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Plásticos

Biodegrad
áveis

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Introdução

O crescimento do consumo de polímeros
tem tornado necessária a produção de
substitutos ambientalmente sustentá...
Histórico

1925 - Primeiros biopolímeros por Maurice Lemoigne.
Em 1925, Maurice Lemoigne observou a presença de grânulos r...
Iniciativa

O estudo de polímeros biodegradáveis se dá
devido:
Ao esgotamento das fontes de combustíveis
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PAD - Polímeros ambientalmente degradáveis

Os plásticos ambientalmente degradáveis compõem
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sintéticos,

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Nomenclatura

PHB - Polihidroxibutirato
PHA - Polihidroxialcanoatos
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Nomenclatura

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Evolução dos materiais

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PAD - Polímeros ambientalmente degradáveis

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Ilustração: Paulo Muppet

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Polímeros sintéticos e biopolímeros

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Diferentes famílias de polímeros biodegradáveis

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Aplicações
Os PHAs levam vantagem sobre o PLA, pois tem uma maior
número de comonômeros passiveis de incorporação no
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Descrição para biodegradáveis

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Os plásticos biodegradáveis

PHA - Amido
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PHB - Cana-de-açúcar
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Ciclos

Fonte Renovável
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Alguns destaques para uso do plástico biodegradável

Biodegradáveis
•

Biocompatíveis;

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Atóxicos;

•

Insolúveis em águ...
Biodegradáveis

Características e propriedades

Propriedade

P(3HB)

P(HB-HV)

Polipropileno

Ponto de fusão oC

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Biodegradáveis

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100% de perda de massa - semanas

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Biodegradáveis

Microorganismos produtores de PHAs
Existem mais de 300 microorganismos diferentes.
Para produção em escala...
Biodegradáveis

Microorganismos produtores de PHAs

R. eutropha em fase de crescimento

R. eutropha em fase de produção

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Biodegradáveis

Garrafas feitas de PHA a partir de açucares

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Biodegradáveis

Degradação de garrafas feitas de PHA

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Confusão entre biodegradável e biopolímeros de fontes renováveis

Em inglês Biodegradable e Biobase são as palavras para d...
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Normalização

Como saber se o plástico é biodegradável?
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90% do carbono contido no produto transform...
Normalização

"Embalagens Plásticas Degradáveis e/ou Renováveis"
NBR 15.448-1 (Terminologia) e
NBR 15.448-2 (Biodegradação...
Biodegradáveis

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Biodegradáveis

Fonte: Planeta Sustentável

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Cartões de crédito feitos de PHA
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Embalagem para o açúcar Native - 99% Biodegradável
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Pesquisa Ecomarketing

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  1. 1. Reciclagem de Plásticos Polilab Consultoria Fernando J. Novaes Reciclagem de Plásticos Fernando J. Novaes Dezembro de 2010 Plásticos Biodegradáveis Dezembro de 2010 1
  2. 2. Agenda • Mercado de reciclagem no Brasil • Aspectos legais da reciclagem • • Plásticos Biodegradáveis Ciclo de Vida do Produto - Ecodesign Sustentabilidade Avaliação do ciclo de vida do produto Eco-design 2
  3. 3. Plásticos Biodegrad áveis 3
  4. 4. Introdução O crescimento do consumo de polímeros tem tornado necessária a produção de substitutos ambientalmente sustentável, importantes no gerenciamento de resíduos . Inúmeras tecnologias de reciclagem e reutilização foram desenvolvidas para conter o problema do lixo plástico, mas todos possuem pontos fracos. Os polímeros ambientalmente degradáveis - PADs podem ser uma opção para o gerenciamento de resíduos. 4
  5. 5. Histórico 1925 - Primeiros biopolímeros por Maurice Lemoigne. Em 1925, Maurice Lemoigne observou a presença de grânulos refratários no interior de células da presenç refratá cé bactéria Bacillus Megaterium, que eram solúveis em clorofórmio. Mais tarde esse material foi identificado bacté Megaterium, solú clorofó como PHB 1974 - Descobertos outros hidroxialcanoatos (PHA) a partir do amido. 1976 - Início das pesquisas de produção de PHB por fermentação bacteriana, na Inglaterra. 1990 - Primeiro produto obtido a partir de PHA, uma embalagem de xampu de uma indústria de cosméticos. 1991 - Pesquisas no Brasil - IPT. 2000 - Início a produção de PHB pela indústria brasileira PHB Industrial. 5
  6. 6. Iniciativa O estudo de polímeros biodegradáveis se dá devido: Ao esgotamento das fontes de combustíveis fósseis. À grande geração de resíduos de origem petroquímica. E ao seu acúmulo, gerando impacto ambiental. 6
  7. 7. PAD - Polímeros ambientalmente degradáveis Os plásticos ambientalmente degradáveis compõem um grupo sintéticos, de que materiais sofrem poliméricos, alterações naturais químicas, e sob influência de fatores ambientais. As alterações químicas devem ser acompanhadas de uma completa assimilação bacteriana dos produtos da degradação, resultando CO2 e H2O. 7
  8. 8. Nomenclatura PHB - Polihidroxibutirato PHA - Polihidroxialcanoatos PHB HV - Polihidroxibutirato-co-hidroxivalerato Literatura: http://www2.dbd.puc-rio.br/pergamum/tesesabertas/0312421_05_cap_01.pdf http://www2.dbd.puchttp://www.wiley-vch.de/books/biopoly/pdf_v03b/bpol3b07_157_166.pdf http://www.wiley- 8
  9. 9. Nomenclatura n R hidrogênio metil etil 1 propil pentil PHA´s nonil 2 3 4 hidrogênio metil hidrogênio metil hexil Nome poli(3-hidróxipropionato) poli(3-hidróxi-butirato) poli(3-hidróxi-valerato) poli(3-hidróxihexanoato) poli(3-hidróxi-octanoato) poli(3-hidróxidodecanoato) poli(4-hidróxi-butirato) poli(4-hidróxi-valerato) poli(5-hidróxi-valerato) poli(5-hidróxihexanoato) poli(6-hidróxidodecanoato) 9
  10. 10. Evolução dos materiais 10
  11. 11. PAD - Polímeros ambientalmente degradáveis Ciclo produção PADs na natureza produç Ilustração: Paulo Muppet 11
  12. 12. Polímeros sintéticos e biopolímeros Polímeros sintéticos Polímeros a partir do petróleo Síntese clássica de polímeros Indústria do Plástico Biopolímeros Polímeros a partir de fontes renováveis ou não renováveis Síntese de polímeros Indústria Polímeros Biodegradáveis e Biopolímeros 12
  13. 13. Diferentes famílias de polímeros biodegradáveis 13
  14. 14. Aplicações Os PHAs levam vantagem sobre o PLA, pois tem uma maior número de comonômeros passiveis de incorporação no produto, dessa forma apresentando uma maior variação de propriedades do produto final, e portanto, uma maior abrangência de aplicações. Substituição (plásticos) (%) PLA PHA PELD 0 20 PP PVC PE-HD PS PET PUR PA ABS PC PMMA POM* 10 20 0 10 10 30 10 20 10 10 0 10 10 0 0 10 0 0 0 0 0 0 Substituição (fibras) (%) PET PA Acrílicas PLA 10 0 5 Outras sintéticas 0 PHA 5 0 5 0 Celulose 5 5 Fonte: (Wolf et al., 2005) 14
  15. 15. Descrição para biodegradáveis • Os plásticos biodegradáveis PHA - Amido PHA - Amido PHB - Cana-de-açúcar PHB - Cana- de- çúcar Cana-de-açúcar PLA - Ácido Láctico PLA - Ácido Lá Láctico são materiais que se degradam completamente ao ataque dos microorganismos no meio ambiente. • Quando em contato com os plásticos biodegradáveis, esses microorganismos secretam enzimas que quebram o material em segmento cada vez menores. • A diferença dos plásticos regulares está no tempo de degradação, que em média é de 01 ano contra 100 anos dos plásticos convencionais 15
  16. 16. Ciclos Fonte Renovável ou Fóssil Matéria Matéria Prima Prima Fonte renovável renová Material orgânico cujo carbono tem origem em fontes que se renovam em ciclos de curta duração duraç equivalente ao tempo de cultivo. Biológico Químico Híbrido Produto Produto Manufaturado Manufaturado Biodegradação Compostagem Reciclagem Descarte Descarte Biodegradável Biodegradá Tudo que, por processo biológico, transforma-se bioló transformaem CO2 , H2O. Compostável Compostá Tudo que é biodegradável biodegradá e que produz húmus com hú qualidade de adubo. 16
  17. 17. Degradação x Biodegradação Degradação/Fragmentação Degradação Plásticos Resíduos de ligações cruzadas Biodegradação CO2 Resíduo Micróbios Micró H2O Húmus Biodegradação aeróbica: Atividade biológica que Biodegradaç aeró bioló transforma material orgânico em gás carbônico, água e gá húmus na presença de oxigênio. presenç Para fechamento adequado do ciclo, é necessário que o necessá processo ocorra em ambiente controlado (ex. central de compostagem) e em curto espaço de tempo - equivalente espaç ao das colheitas. 17
  18. 18. Ciclo Global do Carbono Biomassa/Bio-Orgânicos Biomassa/Bio-Orgânicos ia tr s dú In a ic m í qu o Bi Polímeros, Química Polímeros, Química & Combustíveis & Combustíveis Indústria Química Indú Quí Fonte renovável de Carbono Fonte renová renovável de Carbono CO2 & Biomassa CO2 & Biomassa Nova Indústria Bioquímica Nova Indú Indústria Bioquí Bioquímica Empreendedorismo, Inovação Empreendedorismo, Inovaç Inovação > 106 anos > 106 anos 1 - 10 anos CO2 CO2 Recursos Fósseis Recursos Fósseis petróleo, gás natural .. petróleo, gás natural .. Química & Quí Química & Polímeros verdes Polí Polímeros verdes 18
  19. 19. Biodegradação aeróbica Atividade biológica que transforma material orgânico em gás carbônico, água e húmus na presença de oxigênio. Para fechamento adequado do ciclo, é necessário que o processo ocorra em ambiente controlado (ex. central de compostagem) e em curto espaço de tempo - equivalente ao das colheitas. 19
  20. 20. Alguns destaques para uso do plástico biodegradável Biodegradáveis • Biocompatíveis; • Atóxicos; • Insolúveis em água; • Produzidos através de recursos renováveis; • Propriedades termoplásticas, características físicas e mecânicas semelhantes às do polipropileno. 20
  21. 21. Biodegradáveis Características e propriedades Propriedade P(3HB) P(HB-HV) Polipropileno Ponto de fusão oC 175 145 176 Cristalinidade % 80 40 70 Tensão Cisalhamento Mpa 40 32 38 Resistência Ruptura % 6 - 400 Dados adaptados de (Holmes, 1988; Gagnon, et al ; 1992;King, 1982). 21
  22. 22. Biodegradáveis Biodegradação de um filme de 1,0 mm de PHA Ambiente 100% de perda de massa - semanas Anaeróbico 6 Estuários 40 Aeróbico 60 Solo 7 Água do mar 350 22
  23. 23. Biodegradáveis Microorganismos produtores de PHAs Existem mais de 300 microorganismos diferentes. Para produção em escala industrial: • Azotobacter vinelandii; • Alcaligenes latus; • Algumas espécies de metilotróficos; • Microrganismos recombinantes como R. eutropha recombinante e Escherichia coli recombinante. 23
  24. 24. Biodegradáveis Microorganismos produtores de PHAs R. eutropha em fase de crescimento R. eutropha em fase de produção 24
  25. 25. Biodegradáveis Garrafas feitas de PHA a partir de açucares 25
  26. 26. Biodegradáveis Degradação de garrafas feitas de PHA 26
  27. 27. Confusão entre biodegradável e biopolímeros de fontes renováveis Em inglês Biodegradable e Biobase são as palavras para definir os materiais feitos a partir de produtos que efetivamente se degradam no meio ambiente em CO2 e H2O e produtos que são feitos a base de fontes renováveis para produção de um biopolímeros. Ou seja referem-se a fonte da matéria-prima, que através da fotossíntese convertem energia do sol em alimento. A confusão existe quando se acha que produtos Biobase ou a base de biopolímeros sejam biodegradáveis ou compostáveis. A ASTM define material Biobase ou a base biológica, como sendo o material que tenha seu carbono, derivado a partir de uma fonte renovável via processo biológico. Pergunta: São os biopolímeros de fontes renováveis biodegradáveis? Não necessariamente! Podem ou não podem ser biodegradáveis! 27
  28. 28. 28
  29. 29. Normalização Como saber se o plástico é biodegradável? - Europa » EM - 13.432 90% do carbono contido no produto transforma-se em CO2 - Estados Unidos » ASTM - D400 ; ASTM - D6868 60% da biodegradação em 180 dias - Brasil » NBR 15.448-1 (Terminologia) e - NBR 15.448-2 (Biodegradação e Compostagem)"Embalagens (Biodegradaç Plásticas Plá Degradáveis e/ou Renováveis" Degradá Renová 29
  30. 30. Normalização "Embalagens Plásticas Degradáveis e/ou Renováveis" NBR 15.448-1 (Terminologia) e NBR 15.448-2 (Biodegradação e Compostagem) O objetivo da norma é o de especificar os requisitos e os métodos de ensaio para determinar a compostabilidade de embalagens plásticas, visando a revalorização de resíduos pós-consumo, por meio de apontamento das características de biodegradação aeróbia seguida da desintegração e impacto no processo de compostagem, e define os termos técnicos referentes a embalagens plásticas degradáveis e/ou de fontes renováveis. 30
  31. 31. Biodegradáveis 31
  32. 32. Biodegradáveis Fonte: Planeta Sustentável 32
  33. 33. Biodegradáveis Cartões de crédito feitos de PHA cré Embalagem para o açúcar Native - 99% Biodegradável açúcar Biodegradá Sacolas de lixo biodegradáveis do pão de açúcar biodegradá açúcar Natura, linha Ekos 28 dias decompõe-se na natureza decompõe- 33
  34. 34. Pesquisa Ecomarketing Integrantes do setor de plástico responderam a uma pesquisa promovida peça revista Plásticos em Revista e Destaque Pesquisa & Marketing em junho de 2007. Não houve tratamento estatístico para as amostras e nos deu um referencial do setor 34
  35. 35. 35
  36. 36. 36
  37. 37. Links The Biodegradable Products Institute http://www.bpiworld.org/ BioEnvironmental Polymer Society (BEPS) http://www.beps.org/ BioCycle Magazine http://www.jgpress.com/biocycle.htm Biomater http://www.biomater.com.br/ Artigo: A revolução do bioplástico brasileiro http://www.wharton.universia.net/index.cfm?fa=viewArticle&id=1704&language=portuguese http://www.wharton.universia.net/index.cfm?fa= viewArticle&id=1704&language= Associação Brasileira da Indústria de Embalagens Plásticas Flexíveis http://www.abief.com.br 37
  38. 38. Fim desse módulo Você viu aqui: Plásticos biodegradáveis 38

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