O polietileno é um dos polímeros mais utilizados na sociedade atual devido à sua versatilidade de aplicação, durabilidade e baixo custo de produção. Venha conhecer as diferentes maneiras de fabricar esse termoplástico essencial ao mundo moderno.
Neste conteúdo abordaremos:
- Polietilenos de Alta Densidade (HDPE) VS Baixa Densidade (LDPE)
- Diferentes processos de polimerização
- Matérias-primas para obtenção do etileno
- Rotas sustentáveis emergentes
Polietilenos de Alta Densidade (HDPE) VS Baixa Densidade (LDPE)
Antes de estudar as diversas rotas para a produção desse polímero, é de extrema importância conhecer os 2 principais tipos de polietilenos. Cada um possui propriedades que os diferenciam, demandam tratamentos específicos, dão ao produto final características contrastantes e fazem com que os fins para quais cada tipo podem ser utilizados sejam diferentes.
O LDPE é conhecido por sua flexibilidade, transparência, facilidade de processamento, capacidade de formar películas finas, boa resistência química e temperatura de fusão entre 105-115ºC. Essas características são devido à estrutura molecular altamente ramificada que esse composto apresenta, fazendo com que ele seja ideal para fabricação de embalagens flexíveis e sacolas de supermercado, mas não possa ser aplicado em situações que demandam maior resistência à tração. Já o HDPE possui em sua estrutura molecular poucas ou nenhuma ramificação, dessa forma, é um composto mais compacto que se destaca por sua rigidez e durabilidade, já que oferece maior resistência mecânica e química, além de sua temperatura de fusão ser ligeiramente maior (120-130ºC).
Diferentes processos de polimerização
O Polietileno é produzido através da polimerização do hidrocarboneto eteno, mais conhecido como etileno (C₂H₄). Entretanto, esse processo pode ser realizado de diversas maneiras, cada uma com suas especificidades em relação à eficiência, custo, produto desejado e impacto ambiental.
Polimerização por Radical Livre
Aplicada para a obtenção de LDPE, baseia-se na decomposição térmica de peróxidos para formação de radicais livres, responsáveis pelas reações que darão origem à cadeia polimérica. Embora seja uma das rotas mais antigas e amplamente empregadas, só ocorre sob condições de alta temperatura (200-300ºC) e pressão (1000-3000 bar).
Polimerização Ziegler-Natta
Significou um grande avanço dentro da produção de polietilenos, pois permitiu a formação de HDPE, além de poder operar em condições de pressão e temperatura mais amenas. O Ziegler-Natta é um catalisador, originado de reações entre compostos de titânio e alumínio, responsável por promover o desenvolvimento das cadeias lineares de polietileno, ou seja, não ramificadas.
Polimerização por Metaloceno
Trata-se da tecnologia mais recente dentro do ramo, pois esse catalisador permite que as reações ocorram de forma controlada. Dessa forma, é possível produzir polietilenos de características específicas e propriedades finais pré-determinadas.
Matérias-primas para obtenção do etileno
Para a produção de polímeros, a indústria ainda apresenta forte dependência de combustíveis fósseis, já que essas rotas são muito eficientes, geram um grande volume de produto e apresentam maturidade tecnológica. No caso do etileno, podemos extraí-lo tanto do nafta (derivado do petróleo), quanto do gás natural, ambos processos de craqueamento a vapor em grandes fornos. Ambas as opções resultam em grande impacto ambiental devido à liberação de gases do efeito estufa e danos causados pela extração.
Para o polietileno, o bioetanol tem se provado uma alternativa muito promissora, pois pode ser um processo neutro em carbono e já apresenta resultados expressivos dentro da indústria. Geralmente, utilizamos microrganismos para promover a fermentação das mais diversas fontes de biomassa como, por exemplo, cana-de-açúcar, que serão, então, desidratadas em presença de um catalisador ácido (como óxido de alumínio) para obter o etileno originário do etanol.
Rotas sustentáveis emergentes
Processos sustentáveis e métodos produtivos que não agridem o meio ambiente estão cada vez mais se destacando dentro do mercado. Nesse contexto, a obtenção de etileno a partir da reciclagem química de plásticos usados e a conversão de biomassa lignocelulósica (resíduos agrícolas, florestais e sólidos urbanos) em etanol, são os dois principais caminhos emergentes para a produção do polietileno verde. O primeiro funciona através da pirólise de resíduos plásticos, enquanto o segundo da hidrólise e fermentação da biomassa lignocelulósica. Ambos ainda apresentam desafios na questão de desenvolvimento da tecnologia necessária para atingir as métricas de eficiência e custo desejadas, mas são opções com grande perspectiva de futuro.
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