tecnologia em Química e Meio Ambiente e a Firjan (Federação das Indústrias do Rio de Janeiro), ele aborda a economia circular do plástico em quatro vertentes: pegada hídrica, pegada energética, plásticos e resíduos. “Em cada um deles, foi possível definir eixos de atuação, a curto, médio e longo prazos, para, com ações de capacitação, consultoria e P&D, tornar mais circular possível a indústria do plástico”, ressalta Gomes (veja a íntegra desse estudo em: https://www.firjan.com.br/lumis/portal/file/fileDownload.jsp?fileId=2C908A8A8369D0C601840A3DB5801F94 )

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Reaproveitamento do rejeitado

Aplicações cuja reciclagem é mais complexa – e por isso pouco ou nunca recicladas – constituem foco relevante das pesquisas realizadas na FEI (Fundação Educacional Inaciana), instituição de ensino superior com unidades em São Bernardo do Campo-SP e em São Paulo, que com elas procura viabilizar, quando não a reciclagem, ao menos algum aproveitamento de seus resíduos. Casos, por exemplo, do XLPE (polietileno reticulado), que recobre fios e cabos, e das peças feitas com o ionômero Surlyn (marca da Dow), resina utilizada em embalagens de perfumes e cosméticos (especialmente nas tampas).

O XLPE, lembra Adriana Catelli de Souza, chefe do departamento de engenharia de materiais da FEI, sofre um processo de vulcanização, e torna-se assim um termofixo, não podendo portanto ser reciclado como um termoplástico. Mas testes mostraram que, triturados, seus resíduos servem como modificadores de impacto em resinas como PE, PP, PA 6 e PA 12.

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Adriana: XLPE pode ser usado como modificador de impacto

“Foi observado que incorporando 9% de XLPE em PEAD há um aumento de 30% na resistência ao impacto”, especifica Adriana.

Já o Surlyn, ela ressalta, não é reciclado e reaproveitado sequer na forma de aparas industriais, pois mesmo esse reciclado gera imperfeições inadmissíveis para os elevados graus de exigência das aplicações originais, como as tampas de perfumes, que, feitas com essa resina, se pretendem tão transparentes quanto o vidro. Mas seus resíduos, mostram os estudos da FEI, podem ser utilizados de dois modos: um deles, como agente de elevação de resistência ao impacto de PA 6, de até 101% para amostras secas, e até 150% para amostras hidratadas (quando há concentração de 30% de Surlyn). O outro, como acoplantes de compósitos de PE e PP com fibras naturais, por exemplo, fibra de coco.

Outros testes avaliaram a possibilidade de reciclagem de compostos feitos como uma blenda de PA 6, PA6.6 e talco (utilizada em autopeças): revelaram que até o quarto ciclo de injeção há poucos efeitos nas caraterísticas de resistência a impacto, e efeitos maiores na resistência à fadiga; do sétimo ciclo em diante, essas duas propriedades são bastante afetadas. “Quem for projetar uma peça com esse material reciclado precisará considerar isso”, observa Adriana.

O Departamento de Materiais da FEI realizou testes com carcaças pós-consumo de eletroeletrônicos, normalmente feitas de ABS ou HIPS, materiais com densidades muito semelhantes e por isso de difícil separação na reciclagem mecânica. Foram feitas misturas de ABS/HIPS, em diferentes composições, por injeção direta ou por extrusão + injeção. Observou-se, relata Adriana, que as misturas podem ser feitas por injeção direta, e que a mistura de HIPS em ABS diminui as propriedades do ABS.

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Analista do ISI investiga presença de microplástico em amostra

Plástico na economia circular: Mapeando e mensurando

No Coppe, outra vertente das pesquisas relacionadas à circularidade da cadeia dos plásticos busca desenvolver metodologias que permitam avaliar se um processo ou produto é realmente vantajoso em termos ambientais. Afinal, lembra Pinto, um produto com material reciclado, por exemplo, não necessariamente é ambientalmente mais interessante que outro feito com material virgem, pois é necessário considerar também outros parâmetros do processo de sua produção, como consumo de água e energia.

Existem, afirma Pinto, metodologias cada dia mais confiáveis para essa avaliação; mas ainda muito fundamentadas em dados de outras regiões, especialmente de Europa e Estados Unidos; não necessariamente, válidos para o Brasil onde, comparativamente a essas regiões, há diferenças marcantes em quesitos como utilização de energia, aqui majoritariamente proveniente de fontes renováveis, e nos Estados Unidos e Europa bastante dependentes, respectivamente, de queima de combustíveis e de usinas nucleares. “Os impactos ambientais causados em distintas regiões do globo não podem ser mensurados da mesma maneira, sendo necessário adequar as metodologias para a realidade brasileira”, ressalta Pinto.

Ele vê os estudos sobre a sustentabilidade do plástico em estágio ainda muito inicial. “Mas vejo muito potencial para o desenvolvimento tanto de novos monômeros quanto de catalisadores que permitam trabalhar com temperaturas mais baixas nos processos de reciclagem química, e estabeleçam correntes com composições mais precisas”, diz. “Também na integração das plantas de reciclagem química com fontes de energia mais sustentáveis, como o hidrogênio verde, que além de ser produzido com energias renováveis pode ser utilizado no próprio processo de reciclagem”, acrescenta.

No ISI em Química Verde, relata Gomes, é atualmente bastante elevada a demanda por análises relacionadas às melhores destinações para resíduos de aplicações destinadas à agropecuária, como os filmes de mulching. “Trabalhamos com algumas possibilidades de utilização desses resíduos, como madeira plástica ou peças que protejam canteiros”, informa.

O ISI em Engenharia de Polímeros, complementa Gheller Jr., também apoia ações para melhoria do processo de separação e tratamento dos resíduos plásticos, buscando mapear o destino dos polímeros de maior valor, muitas vezes retirados por catadores dos locais destinados à coleta seletiva, restando para as cooperativas os resíduos menos valorizados. “Queremos ainda apoiar o aumento da eficiência na separação dos resíduos pelas cooperativas”, diz o pesquisador.

Não haverá, ele enfatiza, uma solução única para a circularidade do plástico, que exige o envolvimento de toda a cadeia produtiva, da sociedade, do governo. “E, embora a busca por essa circularidade seja global, sua implementação exige soluções locais”, finaliza Gheller Jr.

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