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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA PROCESSOS QUÍMICOS INDUSTRIAIS PROFESSOR DR. JOSÉ HILUY Maria do Socorro Teotônio Maxwell Lima Maia PETROQUÍMICA I Polietileno (PE), Politeraftalato de Etileno (PET) e Policloreto de Vinila (PVC) Fortaleza - CE 2016 2 Sumário 1. INTRODUÇAO ........................................................................................................ 3 2. HISTORICO DOS POLIMEROS ............................................................................. 4 3. INTRODUÇÃO AOS POLIMEROS ........................................................................ 7 3.1. Refinaria e cadeia petroquímica......................................................................... 7 3.2. Polímeros e suas classificações .......................................................................... 8 4. FORMAÇÃO DO PE .............................................................................................. 12 5. FORMAÇÃO DO PVC ........................................................................................... 14 6. FORMAÇAO DO PET ........................................................................................... 16 7. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E TRANSFORMAÇÃO DOS PRODUTOS POLIMÉRICOS ............................................................................................................. 17 7.1. Produção das resinas ........................................................................................ 17 7.2. Preparação dos plásticos .................................................................................. 19 7.3. Fabricação dos semimanufaturados ................................................................. 20 8. ECONOMIA MUNDIAL ....................................................................................... 22 9. ECONOMIA NO BRASIL ..................................................................................... 23 10. RESIDUOS SÓLIDOS E RECICLAGEM ......................................................... 25 11. GARGALOS DA PRODUÇAO E ROTAS ALTERNATIVAS ......................... 28 12. CONCLUSÃO ..................................................................................................... 29 13. BIBLIOGRAFIA ................................................................................................. 30 3 1. INTRODUÇAO Este trabalho vem mencionar a pesquisa feita sobre os processos químicos dos polímeros. Ressaltando a evolução histórica, ao processamento do petróleo nas refinarias, a cadeia petroquímica, as classificações dos polímeros, as etapas dos processos químicos de produção, o domínio econômico mundial e brasileiro, bem como os impactos ambientais e os gargalos atuais no combate a reduzir os impactos através da reciclagem e da reutilização. Nos dias de hoje, o plástico é considerado essencial para o progresso da humanidade. O aperfeiçoamento das tecnologias de transformação viaja na mesma intensidade da história dos polímeros. 4 2. HISTORICO DOS POLIMEROS A utilização de macromoléculas como a celulose já é abordada há bastante tempo pela humanidade, desde a época do Antigo Egito. A celulose é a matéria prima formada a partir das paredes celulares dos vegetais. Os povos eram conhecedores dos tecidos como linho, algodão, seda e lã. Naquela época existia uma grande dificuldade em acha-los, também havia dificuldade para exportação devido aos conflitos, a demora nas navegações. Com a escassez da matéria prima e inspirados no trabalho de Reaumur, um físico criador de um termômetro, alguns cientistas da época começaram a testar as sínteses de alguns materiais naturais. Sabia-se que a celulose é insolúvel em água e em solventes orgânicos habituais de laboratórios, mas que se dissolvia em algumas soluções ácidas e básicas. Sua composição química é um hidrato de carbono, parente do açúcar e do amido e reagindo como um álcool. Em forma quase pura é extraída das fibras do algodão, mas qualquer vegetal a contém: folhas de capim, cascas de árvores, bagaço de cana. Estruturalmente, a celulose é uma dessas moléculas encadeadas e polimerizadas, como a borracha natural. Entre 1840-1850 John Mercer, estampador inglês, mergulhando panos de algodão num banho de soda cáustica, criou o algodão mercerizado, mais suave ao tacto e mais fácil de tingir. Assim, isso impulsionou os cientistas a começaram a fazer inúmeras sínteses em laboratórios utilizando-se de várias moléculas naturais. Em 1846, o químico Schönbein, tratou o algodão com ácido nítrico e produziu a nitrocelulose, o chamado algodão-pólvora. Tal descoberta impulsionou o inglês Alexander Parker, em 1855, a analisar a nitrocelulose e a canfora em solução alcoólica, cujo material orgânico foi chamado de parkesina. Quando aquecido ele poderia ser moldado de diferentes formas, mas quando esfriava observava-se que endurecia e não se deformava, essa foi a primeira polimerização do plástico sintético. Em 1835 Justus Von Liebig trabalhando com seus alunos fez a reação do 1,2-dicloroetano com hidróxido de potássio em solução alcoólica e observou a formação de um gás a temperatura ambiente com ponto de ebulição de -13,8 ° C, que Figura 1: Parkesina. Figura 2: Justus Von Liebig 5 denominou de cloreto de Vinila. Esse estudo foi continuado em 1872 por Baumann, ele detalhou que em ampolas seladas contendo Cloreto de Vinila quando expostas a luz solar passavam de gás para um sólido de coloração branca, chamado de Monômero de Cloreto de Vinila, MVC. Além dos tecidos sintéticos, outros fatores também impulsionaram essas primeiras sínteses. Até então, tais objetos como pentes, botões, objetos de enfeites e jogos, como as bolas de bilhar eram fabricadas a partir de dentes, de cascos e de chifre dos animais. Nos Estados Unidos e parte da Europa havia muitas jogatinas, com o aumento do preço do marfim e a ameaça a população de elefantes, essas casas de jogos sofreram um forte abalo e com isso houve a necessidade de substituir esses materiais. Esse foi o pontapé inicial para a corrida sintética. Em 1907 Baekeland, químico belga, trabalhando em pesquisas sobre plásticos descobriu como controlar a reação que deu origem ao fenol formaldeído, esta foi a primeira resina sintética quimicamente estável e resistente ao calor, que chamou de baquelita. Em 1912, Fritz Klatte, alemão, estudando os procedimentos de formação do cloreto de Vinila descobriu que, por meio da chamada rota do acetileno, poderia reagir o eteno com o cloreto de hidrogênio e formar o MVC, mais a frente adicionou ao MVC alguns aditivos e iniciadores do tipo peróxidos orgânicos dando origem ao Polímero Policloreto de Vinila (PVC). Algumas dificuldades foram encontradas, tais como, a instabilidade térmica e a falta de equipamentos para processar o PVC. Figura 4: estrutura molecular do PVC Figura 3: Fenol Formaldeído 6 Em 1928 Ziegler e Nafta, contribuíram com a descoberta de catalizadores a base de uma série de compostos organometálicos e sais baseados principalmente em chumbo, misturando o PVC com esses catalisadores o que tornou altamente flexível e estabilidade ao calor. Em 1935 Fawcett e Gibson, britânicos, criaram uma forma sólida de polietileno, PE, que foi usado comercialmente para isolar cabos de radar durante a Segunda Guerra Mundial. Em 1953, Ziegler e Holzkamp inventaram o polietilenode alta densidade. Dois anos depois, o PEAD foi produzido como tubo, rendendo a Ziegler o Nobel. No período da Segunda Guerra Mundial houve uma crise no setor têxtil que ainda era muito dependente das fibras naturais e essa falta impulsionou a produção em larga escala. Os ingleses Whinfield e Dickson sintetizaram o ácido tereftálico e o etileno glicol, formando o poliéster, o PET, um polímero termoplástico que constitui tanto fibras de algodão sintético como embalagens de bebidas. Após isso estourou, um bum, na fase petroquímica dos polímeros, onde o consumo dos produtos passou a se popularizar entre os tecidos sintéticos, no ramo alimentício, nos segmento automobilístico e na construção civil. Com a introdução dos plásticos no mercado mundial, novas demandas foram surgindo, como produtos descartáveis, artigos para o lazer, eletroeletrônicos entre outros. No Brasil surgiram algumas Associações como a ABIPLAST (Associação Brasileira da Indústria dos Plásticos) que representam o setor no país incentivando a novas tecnologias, processos e a pesquisa de produtos com foco na sustentabilidade. Odebrecht foi a primeira multinacional brasileira que iniciou no setor petroquímico a partir da compra de 33% da Companhia Petroquímica Camaçari (CPC). O surgimento da BRASKEM foi com a integração das empresas como Copene, OPP, Trikem, Proppet, Nitrocarbono e Polialden e outras que se uniram a Odebrecht, fortalecendo o mercado e atualmente o grupo é líder na América Latina com bases Figura 5: Ziegler e Natta Figura 6: Vista da Petroquímica BRASKEM 7 operacionais no Brasil, Argentina e Estados Unidos. O surgimento do Instituto do PVC, 1997, representando a união de todos os segmentos da cadeia produtiva do PVC. 3. INTRODUÇÃO AOS POLIMEROS 3.1. Refinaria e cadeia petroquímica O petróleo é composto por uma mistura complexa de hidrocarbonetos, que ao ser extraído, vem cheio de impurezas que são separadas por meios de processo físicos. Esses processos de separação física ocorrem nas próprias plataformas de petróleo ou o petróleo é transportado até a uma unidade de refinaria. Nas refinarias, o petróleo passa por um ciclo de refino antes de ir para uma indústria petroquímica. No ciclo de refino, há três processos básicos: Destilação: Onde ocorrem os processos de separação dos derivados. Temperaturas variando de 50°C no topo da torre de destilação e de 400°C no fundo da torre de destilação são usadas para separar os subprodutos do petróleo. A torre é dividida em pratos e cada prato coleta um determinado subproduto do petróleo. Conversão: Nesse processo, as partes pesadas e de menor valor do petróleo são transformadas em moléculas menores, dando origem a derivados mais nobres, aumentando o aproveitamento do petróleo. Tratamento: processo que adequam os derivados á qualidade exigida pelo mercado. Depois desse ciclo os derivados são transportados até uma indústria petroquímica, que normalmente ficam próximas às refinarias. 8 Figura 7: Fluxograma do refino de petróleo A cadeia petroquímica é extremamente longa e diferenciada, em seus produtos e também nos elementos econômicos. As centrais petroquímicas recebem o gás natural e a nafta para transforma-los em produtos poliméricos finais que serão inseridos em produtos sofisticados. Figura 8: Cadeia petroquímica 3.2. Polímeros e suas classificações Esses produtos poliméricos são compostos por polímeros que são macromoléculas formadas por unidades menores e de baixa massa molar, chamados de monômeros. Mas nem todos os compostos de baixa massa molar podem gerar P ET R Ó LE O DESSALINIZAÇÃO PRÉ-FLASH ESTABILIZAÇÃO GLP NAFTA GASOLINA NAFTA LEVE INDUSTRIA PETROQUÍMICA NAFTA MÉDIA FORNO DESTILAÇÃO ATMOSFERICA NAFTA PESADA QUEROSENE DIESEL LEVE DIESEL PESADO DESTILAÇÃO Á VÁCUO GASÓLEO LEVE GASÓLEO PESADO ASFALTO 9 polímeros. Para isso é necessário que os monômeros sejam capazes de combinarem entre si através de seus pontos reativos (um grupo funcional reativo ou duplas ligações reativas). Figura 9: Monômeros com grupos funcionais ativos Figura 10: Monômeros com duplas ligações reativas Figura: monômeros com duplas ligações reativas. Os polímeros podem ser formados por polimerização de adição, formada pela junção de monômeros todos idênticos entre si, ou por polimerização de condensação, formado pela junção de dois ou mais monômeros distintos entre si. Os polímeros podem ser unidos em dois tipos: - Homopolímeros, que são unidos pelo mesmo tipo de monômeros como o PE e o PVC. - Copolímeros, que são unidos pelos diferentes tipos de monômeros como o PET. 10 Figura 11: Homopolímeros e copolímeros Os polímeros podem ser naturais ou sintéticos. Os naturais tem sua matéria prima a partir de animais, como por exemplo, a seda, e em maior parte dos vegetais, como por exemplo, a celulose, o amida, etc. Já os sintéticos são os apresentados com maior enfoque nesse trabalho, os sintetizados em laboratório. Quanto à classificação, os polímeros podem ser: - Termofixos, não podem ser remoldados pelo aquecimento, eles são moldáveis até certo estagio do processamento, bem como até uma temperatura, mas ao final torna-se um sólido rígido difícil de ser reciclados, exemplos UP, PF, EP. - Termoelásticos, estes são mais resistentes à variação de temperatura, no caso são as borrachas sintéticas, como por exemplo, o PUR. - Termoplásticos, são aqueles que podem ser remoldados, amolecem quando aquecidos, esse processo pode ser repetido inúmeras vezes, com um mínimo de degradação em sua estrutura. Quanto as Estruturas dos Termoplásticos, podem ser: - Semicristalino de cadeias lineares, como PP, PE, PET. - Amorfos de cadeias ramificadas, como PC, PS, PVC. 11 Figura 13: Classificação dos polímeros P LÁ ST IC O S TERMOPLÁSTICOS SEMICRISTALINOS PP PE PET AMORFOS PC PS PVC TERMOFÍXOS UP PF EP TERMOELASTICOS PUR Figura 12: Termoplásticos amorfos e cristalinos 12 4. FORMAÇÃO DO PE O PE (Polietileno) é formado a partir de monômeros de etileno C2H4, constituído basicamente por carbono e hidrogênio, através da polimerização de adição. Figura 14: Reação de polimerização do eteno É semicristalino, flexível, translúcido, inflamável, possui maior resistência a impactos e dependendo das condições reacionais e do catalisador pode ser obtido polietileno de alta ou de baixa densidade. Pode ser produzido em variadas densidades e temperaturas, fator determinante para especificação dos produtos. São leves e atóxicos podendo entrar em contato com os alimentos e produtos farmacêuticos sem transmitir sabor ou odor. Abaixo as características dos dois principais tipos de Polietileno (Polietileno de Baixa Densidade – PEBD e o Polietileno de Alta Densidade – PEAD). PEBD PEAD Tipos de polimerização RADICAIS LIVRES COORDENAÇÃO Pressão da polimerização (atm.) Alta 1000-3000 Baixa 1-30 Temperatura reacional (°C) Alta 100-300 Baixa 50-100 Tipo de cadeia Ramificada - Linear - DENSIDADE (g/cm 3 ) Baixa 0,91-0,94 Alta 0,94-0,97 Cristalinidade (%) Baixa 50-70 Alta Até 95 Tm (°C) Baixa 110-125 Alta 130-135 Tabela 1: Características e comparações entre PEAD e PEBD 13 Dependendo das condições do meio reacional e do sistema catalítico empregados na polimerização, cinco tipos diferentes de polietileno podem ser produzidos: Polietileno de Alta Densidade – PEAD Polietileno de BaixaDensidade – PEBD Polietileno Linear de Baixa Densidade – PELBD Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular – PEUAPM Polietileno de Ultra Baixa Densidade - PEUBD Figura 15: Produtos fabricados a partir de vários tipos de polietileno Existem dois tipos de catalisadores Ziegler-Natta, os do tipo Convencionais que partem de vários sítios ativos tornando a dispersão do sistema catalítico heterogêneo e possibilitando um menor rendimento. Já os catalisadores Metalocênicos, são capazes de produzir resinas etilênicas com propriedades diferenciadas, devido ao fato de que a incorporação e a dispersão do sistema catalítico são homogêneas e uniformes, aumentando assim o rendimento. Figura 16: Estrutura dos catalizadores 14 5. FORMAÇÃO DO PVC O PVC (Poli Cloreto de Vinila) é formado pelo processo de polimerização de adição. É constituída de etileno e cloro, a reação química é feita através do etileno, origem do petróleo, e do cloro, origem das salmouras. Ambos em fase aquosa produzem o Dicloroetano (DCE), monômero do Cloreto de Vinila, este insolúvel. Após serão adicionados os variados tipos de aditivos para formação do Policloreto de Vinila, PVC, um sólido branco, fino e inerte. É o único dos polímeros que não é 100% originário do petróleo. A partir da Salmoura pelo processo de eletrólise obtém-se o cloro e a partir do petróleo obtém-se o Eteno, onde a composição é de 57% e 43% respectivamente na resina do polímero. Figura 17: rota de produção do PVC Os tipos de PVC: - Rígido tem característica básica a dureza e a tenacidade podendo conter em suas formulações, aditivos que melhoram as suas propriedades, entre elas a baixa inflamabilidade, grande resistências à corrosão, bom isolante elétrico e térmico. - Flexível é facilmente moldável devido a adição de plastificante a resina, porém de baixa resistência química. Figura 18: Tubos de PVC Figura 19: Cabos e fios de PVC 15 - Plastisol e Organosol são resinas específicas para a pasta. O plastisol pode ser definido como o produto da dispersão da resina vinilíca em líquido constituído exclusivamente por plastificantes, já no Organosol, parte do líquido é constituída de solventes orgânicos. São resistentes à água, óleos, fungos, ataque químico e intemperismo. Gráfico representativo do tempo de vida útil dos materiais plásticos: Figura 21: tempo de vida útil do PVC Figura 20: Plastisol e Organosol 16 6. FORMAÇAO DO PET O PET (Poli Tereftalato de etileno) é um polímero poliéster termoplástico formado pela reação de condensação entre o etileno glicol e o ácido tereftalato. Sua reação é uma esterificação direta entre um ácido e um álcool. Figura 22: Reação de formação do PET As principais características do PET são a baixa densidade, a transparência, o brilho, bom desempenho em diferentes designs, a segurança, a facilidade de moldagem, além de proporcionar alta resistência mecânica. Suas principais utilizações são na produção de fibras têxteis e de embalagens de bebidas. O PET é um dos mais recentes materiais para embalagem. Embora seja largamente utilizada em todo o mundo para a fabricação de embalagens, notadamente garrafas para bebidas carbonatadas (refrigerantes, águas com gás, cervejas, etc.), têm várias outras utilidades, sendo encontrada em diversos segmentos de mercado. Figura 23: Tipos de aplicações do PET 17 7. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E TRANSFORMAÇÃO DOS PRODUTOS POLIMÉRICOS Podemos dividir os processos de fabricação dos produtos poliméricos em três grandes etapas: Produção das resinas, preparação dos plásticos e fabricação dos semimanufaturados. 7.1. Produção das resinas Nessa etapa são misturados os monômeros para produção dos polímeros intermediários, as resinas. Essas resinas podem ser processadas de quatro métodos: Em massa, em solução, em suspensão ou em emulsão. Polimerização em massa Consiste em adicionar o monômero ao iniciador. A reação se inicia com o aquecimento, podendo ser verificada pelo aumento da viscosidade do meio. A grande vantagem deste arranjo é um produto final livre de qualquer impureza. Por outro lado, sua desvantagem é a dificuldade de se controlar a temperatura, pois sendo a reação de polimerização exotérmica, tem-se uma grande geração de calor, o que pode gerar pontos quentes dentro do reator, que instabilizará o crescimento da cadeia, aumentando a velocidade de término. A morte prematura das cadeias leva a formação de um polímero com uma distribuição larga de massa molar. Polimerização em solução Consiste em adicionar um solvente ao monômero e ao iniciador, para que possa controlar a temperatura e evitar o problema no caso descrito anteriormente. No início, todos os componentes (monômero, iniciador e solvente) devem ser solúveis entre si. Com o decorrer da reação, tem-se a formação do polímero, que pode ou não ser solúvel no meio. Caso seja solúvel, o produto final é uma solução do polímero no solvente, normalmente sendo empregada como tal. Caso o polímero seja insolúvel no solvente, tem-se a polimerização em lama ou com precipitação. Neste caso, o polímero é separado, seco, granulado e utilizado. Com isso, a escolha do solvente é muito importante. Industrialmente este é o arranjo físico usado para a polimerização das poliolefinas, podendo ser utilizado o próprio monômero com solvente. 18 Polimerização em suspensão Como o uso de solventes é economicamente desinteressante, desenvolveu-se uma terceira técnica de polimerização, onde se emprega a água como meio de transferência de calor. O iniciador é previamente dissolvido no monômero, e esta mistura adicionada água. Um agente de suspensão também é adicionado e inicia-se a agitação. Esta dispersará o monômero na forma de pequenas gotas por todo o volume, mantendo-as estáveis pela ação do agente de suspensão que envolve cada gota, evitando a coalescência delas entre si. Com o aumento da temperatura, tem-se o início da polimerização de modo individualizado, em cada uma das gotas. O calor gerado é facilmente retirado pela água, mantendo todo o sistema com uma temperatura controlada. O produto final são pérolas (ou contas) na dimensão de 0,01 a 1 mm (10 a 1000 mícrons), que são separadas, lavadas, secas e empregadas. Polimerização em emulsão Outra maneira de manter um líquido orgânico (monômero) disperso em água ocorre com o uso de um agente emulsificante (sabão). Adiciona-se um sabão à água e promove-se uma forte agitação. As moléculas de sabão vão formar miscelas com as pontas hidrófobas viradas para dentro e as pontas hidrófilas para fora. Ao se adicionar o monômero, parte dele fica na forma de gotas, mas parte irá penetrar nas miscelas (região hidrófoba). Adicionando-se um iniciador solúvel em água, a polimerização nas gotas é evitada, mas esta vai ocorrer nas miscelas. Com a formação de polímero nas miscelas e consequente redução da concentração de monômero, aparecerá uma pressão osmótica forçando mais monómero a sair das gotas e imigrar para as miscelas, dando continuidade a polimerização. 19 Figura 24: Tipos de produção de resinas 7.2. Preparação dos plásticos Tipos de Aditivos A utilização de aditivos no processo da preparação da resina é de fundamental importância, pois determina as características especificas. Compete aos aditivos melhorar as características físico-químicas e facilitar o processamento tornando as resinas mais bem adaptadas a fim gerar melhor rendimento. Processo que necessita de alguns cuidados, pois os aditivos ao invésde auxiliar podem modificar ou anular o efeito desejado da tal resina. Um exemplo a ser considerado é a resina atóxica se for adicionada compostos de chumbo, por falta de cuidado no manuseio, passará a ser tóxica. Os tipos de aditivos usados com bastante frequência são: lubrificantes, estabilizantes, antioxidantes, plastificantes, cargas, antiestaticos, iniciadores de polimerização, fungicidas, bactericidas e muitos outros. Os lubrificantes auxiliam no fluxo do composto dentro do equipamento evitando a degradação durante a fusão. Eles agem de forma interna diminuindo o atrito e a viscosidade melhorando o fluxo em cadeias curtas e de forma externa aumentando o ponto de fusão nas cadeias longas. Ésteres e ácidos graxos são os mais comuns nessa etapa. 20 Os estabilizantes auxiliam o aumento do grau da temperatura, diminuindo a instabilidade das cadeias impedindo a degradação da resina expostos ao calor e/ou a luz UV. Os estabilizantes podem ser do tipo primário que são os sais de chumbo, sabões de Cálcio, de Zinco, de Cadmio, de Bário, fosfitos e organocompostos de estanho. Já os do tipo secundário derivam da epoxidação dos óleos vegetais insaturados e ésteres sintéticos de ácidos graxos. Os antioxidantes evitam ou retardam a degradação causada na maioria das vezes pela oxidação de suas cadeias tanto no processo de fabricação, estocagem e uso. Para ação em longo prazo são de origem fenólica, de ação de proteção durante a fabricação são derivam dos fosfitos, os de ação conjunta são os tioésteres. Os plastificantes permitem maior flexibilidade reduzindo as forças de atração. Eles agem como solvente de diferentes intensidades. Normalmente são adicionados aos compostos rígidos para conferir maior flexibilidade. Devido a facilidade de fabricação e ao tipo da matéria prima são produzidos nas grandes fabricas de tintas. É composto de isobutanol, álcool amilico, anidro ftálico, dentre outro. 7.3. Fabricação dos semimanufaturados De acordo com a utilização, os produtos poliméricos podem ser processados por uma extrusora, por sopro ou por injeção. Processamento por extrusão É um processo de fabricação contínua de um semimanufaturado. A extrusora é um componente padrão em todas as instalações e processo baseados em extrusão. Ela tem como função produzir um fundido homogêneo do plástico alimentado utilizando uma pressão necessária. A extrusora é composta por um funil, onde se faz a alimentação com as resinas, por um parafuso (rosca), que exerce várias funções como, puxar, transportar, fundir e homogeneizar, e por um cilindro, onde possuem um sistema de aquecimento e as ranhuras longitudinais que proporcionam o transporte do material fundido. 21 Figura 25: Esquema de uma extrusora Processamento por sopro É o processo de fabricação de produtos termoplásticos vazados, por exemplos, garrafas, tanques de veículos, sacos e etc. Para esse processo, além da extrusora, são necessárias uma ferramenta de sopro, uma estação de sopro e um molde. Figura 26: Instrumentos de sopro Processamento por injeção É o processo em que a matéria-prima é transformada em peça pronta em uma única etapa podendo ser fabricadas peças desde miligramas até quilogramas. O processo se resume em fundir as resinas, homogeneizar, transportar e injetar no molde. O molde 22 recebe e distribui o fundido, modela o fundido na forma da peça, resfria o molde e desmolda. Figura 27: Esquema de uma injetora 8. ECONOMIA MUNDIAL As principais produtoras no mundo, e como sempre a China que contribui sozinha com 24,8% e a Europa que contribui com 20% no PIB no setor de plásticos. Esse fator é devido a grande capacidade desses países/blocos econômicos deterem de maquinários de ponta e de capital para investimentos em pesquisas inovadoras gerando uma alta agregação de valor no produto final. Figura 28: Gráfico de países/blocos econômicos produtores de plásticos 23 9. ECONOMIA NO BRASIL O modelo de crescimento econômico no setor dos plásticos tem gerado um forte valor agregado aos produtos mais modernizados e exigidos no mercado, a maior parte deles está mais presentes nos setores da construção civil e automobilístico. Antes os plásticos substituíram produtos mais simples como pentes, botões e objetos de enfeites, considerados objetos de baixo custo. Com a implantação da cadeia petroquímica no Brasil, a expansão de mercado e o desenvolvimento econômico impulsionaram as pesquisas e inovações nesse campo. Entretanto alguns dos polímeros produzidos e consumidos no Brasil são commodities ou pseudo-commodities, tais como PE, PVC e PET. É Vantajosa a produção e adequado para atender às necessidades básicas, tais como habitação, saneamento, suprimento de água e área médica. Principais Resinas Consumidas no Brasil: Figura 29: Resina consumidas no Brasil Evolução do Mercado Brasileiro das Resinas Termoplásticas: Tabela 2: Evolução de mercado dos Polietilenos PET 10% PEBDL 11% PEBD 14% PVC 19% PEAD 17% PP 29% Resinas Termoplásticas PET PEBDL PEBD PVC PEAD 24 Tabela 3: evolução de mercado do PVC Tabela 4: Evolução de mercado do PET Como podemos observar pelas tabelas quanto ao PE e ao PET houve um decréscimo na produção devido ao aumento da reciclagem dos mesmos. Já o PVC pela sua dificuldade de reciclar e o aumento na demanda da construção civil houve o aumento na produção. 25 10. RESIDUOS SÓLIDOS E RECICLAGEM Segundo estimativas do Programa das nações Unidas para o Meio Ambiente (Pnuma), o lixo mundial deve ter um aumento de 1,3 bilhões de toneladas para 2,2 bilhões de toneladas, diariamente, até o ano de 2025. Já no Brasil, cerca de 250 mil toneladas de lixo são produzidas diariamente. Veja a composição do lixo no Brasil. Figura 30: Composição do lixo brasileiro Para reduzir essas quantidades de lixo produzidas, alguns desses materiais são reciclados. Diversos produtos e embalagens feitos com material plástico apresentam algum símbolo que indica que eles são recicláveis. No geral, a reciclagem dos produtos plásticos descartados consiste de três processos: coleta e separação, revalorização e transformação. Na coleta e separação, os resíduos coletados são separados de acordo com o seu material. Na etapa de revalorização, o material separado passa por um processo que faz com que volte a ser matéria-prima. Na etapa de transformação, o material transformado em matéria-prima volta a ser produto. lixo organico 52% papel e papelão 26% plásticos 3% metais 2% vidros 2% outros 15% composição do lixo brasileiro 26 Veja alguns exemplos de produtos transformados após a reciclagem: Resinas recicladas Produtos produzidos após a reciclagem PEBD/PEAD Envelopes, sacos, sacos para lixo, tubulação para irrigação. PVC Mangueiras para jardim, tubulação de esgotos, cones de tráfegos, cabos. PET Fibras para carpete, tecidos, vassouras, embalagens de produtos de limpeza, acessórios diversos. Tabela 5: Tipos e produtos produzidos a partir da resina Os plásticos podem ser reciclados em três processos: a reciclagem mecânica, a reciclagem química e a reciclagem energética. A reciclagem mecânica consiste em transformar os plásticos oriundos de sobras industriais ou pós-consumo em pequenos grânulos utilizados como matéria-prima de outros produtos. Não necessita de uma triagem minuciosa. Figura 31: Esquema de reciclagem mecanica 27 A reciclagemquímica consiste em reprocessar os plásticos para transformar em materiais petroquímicos básicos. Para isso requer uma triagem minuciosa. Figura 32: Esquema de reciclagem química A reciclagem energética consiste na tecnologia que transforma os resíduos plásticos em energia térmica e elétrica, aproveitando, por meio da incineração, o poder calorífico armazenado neles. Figura 33: Esquema de reciclagem energética 28 11. GARGALOS DA PRODUÇAO E ROTAS ALTERNATIVAS Devido ao aumento do preço do petróleo, por ser uma matéria prima não renovável e com aumento na demanda de produtos plásticos, surgiu a necessidade de se buscar novas fontes de substituição na produção desses produtos. Como exemplo o PE pode ser obtido a partir do bagaço da cana de açúcar, o chamado PE verde. Esse tipo de produção é chamado de verde pelo fato de ser uma matéria prima renovável e por capturar o CO2 do ambiente evitando que os gases tóxicos se acumulem na atmosfera. Abaixo o fluxograma da Rota Alternativa do PE Figura 34: Rota alternativa do PE Numa tentativa de aumentar suas vendas a BRASKEN lançou o selo verde em suas embalagens para promover a sua preocupação com meio ambiente. Figura 35: Selo verde 29 12. CONCLUSÃO Podemos concluir com esse estudo de pesquisa que para a produção de uma simples embalagem de plásticos é necessário passar por rotas complexas de produção. Há grandes exigências de maquinários modernos e de pesquisas cientificas alternativas no campo. Cada produto exige uma especialidade, o que encarece o setor produtivo. Vale a pena ressaltar que a geração verde não é tão simples o quanto parece, pois há uma dificuldade na reciclagem já que reciclar não é mais barato do que produzir. Uma rota alternativa atual é a conscientização do reaproveitamento e substituição desses produtos por parte dos consumidores. 30 13. BIBLIOGRAFIA https://blogdoplastico.wordpress.com/category/resinas/polietileno/ http://www.institutodopvc.org http://www.cebrasse.org.br/noticias.php?id_noticia=1903 http://ambientes.ambientebrasil.com.br/residuos/reciclagem/reciclagem_de_pet_no_ brasil.html http://www.mundoeducacao.com/quimica/polimero-pet.htm http://pelicano.ipen.br/PosG30/TextoCompleto/Edvaldo%20Luis%20Rossini_D.pdf http://www.portalresiduossolidos.com/reciclagem-de-plasticos-polimeros/ Greif Michaeli; Vosseburger Kaufmann. Tecnologia dos plásticos: PVC. Reimpressão/ tradução 2010. São Paulo: ed.Edigar Blucher
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