Neste conteúdo, serão abordados os seguintes tópicos:
- O que são os plásticos;
- Os impactos ambientais que seu uso gera;
- Bioplásticos como alternativas para os plásticos tradicionais;
- Tipos e vantagens do uso dos bioplásticos.
O que são os plásticos?
Os plásticos são materiais empregados em quase tudo o que o ser humano utiliza no cotidiano. Desde embalagens para alimentação e artigos de limpeza, até componentes de veículos, eles ganharam cada vez mais notoriedade na indústria química por suas amplas possibilidades de aplicação. Além disso, podem ser desenvolvidos com diferentes características, adaptando-se à necessidade do usuário. A imagem abaixo mostra alguns dos setores industriais em que o plástico é mais utilizado.
Nesse sentido, de forma mais técnica, os plásticos são um grupo de materiais pertencente a um grupo maior, os polímeros. Estes, por sua vez, são um tipo de macromolécula, isto é, molécula de alto peso molecular, caracterizados pela repetição (“poli”) de segmentos (“meros”), sendo formados pela reação de polimerização entre monômeros.
Classificação dos polímeros
Os polímeros podem ser classificados de várias formas, como de acordo com suas estruturas moleculares ou com o tipo de reação de polimerização realizada para sua formação. Eles também podem ser classificados como naturais ou sintéticos. Os primeiros possuem estruturas mais complexas e são encontrados na natureza, como carboidratos e proteínas. Já os polímeros sintéticos são obtidos artificialmente e, em geral, derivados de petróleo, como é o caso do acrílico e do PVC.
Entretanto, a classificação mais relevante, neste momento, refere-se às características mecânicas do material, podendo ser, portanto, plástico, fibra ou elastômero. Para definir um material dentro da categoria, pode ser analisado um gráfico de tensão (força aplicada ao material) versus deformação (o quanto o material se deforma em função dessa força), como mostrado abaixo:
Com base nisso, observa-se o comportamento mecânico particular de cada tipo de material:
- borrachas ou elastômeros: têm grande elasticidade à temperatura ambiente, material que mais se deforma de acordo com a tensão aplicada. Um exemplo de borracha natural é a obtida a partir do látex;
- fibras: de fina espessura, macromoléculas lineares, orientadas longitudinalmente, que se deformam pouco mesmo quando submetidos a altas tensões. Exemplos são: o poliéster e a poliamida;
- plásticos: podem ser moldados por ação de calor e pressão, é intermediário em relação aos anteriores quanto a tensão por deformação.
Os plásticos, naturais ou sintéticos, também podem ser subdivididos em termofixos e termoplásticos:
- termofixos: insolúveis e infusíveis, formam estruturas rígidas e duráveis, por terem ligações químicas cruzadas e, portanto, mais fortes. Alguns exemplos são: silicone, resina epóxi, poliuretano (PU) e poliéster;
- termoplásticos: correspondem a 80% dos plásticos consumidos, permitem fusão por aquecimento, podendo ser moldados repetidas vezes (e, portanto, reciclados mais facilmente), mas com perdas mecânicas a cada repetição do processo; são facilmente maleáveis, em geral utilizados para produção de filmes e embalagens. Exemplos: polipropileno (PP), o polietileno (como PET), o polimetil-metacrilato (ou acrílico) e o policloreto de vinila (PVC)
Impacto ambiental do uso dos plásticos
Devido à grande aplicabilidade do plástico em nosso cotidiano, este é um dos primeiros materiais que deve ter seu uso repensado, em razão dos impactos ambientais que gera. Isso porque além de, em geral, serem derivados de petróleo, fonte não renovável de matéria prima, demoram centenas de anos para se decompor na natureza.
Além disso, como mencionado, parte deles não pode ser reciclada pelo processo padrão utilizado, ainda inviabilizando seu destino mais sustentável. Esses problemas ganham proporções ainda maiores se pensarmos que grande parte dos objetos utilizados no cotidiano são feitos a partir do plástico.
Problemática do uso do petróleo
O petróleo é um combustível fóssil, ou seja, derivado da decomposição de material orgânico, utilizado como principal fonte de energia e como matéria prima para diversos produtos. Seu processo de formação levou milhões de anos, o que o classifica como não renovável, pois é finito e não se renova, considerando a escala temporal humana.
Além disso, sua extração causa diversos impactos ambientais, como a contaminação das águas do mar, em caso de derramamento do óleo, e consequente ameaça às vidas marítimas e, portanto, dos respectivos predadores destes animais, inclusive dos seres humanos.
Tempo de degradação dos plásticos
O tempo de decomposição de cada material depende de uma série de fatores, tais como a natureza do material e o ambiente a que ele está exposto. Em geral, os plásticos levam de 200 a 600 anos para se decompor completamente na natureza.
Esse longo período de tempo se deve ao fato de que os organismos responsáveis pela decomposição não produzem enzimas capazes de quebrar as ligações químicas extremamente estáveis presentes nesses materiais. Isso se dá pois sua presença na natureza é relativamente recente e a adaptação e evolução desses microorganismos, para que eles sejam capazes de realizar esse processo de decomposição, pode levar milhões de anos.
Para evitar o descarte direto de objetos de plásticos, busca-se alternativas de reuso e reciclagem destes, sendo embora uma iniciativa bastante positiva, ainda insuficiente. Isso porque é um processo complexo por não poder misturar tipos de plástico, também não podendo ser realizado repetidamente pela progressiva perda das propriedades mecânicas do material com o processo e, como já mencionado, processo este que também não é possível de ser realizado em todos os tipos de plásticos.
Bioplásticos: uma alternativa sustentável aos plásticos convencionais
Em meio a todos os impactos negativos ao meio ambiente relacionados ao uso dos plásticos convencionais, torna-se cada vez maior a busca por tecnologias que substituam esse material. Nesse cenário, os bioplásticos se destacam como uma alternativa sustentável e satisfatória, visto que apresentam propriedades e aplicações geralmente similares as dos plásticos derivados de petróleo, gás ou carvão.
Apesar dos desafios relacionados aos bioplásticos, como o custo mais elevado da matéria-prima, a falta de políticas de incentivo ao desenvolvimento de produtos mais sustentáveis e a consolidação do processo industrial voltado aos plásticos convencionais, a produção destes têm crescido. Dados mostram que entre 2018 e 2019, a expansão da capacidade instalada foi de 5%, chegando a 2,1 milhões de toneladas.
Nesse contexto, o que é, então, essa nova tecnologia aparentemente promissora?
O que são os bioplásticos?
Existem duas definições possíveis para os bioplásticos. A primeira relaciona-se com a origem destes, de modo que um material que seja total ou parcialmente produzido a partir de fontes renováveis (derivado de biomassa), como milho, cana-de-açúcar, mandioca, etc., é considerado um bioplástico. Nesse sentido, a grande vantagem do material reside no fato de que ele promove algum resgate de CO2 na natureza, ao contrário do plástico com 100% de origem fóssil.
Já a segunda definição relaciona-se à degradação do material, caracterizando os bioplásticos como aqueles que são biodegradáveis, ou seja, capazes de se degradar sob ação dos efeitos ambientais e microbianos, até serem convertidos em produtos atóxicos como água e dióxido de carbono.
Assim, essas definições são independentes, ou seja, nem todos os plásticos biodegradáveis advêm de fontes renováveis e nem todo material de fonte renovável é biodegradável. No entanto, ambas podem ser usadas para caracterizar os bioplásticos.
Portanto, um componente que seja 100% de origem fóssil, mas biodegradável, é classificado como biopolímero, assim como um material de fonte renovável porém não biodegradável também é um biopolímero. Ademais, há a possibilidade de o bioplástico se classificar nas duas definições, amplificando seu potencial sustentável.
Além disso, os bioplásticos, renováveis ou biodegradáveis (ou ambos), podem ser divididos em diferentes tipos, de acordo com o material de que são feitos. Os mais comuns são o ácido polilático (PLA), o politereftalato de etileno (PET), o polietileno (PE) e o polisuccinato de butileno (PBS).
Quais os tipos de bioplásticos?
PLA (ácido polilático)
Bioplástico biodegradável e de origem renovável, tem como matéria-prima o amido de milho ou cana-de-açúcar, por exemplo. Sua produção envolve a fermentação do material de partida, gerando o ácido láctico, seguida da polimerização deste ácido. O PLA é caracterizado por sua rigidez e pode ser misturado a outros plásticos biodegradáveis, sendo ideal para substituir plásticos tradicionais como o polietileno (PE), polipropileno (PP) e o politereftalato de etileno (PET). Dentre as principais aplicações destacam-se seus usos em embalagens e sacolas plásticas, suprimentos para a indústria têxtil e filamentos para impressoras 3D.
PHA (polihidroxialcanoatos)
Também um biopolímero biodegradável e de fonte renovável, é um termoplástico natural que está presente em uma ampla gama de bactérias. Os PHAs são acumulados dentro das células desses microrganismos como reserva de carbono ou energia, sob condições em que há limitação de um nutriente essencial ao seu crescimento, como nitrogênio ou oxigênio. O material possui características físico-químicas que permitem sua aplicação na área médica, além de ser uma boa alternativa aos plásticos tradicionais como o polipropileno.
PHB (poli-hidroxibutirato)
Produzido pela fermentação da cana-de-açúcar e posterior transformação do açúcar em resina plástica, constitui outro bioplástico de fonte renovável e biodegradável. Se assemelha a polímeros convencionais como o polipropileno e pode ser aplicado na fabricação de invólucros de eletroeletrônicos e componentes internos de automóveis. É vendido sob a marca Biocycle.
PET (politereftalato de etileno) de origem renovável
Biopolímero renovável, porém não biodegradável, pode ser produzido a partir da cana-de-açúcar e seus resíduos. Algumas empresas, como a Coca-Cola, já comercializaram garrafas PET de fonte renovável, as quais possuem as mesmas características e propriedades químicas da garrafa convencional (de fonte fóssil).
PE (polietileno) de fonte renovável
Biopolímero não biodegradável, mas de fonte renovável, pode ser produzido a partir do etanol da cana-de-açúcar. A Braskem destaca-se como empresa produtora desse tipo de bioplástico, chamado de “polietileno verde”. Este apresenta as mesmas propriedades, desempenho e diversidade de aplicações do polietileno convencional (de origem fóssil), além de ser 100% reciclável. Podem ser usados na fabricação de sacolas de mercado, embalagens de bebidas e alimentos, embalagens de cosméticos, brinquedos, etc.
PCL (policaprolactonas)
É um biopolímero proveniente do petróleo (portanto não renovável) e biodegradado por fungos.
- PBS (polibutileno succinato): bioplástico de fonte renovável e biodegradável, é produzido a partir 1,4-butanodiol copolimerizado com ácido succínico, ambos gerados por fermentação. Pode ser usado em embalagens, como sacolas e frascos.
Por que eles são uma alternativa sustentável aos plásticos convencionais?
Agora que você já entendeu o que são os bioplásticos e quais os principais tipos, talvez ainda não tenha ficado claro o porquê de eles serem uma alternativa sustentável aos plásticos convencionais.
A principal consequência direta da implementação de artigos produzidos a partir do bioplástico é a redução dos problemas relacionados ao setor petrolífero. Como explicado anteriormente, grande parte dos bioplásticos tem, como matérias primas, compostos renováveis, geralmente de origem vegetal. Nesse sentido, substituindo-se o petróleo na produção desses polímeros, é consequência a diminuição da emissão de gases tóxicos e potencializadores do efeito estufa. Isso pois, durante todo o processo de extração, refino, transporte e incineração do petróleo, a quantidade emitida desses gases é elevada.
Além disso, não dependendo do petróleo como matéria prima, vazamentos deste recurso no ambiente seriam possivelmente menores. Isso pois acarretaria na redução da demanda e, consequentemente, dispensando a instalação de novas plataformas petrolíferas. Dessa maneira, problemas como contaminação da água e solo com compostos tóxicos advindos do petróleo e oleação de animais marinhos seriam possivelmente atenuados com a iniciativa sustentável dos bioplásticos.
Por fim, outra consequência positiva devido a esses polímeros inovadores está relacionada à biodegradabilidade de grande parte desses materiais. Em contraste com os plásticos convencionais, que demoram séculos para se degradar no meio ambiente, os bioplásticos se degradam em cerca de 180 dias em condições adequadas possibilitadas por usinas de compostagem.
Há, ainda, alguns outros materiais em desenvolvimento que conseguem se degradar até mesmo no ambiente oceânico. Um exemplo do produto desenvolvido pela empresa Avani Eco à base de mandioca.
Assim sendo, os bioplásticos acabam por diminuir os efeitos da não degradabilidade dos plásticos convencionais, como a liberação de microplásticos no ambiente, responsáveis pelo acúmulo de substâncias tóxicas ao longo da cadeia alimentar marinha e doenças respiratórias nos seres humanos.
Como tornar a minha indústria mais sustentável?
Assim sendo, fica claro que os plásticos convencionais, apesar de serem essenciais para muitas utilidades do cotidiano, são responsáveis por inúmeros problemas sócio-ambientais. Nesse sentido, como abordado, os bioplásticos mostram-se como uma alternativa mais sustentável, minimizando alguns desses problemas.
No entanto, os bioplásticos não são os únicos materiais em desenvolvimento com esse objetivo, muito pelo contrário. Atualmente as pesquisas em torno da criação de novos produtos e processos amigáveis à saúde humana e ao meio ambiente são a tendência no mercado. Um ótimo exemplo disso é o Projeto Ecobio em que auxiliamos nossa cliente Adriana a desenvolver um papel higiênico inovador e biodegradável.
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