Mini Curso Reciclagem de Plásticos - Plásticos Biodegradáveis

1. Reciclagem de Plásticos
Polilab Consultoria
Fernando J. Novaes
Reciclagem de Plásticos
Fernando J. Novaes
Dezembro de 2010
Plásticos Biodegradáveis
Dezembro de 2010
1

2. Agenda
•
Mercado de reciclagem no Brasil
•
Aspectos legais da reciclagem
•
•
Plásticos Biodegradáveis
Ciclo de Vida do Produto - Ecodesign
Sustentabilidade
Avaliação do ciclo de vida do produto
Eco-design
2

3. Plásticos
Biodegrad
áveis
3

4. Introdução
O crescimento do consumo de polímeros
tem tornado necessária a produção de
substitutos ambientalmente sustentável,
importantes
no
gerenciamento
de
resíduos .
Inúmeras tecnologias de reciclagem e reutilização foram
desenvolvidas para conter o problema do lixo plástico,
mas todos possuem pontos fracos.
Os polímeros ambientalmente degradáveis - PADs podem
ser uma opção para o gerenciamento de resíduos.
4

5. Histórico
1925 - Primeiros biopolímeros por Maurice Lemoigne.
Em 1925, Maurice Lemoigne observou a presença de grânulos refratários no interior de células da
presenç
refratá
cé
bactéria Bacillus Megaterium, que eram solúveis em clorofórmio. Mais tarde esse material foi identificado
bacté
Megaterium,
solú
clorofó
como PHB
1974 - Descobertos outros hidroxialcanoatos (PHA) a partir
do amido.
1976 - Início das pesquisas de produção de PHB por
fermentação bacteriana, na Inglaterra.
1990 - Primeiro produto obtido a partir de PHA, uma
embalagem de xampu de uma indústria de cosméticos.
1991 - Pesquisas no Brasil - IPT.
2000 - Início a produção de PHB pela indústria brasileira PHB
Industrial.
5

6. Iniciativa
O estudo de polímeros biodegradáveis se dá
devido:
Ao esgotamento das fontes de combustíveis
fósseis.
À grande geração de resíduos de origem
petroquímica.
E
ao
seu
acúmulo,
gerando
impacto
ambiental.
6

7. PAD - Polímeros ambientalmente degradáveis
Os plásticos ambientalmente degradáveis compõem
um
grupo
sintéticos,
de
que
materiais
sofrem
poliméricos,
alterações
naturais
químicas,
e
sob
influência de fatores ambientais.
As alterações químicas devem ser acompanhadas de
uma completa assimilação bacteriana dos produtos
da degradação, resultando CO2 e H2O.
7

8. Nomenclatura
PHB - Polihidroxibutirato
PHA - Polihidroxialcanoatos
PHB HV - Polihidroxibutirato-co-hidroxivalerato
Literatura:
http://www2.dbd.puc-rio.br/pergamum/tesesabertas/0312421_05_cap_01.pdf
http://www2.dbd.puchttp://www.wiley-vch.de/books/biopoly/pdf_v03b/bpol3b07_157_166.pdf
http://www.wiley-
8

9. Nomenclatura
n
R
hidrogênio
metil
etil
1
propil
pentil
PHA´s
nonil
2
3
4
hidrogênio
metil
hidrogênio
metil
hexil
Nome
poli(3-hidróxipropionato)
poli(3-hidróxi-butirato)
poli(3-hidróxi-valerato)
poli(3-hidróxihexanoato)
poli(3-hidróxi-octanoato)
poli(3-hidróxidodecanoato)
poli(4-hidróxi-butirato)
poli(4-hidróxi-valerato)
poli(5-hidróxi-valerato)
poli(5-hidróxihexanoato)
poli(6-hidróxidodecanoato)
9

10. Evolução dos materiais
10

11. PAD - Polímeros ambientalmente degradáveis
Ciclo produção PADs na natureza
produç
Ilustração: Paulo Muppet
11

12. Polímeros sintéticos e biopolímeros
Polímeros sintéticos
Polímeros a partir
do petróleo
Síntese
clássica de
polímeros
Indústria
do Plástico
Biopolímeros
Polímeros a partir
de fontes
renováveis ou não
renováveis
Síntese de
polímeros Indústria
Polímeros
Biodegradáveis e
Biopolímeros
12

13. Diferentes famílias de polímeros biodegradáveis
13

14. Aplicações
Os PHAs levam vantagem sobre o PLA, pois tem uma maior
número de comonômeros passiveis de incorporação no
produto, dessa forma apresentando uma maior variação de
propriedades do produto final, e portanto, uma maior
abrangência de aplicações.
Substituição (plásticos) (%)
PLA
PHA
PELD
0
20
PP
PVC
PE-HD
PS
PET
PUR
PA
ABS
PC
PMMA
POM*
10
20
0
10
10
30
10
20
10
10
0
10
10
0
0
10
0
0
0
0
0
0
Substituição (fibras) (%)
PET
PA
Acrílicas
PLA
10
0
5
Outras
sintéticas
0
PHA
5
0
5
0
Celulose
5
5
Fonte: (Wolf et al., 2005)
14

15. Descrição para biodegradáveis
•
Os plásticos biodegradáveis
PHA - Amido
PHA - Amido
PHB - Cana-de-açúcar
PHB - Cana- de- çúcar
Cana-de-açúcar
PLA - Ácido Láctico
PLA - Ácido Lá
Láctico
são materiais que se degradam
completamente ao ataque dos
microorganismos no meio
ambiente.
•
Quando em contato com os
plásticos biodegradáveis, esses
microorganismos secretam
enzimas que quebram o
material em segmento cada vez
menores.
•
A diferença dos plásticos
regulares está no tempo de
degradação, que em média é de
01 ano contra 100 anos dos
plásticos convencionais
15

16. Ciclos
Fonte Renovável
ou Fóssil
Matéria
Matéria
Prima
Prima
Fonte renovável
renová
Material orgânico cujo
carbono tem origem
em fontes que se
renovam em ciclos de
curta
duração
duraç
equivalente ao tempo
de cultivo.
Biológico
Químico
Híbrido
Produto
Produto
Manufaturado
Manufaturado
Biodegradação
Compostagem
Reciclagem
Descarte
Descarte
Biodegradável
Biodegradá
Tudo que, por processo
biológico,
transforma-se
bioló
transformaem CO2 , H2O.
Compostável
Compostá
Tudo que é biodegradável
biodegradá
e que produz húmus com
hú
qualidade de adubo.
16

17. Degradação x Biodegradação
Degradação/Fragmentação
Degradação
Plásticos
Resíduos de
ligações cruzadas
Biodegradação
CO2
Resíduo
Micróbios
Micró
H2O
Húmus
Biodegradação
aeróbica:
Atividade
biológica
que
Biodegradaç
aeró
bioló
transforma material orgânico em gás carbônico, água e
gá
húmus na presença de oxigênio.
presenç
Para fechamento adequado do ciclo, é necessário que o
necessá
processo ocorra em ambiente controlado (ex. central de
compostagem) e em curto espaço de tempo - equivalente
espaç
ao das colheitas.
17

18. Ciclo Global do Carbono
Biomassa/Bio-Orgânicos
Biomassa/Bio-Orgânicos
ia
tr
s
dú
In
a
ic
m
í
qu
o
Bi
Polímeros, Química
Polímeros, Química
& Combustíveis
& Combustíveis
Indústria Química
Indú
Quí
Fonte renovável de Carbono
Fonte renová
renovável de Carbono
CO2 & Biomassa
CO2 & Biomassa
Nova Indústria Bioquímica
Nova Indú
Indústria Bioquí
Bioquímica
Empreendedorismo, Inovação
Empreendedorismo, Inovaç
Inovação
> 106 anos
> 106 anos
1 - 10 anos
CO2
CO2
Recursos Fósseis
Recursos Fósseis
petróleo, gás natural ..
petróleo, gás natural ..
Química &
Quí
Química &
Polímeros verdes
Polí
Polímeros verdes
18

19. Biodegradação aeróbica
Atividade biológica que transforma material orgânico
em gás carbônico, água e húmus na presença de
oxigênio.
Para fechamento adequado do ciclo, é necessário que
o processo ocorra em ambiente controlado (ex.
central de compostagem) e em curto espaço de
tempo - equivalente ao das colheitas.
19

20. Alguns destaques para uso do plástico biodegradável
Biodegradáveis
•
Biocompatíveis;
•
Atóxicos;
•
Insolúveis em água;
•
Produzidos através de recursos renováveis;
•
Propriedades termoplásticas, características
físicas e mecânicas semelhantes às do polipropileno.
20

21. Biodegradáveis
Características e propriedades
Propriedade
P(3HB)
P(HB-HV)
Polipropileno
Ponto de fusão oC
175
145
176
Cristalinidade %
80
40
70
Tensão Cisalhamento Mpa
40
32
38
Resistência Ruptura %
6
-
400
Dados adaptados de (Holmes, 1988; Gagnon, et al ; 1992;King, 1982).
21

22. Biodegradáveis
Biodegradação de um filme de 1,0 mm de PHA
Ambiente
100% de perda de massa - semanas
Anaeróbico
6
Estuários
40
Aeróbico
60
Solo
7
Água do mar
350
22

23. Biodegradáveis
Microorganismos produtores de PHAs
Existem mais de 300 microorganismos diferentes.
Para produção em escala industrial:
•
Azotobacter vinelandii;
•
Alcaligenes latus;
•
Algumas espécies de metilotróficos;
•
Microrganismos recombinantes como R. eutropha
recombinante e Escherichia coli recombinante.
23

24. Biodegradáveis
Microorganismos produtores de PHAs
R. eutropha em fase de crescimento
R. eutropha em fase de produção
24

25. Biodegradáveis
Garrafas feitas de PHA a partir de açucares
25

26. Biodegradáveis
Degradação de garrafas feitas de PHA
26

27. Confusão entre biodegradável e biopolímeros de fontes renováveis
Em inglês Biodegradable e Biobase são as palavras para definir os
materiais feitos a partir de produtos que efetivamente se degradam no
meio ambiente em CO2 e H2O e produtos que são feitos a base de
fontes renováveis para produção de um biopolímeros.
Ou seja referem-se a fonte da matéria-prima, que através da
fotossíntese convertem energia do sol em alimento.
A confusão existe quando se acha que produtos Biobase ou a base de
biopolímeros sejam biodegradáveis ou compostáveis.
A ASTM define material Biobase ou a base biológica, como sendo o
material que tenha seu carbono, derivado a partir de uma fonte
renovável via processo biológico.
Pergunta:
São os biopolímeros de fontes renováveis biodegradáveis?
Não necessariamente!
Podem ou não podem ser biodegradáveis!
27

28. 28

29. Normalização
Como saber se o plástico é biodegradável?
- Europa » EM - 13.432
90% do carbono contido no produto transforma-se em CO2
- Estados Unidos » ASTM - D400 ; ASTM - D6868
60% da biodegradação em 180 dias
- Brasil » NBR 15.448-1 (Terminologia) e
- NBR 15.448-2 (Biodegradação e Compostagem)"Embalagens
(Biodegradaç
Plásticas
Plá
Degradáveis e/ou Renováveis"
Degradá
Renová
29

30. Normalização
"Embalagens Plásticas Degradáveis e/ou Renováveis"
NBR 15.448-1 (Terminologia) e
NBR 15.448-2 (Biodegradação e Compostagem)
O objetivo da norma é o de especificar os requisitos e os métodos
de ensaio para determinar a compostabilidade de embalagens
plásticas, visando a revalorização de resíduos pós-consumo, por
meio
de
apontamento
das
características
de
biodegradação
aeróbia seguida da desintegração e impacto no processo de
compostagem,
e
define
os
termos
técnicos
referentes
a
embalagens plásticas degradáveis e/ou de fontes renováveis.
30

31. Biodegradáveis
31

32. Biodegradáveis
Fonte: Planeta Sustentável
32

33. Biodegradáveis
Cartões de crédito feitos de PHA
cré
Embalagem para o açúcar Native - 99% Biodegradável
açúcar
Biodegradá
Sacolas de lixo biodegradáveis do pão de açúcar
biodegradá
açúcar
Natura, linha Ekos 28 dias decompõe-se na natureza
decompõe-
33

34. Pesquisa Ecomarketing
Integrantes do setor de plástico responderam a uma
pesquisa promovida peça revista Plásticos em Revista e
Destaque Pesquisa & Marketing em junho de 2007.
Não houve tratamento estatístico para as amostras e nos
deu um referencial do setor
34

35. 35

36. 36

37. Links
The Biodegradable Products Institute
http://www.bpiworld.org/
BioEnvironmental Polymer Society (BEPS)
http://www.beps.org/
BioCycle Magazine
http://www.jgpress.com/biocycle.htm
Biomater
http://www.biomater.com.br/
Artigo: A revolução do bioplástico brasileiro
http://www.wharton.universia.net/index.cfm?fa=viewArticle&id=1704&language=portuguese
http://www.wharton.universia.net/index.cfm?fa= viewArticle&id=1704&language=
Associação Brasileira da Indústria de Embalagens Plásticas Flexíveis
http://www.abief.com.br
37

38. Fim desse módulo
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Plásticos biodegradáveis
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