Mini Curso Reciclagem de Plásticos - Plásticos Biodegradáveis
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11
Reciclagem de PlReciclagem de Pláásticossticos
Fernando J. NovaesFernando J. Novaes
Dezembro de 2010Dezembro de 2010
Reciclagem de PlReciclagem de Pláásticossticos
Polilab Consultoria Polilab Consultoria
Fernando J. NovaesFernando J. Novaes
PlPláásticos Biodegradsticos Biodegradááveisveis
Dezembro de 2010Dezembro de 2010
22
•• Mercado de reciclagem no BrasilMercado de reciclagem no Brasil
•• Aspectos legais da reciclagemAspectos legais da reciclagem
•• PlPláásticos Biodegradsticos Biodegradááveisveis
•• Ciclo de Vida do Produto Ciclo de Vida do Produto -- EcodesignEcodesign
SustentabilidadeSustentabilidade
AvaliaAvaliaçção do ciclo de vida do produtoão do ciclo de vida do produto
EcoEco--designdesign
AgendaAgenda
33
PlPláásticossticos
BiodegradBiodegradááveisveis
44
IntroduIntroduççãoão
O crescimento do consumo de polO crescimento do consumo de políímeros meros
tem tornado necesstem tornado necessáária a produria a produçção de ão de
substitutos ambientalmente sustentsubstitutos ambientalmente sustentáável, vel,
importantes no gerenciamento de importantes no gerenciamento de
resresííduos .duos .
Os polOs políímeros ambientalmente degradmeros ambientalmente degradááveis veis -- PADsPADs podem podem
ser uma opser uma opçção para o gerenciamento de resão para o gerenciamento de resííduos. duos.
InInúúmeras tecnologias de reciclagem e reutilizameras tecnologias de reciclagem e reutilizaçção foram ão foram
desenvolvidas para conter o problema do lixo pldesenvolvidas para conter o problema do lixo pláástico, stico,
mas todos possuem pontos fracos.mas todos possuem pontos fracos.
55
HistHistóóricorico
1925 1925 -- Primeiros biopolPrimeiros biopolíímeros por Maurice meros por Maurice LemoigneLemoigne..Em 1925, Maurice Em 1925, Maurice LemoigneLemoigne observou a presenobservou a presençça de grânulos refrata de grânulos refratáários no interior de crios no interior de céélulas da lulas da
bactbactééria ria BacillusBacillus MegateriumMegaterium, que eram sol, que eram solúúveis em clorofveis em clorofóórmio. Mais tarde esse material foi identificado rmio. Mais tarde esse material foi identificado
como PHBcomo PHB
1974 1974 -- Descobertos outros Descobertos outros hidroxialcanoatoshidroxialcanoatos (PHA) a partir (PHA) a partir
do amido.do amido.
1976 1976 -- InIníício das pesquisas de producio das pesquisas de produçção de PHB por ão de PHB por
fermentafermentaçção bacteriana, na Inglaterra.ão bacteriana, na Inglaterra.
1990 1990 -- Primeiro produto obtido a partir de PHA, uma Primeiro produto obtido a partir de PHA, uma
embalagem de xampu de uma indembalagem de xampu de uma indúústria de cosmstria de cosmééticos.ticos.
1991 1991 -- Pesquisas no Brasil Pesquisas no Brasil -- IPT.IPT.
2000 2000 -- InIníício a producio a produçção de PHB pela indão de PHB pela indúústria brasileira PHB stria brasileira PHB
Industrial.Industrial.
66
IniciativaIniciativa
O estudo de polO estudo de políímeros biodegradmeros biodegradááveis se dveis se dáá
devido:devido:
�� Ao esgotamento das fontes de combustAo esgotamento das fontes de combustííveis veis
ffóósseis.sseis.
�� ÀÀ grande geragrande geraçção de resão de resííduos de origem duos de origem
petroqupetroquíímica.mica.
�� E ao seu acE ao seu acúúmulo, gerando impacto mulo, gerando impacto
ambiental. ambiental.
77
PAD PAD -- PolPolíímeros ambientalmente degradmeros ambientalmente degradááveisveis
Os plOs pláásticos ambientalmente degradsticos ambientalmente degradááveis compõem veis compõem
um grupo de materiais polimum grupo de materiais polimééricos, naturais e ricos, naturais e
sintsintééticos, que sofrem alteraticos, que sofrem alteraçções quões quíímicas, sob micas, sob
influência de fatores ambientais. influência de fatores ambientais.
As alteraAs alteraçções quões quíímicas devem ser acompanhadas de micas devem ser acompanhadas de
uma completa assimilauma completa assimilaçção bacteriana dos produtos ão bacteriana dos produtos
da degradada degradaçção, resultando COão, resultando CO22 e He H22O. O.
88
NomenclaturaNomenclatura
PHB PHB -- PolihidroxibutiratoPolihidroxibutirato
PHA PHA -- PolihidroxialcanoatosPolihidroxialcanoatos
PHB HV PHB HV -- PolihidroxibutiratoPolihidroxibutirato--coco--hidroxivaleratohidroxivalerato
Literatura:Literatura:
http://www2.dbd.puchttp://www2.dbd.puc--rio.br/pergamum/tesesabertas/0312421_05_cap_01.pdfrio.br/pergamum/tesesabertas/0312421_05_cap_01.pdf
http://www.wileyhttp://www.wiley--vch.de/books/biopoly/pdf_v03b/bpol3b07_157_166.pdfvch.de/books/biopoly/pdf_v03b/bpol3b07_157_166.pdf
99
NomenclaturaNomenclatura
n R Nome
hidrogênio poli(3-hidróxi-
propionato)
metil poli(3-hidróxi-butirato)
etil poli(3-hidróxi-valerato)
propil poli(3-hidróxi-
hexanoato)
pentil poli(3-hidróxi-octanoato)
1
nonil poli(3-hidróxi-
dodecanoato)
hidrogênio poli(4-hidróxi-butirato) 2
metil poli(4-hidróxi-valerato)
hidrogênio poli(5-hidróxi-valerato)
3 metil
poli(5-hidróxi-
hexanoato)
4 hexil poli(6-hidróxi-
dodecanoato)
PHAPHA´́ss
1010
EvoluEvoluçção dos materiaisão dos materiais
1111
PAD PAD -- PolPolíímeros ambientalmente degradmeros ambientalmente degradááveisveis
Ilustração: Paulo Muppet
Ciclo produCiclo produçção ão PADsPADs na naturezana natureza
1212
PolPolíímeros sintmeros sintééticos e biopolticos e biopolíímerosmeros
PolPolíímeros a partir meros a partir do petrdo petróóleoleo
SSííntese ntese clcláássica de ssica de polpolíímerosmeros
IndIndúústria stria do Pldo Pláásticostico�������� ��������
BiopolBiopolíímerosmeros
PolPolíímeros a partir meros a partir de fontes de fontes
renovrenovááveis ou não veis ou não renovrenovááveisveis ��������
SSííntese de ntese de polpolíímeros meros --IndIndúústriastria
PolPolíímeros meros BiodegradBiodegradááveis e veis e BiopolBiopolíímerosmeros��������
PolPolíímeros sintmeros sintééticosticos
1313
Diferentes famDiferentes famíílias de pollias de políímeros biodegradmeros biodegradááveis veis
1414
Os PHAs levam vantagem sobre o PLA, pois tem uma maior Os PHAs levam vantagem sobre o PLA, pois tem uma maior
nnúúmero de comonômeros passiveis de incorporamero de comonômeros passiveis de incorporaçção no ão no
produto, dessa forma apresentando uma maior variaproduto, dessa forma apresentando uma maior variaçção de ão de
propriedades do produto final, e portanto, uma maior propriedades do produto final, e portanto, uma maior
abrangência de aplicaabrangência de aplicaçções. ões.
Substituição (plásticos) (%)
PE-
LD PP PVC PE-HD PS PET PUR PA ABS PC PMMA POM*
PLA 0 10 0 10 10 10 0 10 0 0 0 0
PHA 20 20 10 30 20 10 10 0 10 0 0 0
Substituição (fibras) (%)
PET PA Acrílicas Outras
sintéticas Celulose
PLA 10 0 5 0 5
PHA 5 0 5 0 5
AplicaAplicaççõesões
Fonte: (Wolf et al., 2005)
1515
DescriDescriçção para biodegradão para biodegradááveis veis
•• Os plOs pláásticos biodegradsticos biodegradááveis veis
são materiais que se degradam são materiais que se degradam
completamente ao ataque dos completamente ao ataque dos
microorganismos no meio microorganismos no meio
ambiente. ambiente.
•• Quando em contato com os Quando em contato com os
plpláásticos biodegradsticos biodegradááveis, esses veis, esses
microorganismos secretam microorganismos secretam
enzimas que quebram o enzimas que quebram o
material em segmento cada vez material em segmento cada vez
menores.menores.
•• A diferenA diferençça dos pla dos pláásticos sticos
regulares estregulares estáá no tempo de no tempo de
degradadegradaçção, que em mão, que em méédia dia éé de de
01 ano contra 100 anos dos 01 ano contra 100 anos dos
plpláásticos convencionaissticos convencionais
PHA - AmidoPHB - Cana-de-açúcarPLA - Ácido Láctico
PHA PHA -- AmidoAmidoPHB PHB -- CanaCana--dede--aaçúçúcarcarPLA PLA -- ÁÁcido Lcido Láácticoctico
1616
Produto ManufaturadoProduto Produto ManufaturadoManufaturado
MatériaPrimaMatMatéériariaPrimaPrima
Fonte RenovFonte Renováável vel ou Fou Fóóssil ssil
Material orgânico cujo Material orgânico cujo carbono tem origem carbono tem origem em fontes que se em fontes que se renovam em ciclos de renovam em ciclos de curta duracurta duraçção ão --equivalente ao tempo equivalente ao tempo de cultivo.de cultivo.
BiolBiolóógicogicoQuQuíímico mico HHííbrido brido
BiodegradaBiodegradaçção ão Compostagem Compostagem Reciclagem Reciclagem
BiodegradBiodegradáável vel Fonte renovFonte renováávelvelTudo que, por processo Tudo que, por processo biolbiolóógico, transformagico, transforma--se se em COem CO22 , H, H22O.O.
CompostCompostáávelvel
Tudo que Tudo que éé biodegradbiodegradáável vel e que produz he que produz húúmus com mus com qualidade de adubo. qualidade de adubo.
DescarteDescarteDescarte
CiclosCiclos
1717
DegradaDegradaçção x Biodegradaão x Biodegradaçção ão
PlPláásticossticos ResResííduoduo
DegradaDegradaççãoão
ResResííduos de duos de ligaligaçções cruzadasões cruzadas
DegradaDegradaçção/Fragmentaão/Fragmentaçção ão BiodegradaBiodegradaççãoão
MicrMicróóbiosbios
COCO22
HH22OO
HHúúmus mus
BiodegradaBiodegradaçção aerão aeróóbica: Atividade biolbica: Atividade biolóógica que gica que transforma material orgânico em gtransforma material orgânico em gáás carbônico, s carbônico, áágua e gua e hhúúmus na presenmus na presençça de oxigênio.a de oxigênio.Para fechamento adequado do ciclo, Para fechamento adequado do ciclo, éé necessnecessáário que o rio que o processo ocorra em ambiente controlado (ex. central de processo ocorra em ambiente controlado (ex. central de compostagem) e em curto espacompostagem) e em curto espaçço de tempo o de tempo -- equivalente equivalente ao das colheitas.ao das colheitas.
1818
CO2COCO22 Biomassa/Bio-OrgânicosBiomassa/Biomassa/BioBio--OrgânicosOrgânicos
Ind
Indúústria Bioqu
stria Bioquíímicamica
IndIndúústria Qustria Quíímicamica
Recursos Fósseispetróleo, gás natural ..Recursos FRecursos Fóósseissseis
petrpetróóleo, gleo, gáás natural ..s natural ..
Polímeros, Química & Combustíveis
PolPolíímeros, Qumeros, Quíímica mica & Combust& Combustííveisveis
1 1 --10 anos
10 anos
> 10
> 1066anos
anos
Fonte renovável de CarbonoCO2 & Biomassa
Fonte renovFonte renováável de Carbonovel de CarbonoCOCO22 & Biomassa & Biomassa
Nova Indústria BioquímicaEmpreendedorismo, InovaçãoNova IndNova Indúústria Bioqustria BioquíímicamicaEmpreendedorismo, InovaEmpreendedorismo, Inovaççãoão
Química & Polímeros verdes QuQuíímica & mica &
PolPolíímeros verdes meros verdes
Ciclo Global do Carbono Ciclo Global do Carbono
1919
BiodegradaBiodegradaçção aerão aeróóbicabica
Atividade biolAtividade biolóógica que transforma material orgânico gica que transforma material orgânico
em gem gáás carbônico, s carbônico, áágua e hgua e húúmus na presenmus na presençça de a de
oxigênio. oxigênio.
Para fechamento adequado do ciclo, Para fechamento adequado do ciclo, éé necessnecessáário que rio que
o processo ocorra em ambiente controlado (ex. o processo ocorra em ambiente controlado (ex.
central de compostagem) e em curto espacentral de compostagem) e em curto espaçço de o de
tempo tempo -- equivalente ao das colheitas.equivalente ao das colheitas.
2020
Alguns destaques para uso do plAlguns destaques para uso do pláástico biodegradstico biodegradáávelvel
BiodegradBiodegradááveisveis
•• BiocompatBiocompatííveis;veis;
•• AtAtóóxicos;xicos;
•• InsolInsolúúveis em veis em áágua;gua;
•• Produzidos atravProduzidos atravéés de recursos renovs de recursos renovááveis; veis;
•• Propriedades termoplPropriedades termopláásticas, caractersticas, caracteríísticas sticas
ffíísicas e mecânicas semelhantes sicas e mecânicas semelhantes ààs do polipropileno.s do polipropileno.
2121
BiodegradBiodegradááveisveis
CaracterCaracteríísticas e propriedadessticas e propriedades
400-6Resistência Ruptura %
383240 Tensão Cisalhamento Mpa
70 4080Cristalinidade %
176145175Ponto de fusão oC
PolipropilenoPolipropilenoP(HBP(HB--HV)HV)P(3HB)P(3HB)PropriedadePropriedade
Dados adaptados de (Holmes, 1988; Gagnon, et al ; 1992;King, 1982).
2222
BiodegradBiodegradááveisveis
BiodegradaBiodegradaçção de um filme de 1,0 mm de PHAão de um filme de 1,0 mm de PHA
350Água do mar
7Solo
60Aeróbico
40 Estuários
6Anaeróbico
100% de perda de massa 100% de perda de massa -- semanassemanasAmbienteAmbiente
2323
BiodegradBiodegradááveisveis
Microorganismos produtores de Microorganismos produtores de PHAsPHAs
Existem mais de 300 microorganismos diferentes.Existem mais de 300 microorganismos diferentes.
Para produPara produçção em escala industrial:ão em escala industrial:
•• AzotobacterAzotobacter vinelandiivinelandii;;
•• AlcaligenesAlcaligenes latuslatus;;
•• Algumas espAlgumas espéécies de cies de metilotrmetilotróóficosficos;;
•• Microrganismos recombinantes como Microrganismos recombinantes como R. R. eutrophaeutropha
recombinante e recombinante e EscherichiaEscherichia colicoli recombinante.recombinante.
2424
BiodegradBiodegradááveisveis
R. eutrophaR. eutropha em fase de crescimentoem fase de crescimento
Microorganismos produtores de Microorganismos produtores de PHAsPHAs
R. eutrophaR. eutropha em fase de produem fase de produççãoão
2525
BiodegradBiodegradááveisveis
Garrafas feitas de PHA a partir de aGarrafas feitas de PHA a partir de aççucaresucares
2626
BiodegradBiodegradááveisveis
DegradaDegradaçção de garrafas feitas de PHAão de garrafas feitas de PHA
2727
Confusão entre biodegradConfusão entre biodegradáável e biopolvel e biopolíímeros de fontes renovmeros de fontes renovááveis veis
Em inglês Em inglês BiodegradableBiodegradable e e BiobaseBiobase são as palavras para definir os são as palavras para definir os
materiais feitos a partir de produtos que efetivamente se degradmateriais feitos a partir de produtos que efetivamente se degradam no am no
meio ambiente em COmeio ambiente em CO22 e He H22O e produtos que são feitos a base de O e produtos que são feitos a base de
fontes renovfontes renovááveis para produveis para produçção de um biopolão de um biopolíímeros. meros.
Ou seja referemOu seja referem--se a fonte da matse a fonte da matéériaria--prima, que atravprima, que atravéés da s da
fotossfotossííntese convertem energia do sol em alimento. ntese convertem energia do sol em alimento.
A confusão existe quando se acha que produtos A confusão existe quando se acha que produtos BiobaseBiobase ou a base de ou a base de
biopolbiopolíímeros sejam biodegradmeros sejam biodegradááveis ou compostveis ou compostááveis. veis.
A ASTM define material A ASTM define material BiobaseBiobase ou a base biolou a base biolóógica, como sendo o gica, como sendo o
material que tenha seu carbono, derivado a partir de uma fonte material que tenha seu carbono, derivado a partir de uma fonte
renovrenováável via processo biolvel via processo biolóógico. gico.
Pergunta:Pergunta:
São os biopolSão os biopolíímeros de fontes renovmeros de fontes renovááveis biodegradveis biodegradááveis?veis?
Não necessariamente! Não necessariamente!
Podem ou não podem ser biodegradPodem ou não podem ser biodegradááveis!veis!
2828
2929
NormalizaNormalizaççãoão
Como saber se o plComo saber se o pláástico stico éé biodegradbiodegradáável?vel?
-- Europa Europa »» EM EM -- 13.432 13.432 90% do carbono contido no produto transforma90% do carbono contido no produto transforma--se em COse em CO22
-- Estados Unidos Estados Unidos »» ASTM ASTM -- D400 ; ASTM D400 ; ASTM -- D6868D686860% da biodegrada60% da biodegradaçção em 180 diasão em 180 dias
-- Brasil Brasil »» NBR 15.448NBR 15.448--1 1 (Terminologia)(Terminologia) e e -- NBR 15.448NBR 15.448--2 2 (Biodegrada(Biodegradaçção e ão e CompostagemCompostagem)"Embalagens Pl)"Embalagens Pláásticas sticas
DegradDegradááveis e/ou Renovveis e/ou Renovááveis" veis"
3030
NormalizaNormalizaççãoão
"Embalagens Pl"Embalagens Pláásticas Degradsticas Degradááveis e/ou Renovveis e/ou Renovááveis" veis"
NBR 15.448NBR 15.448--1 (Terminologia) e 1 (Terminologia) e
NBR 15.448NBR 15.448--2 (Biodegrada2 (Biodegradaçção e Compostagem)ão e Compostagem)
O objetivo da norma O objetivo da norma éé o de especificar os requisitos e os mo de especificar os requisitos e os méétodos todos
de ensaio para determinar a compostabilidade de embalagens de ensaio para determinar a compostabilidade de embalagens
plpláásticas, visando a revalorizasticas, visando a revalorizaçção de resão de resííduos pduos póóss--consumo, por consumo, por
meio de apontamento das caractermeio de apontamento das caracteríísticas de biodegradasticas de biodegradaçção ão
aeraeróóbia seguida da desintegrabia seguida da desintegraçção e impacto no processo de ão e impacto no processo de
compostagem, e define os termos tcompostagem, e define os termos téécnicos referentes a cnicos referentes a
embalagens plembalagens pláásticas degradsticas degradááveis e/ou de fontes renovveis e/ou de fontes renovááveis. veis.
3131
BiodegradBiodegradááveisveis
3232
BiodegradBiodegradááveisveis
Fonte: Planeta Sustentável
3333
BiodegradBiodegradááveisveis
Cartões de crCartões de créédito feitos de PHAdito feitos de PHAEmbalagem para o aEmbalagem para o açúçúcar car NativeNative -- 99% Biodegrad99% Biodegradáávelvel
Sacolas de lixo biodegradSacolas de lixo biodegradááveis do pão de aveis do pão de açúçúcarcar Natura, linha Natura, linha EkosEkos 28 dias decompõe28 dias decompõe--se na naturezase na natureza
3434
Pesquisa Pesquisa EcomarketingEcomarketing
Integrantes do setor de plIntegrantes do setor de pláástico responderam a uma stico responderam a uma
pesquisa promovida pepesquisa promovida peçça revista Pla revista Pláásticos em Revista e sticos em Revista e
Destaque Pesquisa & Marketing em junho de 2007. Destaque Pesquisa & Marketing em junho de 2007.
Não houve tratamento estatNão houve tratamento estatíístico para as amostras e nos stico para as amostras e nos
deu um referencial do setor deu um referencial do setor
3535
3636
3737
LinksLinks
TheThe BiodegradableBiodegradable ProductsProducts InstituteInstitute
http://www.bpiworld.org/http://www.bpiworld.org/
BioEnvironmentalBioEnvironmental PolymerPolymer SocietySociety (BEPS)(BEPS)
http://www.beps.org/http://www.beps.org/
BioCycleBioCycle MagazineMagazine
http://www.jgpress.com/biocycle.htmhttp://www.jgpress.com/biocycle.htm
BiomaterBiomater
http://www.biomater.com.br/http://www.biomater.com.br/
Artigo: Artigo: A revoluA revoluçção do bioplão do biopláástico brasileirostico brasileirohttp://www.wharton.universia.net/index.http://www.wharton.universia.net/index.cfmcfm??fafa==viewArticle&idviewArticle&id=1704&=1704&languagelanguage==portugueseportuguese
AssociaAssociaçção Brasileira da Indão Brasileira da Indúústria de Embalagens Plstria de Embalagens Pláásticas Flexsticas Flexííveisveis
http://www.abief.com.brhttp://www.abief.com.br
3838
Fim desse mFim desse móódulodulo
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PlPláásticos biodegradsticos biodegradááveis veis