Biopolímeros surgem como uma esperança para a demanda mundial da procura de novos materiais biodegradáveis, sustentáveis e renováveis. Neste conteúdo iremos abordar as principais características presentes no processo produtivo de três bioplásticos muito disseminados no mercado atual: Ácido Polilático (PLA), Polihidroxialcanoato (PHA) e Polietileno verde (PE).
Neste conteúdo abordaremos:
- Produção de plásticos biodegradáveis a partir de fontes renováveis, o futuro da indústria dos polímeros;
- Principais etapas destes processos produtivos.
Processos produtivos
PHAs (Poli-Hidroxi-Alcanoatos)
Os PHAs são uma classe de biopolímeros biodegradáveis, renováveis e sustentáveis em forma de poliésteres que tendem a gradualmente substituir os plásticos convencionais de hoje. Uma vez que possuem características físico-químicas similares e processo industrialmente viável em grandes escalas.
Produção do PHAs
A polimerização desse tipo de plástico realiza-se com a inserção de substratos chamados VFA (Volatile Fatty Gases), gorduras voláteis, em um fermentador anaeróbico que possui uma mistura de microorganismos selecionados artificialmente pelas condições operacionais do sistema biológico. Sendo estes capazes de acumular o PHA em seu metabolismo.
Dessa maneira, esse processo proporciona uma grande economia de energia, pois funciona em condições não-estéreis, ou seja, onde os microorganismos vivem, se reproduzem e se alimentam. Resulta-se assim em uma geração de adaptabilidade do sistema à geração de PHA (uma otimização de processo gradual e desenvolvida pelos próprios micro-organismos). Além disso, ressalta-se o uso dos resíduos de células não selecionadas como o próprio substrato que compõe o polímero em questão.
Geralmente, coloca-se os tanques de seleção e produção em sequências de batelada, um processo onde coloca-se os “ingredientes” do composto nos reatores e, depois de um certo tempo, retiram-se e passam-se os componentes à próxima etapa.
Por fim, destina-se último tanque à acumulação maior e final de PHA, devido à evolução e seleção das células ao longo do processo, fazendo-se a extração final neste tanque acumulador.
PLA (Poly Lactic Acid ou Poli-Ácido Lático)
O PLA também é um dos biopolímeros que pode substituir plásticos de função biomédica e produção de embalagens de maneiras mais sustentáveis. Isso porque é feito a partir de milho e/ou beterraba, fontes renováveis, além de biodegradável.
Produção do PLA
A beterraba ou o milho são submetidos a uma fermentação lática, a fim de formar ácido lático, que passa posteriormente por uma pré-polimerização, para deixar o composto em uma estrutura mais suscetível a formar um polímero em etapas posteriores.
Após esse processo, ocorre a formação de lactídeos por uma série de esterificações (Formação de Ésteres) em um reator especializado. Destila-se este produto em uma coluna, a qual é alimentada com vapor a altas temperaturas, que troca calor com a mistura de lactídeos e permite sua separação.
Assim, seu “resíduo”, a fim de exaurir o máximo a mistura no processo completo, entra novamente no ciclo pela realimentação no processo.
Após a destilação, os lactídeos são separados em duas categorias de monômeros, ou seja, trechos periódicos diferentes que podem ser coordenados, inseridos e propagados em uma longa cadeia de repetição, fazendo surgir os polímeros PLA.
Polietileno (PE) de fonte renovável
Criado em 2010 pela empresa Braskem, o chamado polietileno verde tem como matéria prima biopolímeros de fonte renovável. Apresentando-se as mesmas aplicações e utilidades que o polietileno de origem fóssil, este tem uma vantagem ecológica muito requisitada atualmente: a pegada de carbono negativa. Isso porque a produção de apenas 1 tonelada de PE verde renovável captura incríveis 2,5 toneladas de gás carbônico.
Produção de Etanol
Primeiramente, partir da colheita da cana-de-açúcar, transforma-se a matéria-prima pelo processo comum de produção de álcool para a obtenção do etanol. Ademais, a matéria-prima sofre o processo de fermentação e destilação fracionada, onde as condições de temperatura e pressão deverão ser bem controladas para a otimização do processo.
Reação para obtenção do Eteno
Em seguida, transfere-se o etanol produzido para uma nova fase do processo para a obtenção do eteno que será a parte fundamental do bioplástico.
Na seção quente da planta, utilizando-se calefatores, o etanol extraído que sofreu o processo de vaporização e mistura irá compor uma corrente aquecida de vapores que terá sua temperatura elevada até o valor necessário para o início da reação.
Enfim, transfere-se o produto para os reatores de desidratação, onde obtém-se o eteno. Posteriormente, o eteno resfria em uma torre de quench para a sua purificação, saindo ainda com uma pequena fração de contaminantes. Enfim, retiram-se estes ao passar por uma torre de fracionamento, alcançando-se altos graus de purificação.
Polimerização do Eteno
Por fim, a última etapa é decisiva para a aquisição das características comerciais. Utiliza-se um catalisador e hidrogênio para o controle da massa molecular e para a otimização da reação, tendo-se um processo de desvolatilização contínua. Assim, com a finalização do polímero, ocorre a sua condensação em paletes e envio a centros de armazenamento e distribuição para que em seguida seja possível a sua utilização na confecção das mais diferentes peças de uso comum na sociedade.
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