PET é PET – Petro-PET ou Bio-PET

Há dois novos desenvolvimentos que valem a pena um olhar mais atento, tanto foram introduzidos no mês passado no “BioPlastek 2011 Forum”.

Deve ser bem conhecido por meus leitores regulares que eu fortemente objeto os tão chamados plásticos biodegradáveis, e mesmo até certo ponto os tão aclamados bio-plásticos. A razão é simples. A biodegradabilidade é obtida a partir de aditivos em plásticos fósseis (que têm, em geral, um efeito muito negativo sobre o fluxo de reciclagem) ou de bio-plásticos, como PLA, Meril etc, que são fabricados a partir de amido de milho, ocupando grandes áreas de terra arável que devem ser utilizadas exclusivamente para a produção de alimentos e para completar a sua negatividade quase todos os plásticos bio-baseados frustram o fluxo de reciclagem. Deixe-me esclarecer isso. Em princípio eu não sou contra os plásticos bio-baseados em geral, eu objeto os recursos renováveis utilizando terra arável.

OBS 1: PLA, Mirel e outros formam uma família de materiais de plástico à base biológica que têm propriedades físicas comparáveis às resinas à base de petróleo, ainda são bio-baseados e biodegradáveis em ambientes naturais do solo e da água, em sistemas de compostagem doméstica, e em instalações industrial de compostagem onde tais estruturas estão disponíveis. A taxa e extensão da biodegradabilidade do PLA e Mirel dependem do tamanho e forma dos artigos produzidos a partir deles. No entanto, como quase todos os plásticos bio-baseados e matéria orgânica, PLA e Mirel, não são projetados para biodegradar em aterros convencionais. Para ser mais direto: Nada se biodegrada em aterros sanitários.

milho

OBS 2: O termo “bio-plásticos”, amplamente utilizado em sites e flyers promocionais, deve ser evitado devido à sua ambigüidade. Muitas vezes é utilizado para plásticos que são de base biológica e às vezes para plásticos biodegradáveis (incluindo aqueles que são feitos a partir de fósseis, em vez de recursos renováveis). O termo correto a ser usado é: plásticos bio-baseados.
Plásticos bio-baseados são definidos como macromoléculas orgânicas feitas ou processadas por homem, derivadas de recursos biológicos e usadas para aplicações de plástico e fibra (sem papel e cartão).

É preocupante ver que muitas empresas de bens de consumo estão tentando satisfazer o “desejo dos consumidores em geral” para substituir “os plásticos tradicionais” somente com o propósito de “greenwash” sua imagem, usando indevidamente a imagem que os demais populares plásticos fósseis são de alguma forma negativa, e que qualquer coisa “bio” é algo positivo. Realidade que é um pouco diferente.

Se assim for, meus leitores vão perguntar, por que você continua a escrever este artigo sobre PET de base biológica renovável. Bem PET, desde que nenhum aditivo biodegradável é adicionado à mistura, é um pouco diferente. Refiro-me a Gordon Bockner, que escreveu em 06 de maio de 2011 na Plastics News:

cana de açúcar cultivada

“A química da molécula de PET, que é o principal determinante de que se o PET pode ser reciclado com sucesso em novas garrafas PET em um sistema [business-to-business] de reciclagem, é exatamente o mesmo se seus componentes são provenientes de biomassa ou de petróleo. Bio-PET é tão reciclável como petro-PET, e/ou com PET petróleo-baseado. Os dois são intercambiáveis no fluxo de reciclagem.
Se, por outro lado, é ambientalmente ou economicamente viável proveniênciar todos ou alguns dos componentes da molécula de PET a partir de biomassa é uma questão (e provavelmente não resolvida) interessante. A resposta, no entanto, não tem nada a ver com o resultado na reciclagem da molécula bio-PET no fluxo de reciclagem existentes para petro-PET. É PET e é reciclável.”

E como PET é PET, é muito interessante ver o que há de novos desenvolvimentos na renovabilidade deste material visto no mercado recentemente. Não se esqueça que cerca de 50 milhões de toneladas de PET são produzidos anualmente para a conversão em filmes, garrafas e frascos para embalagem e outros produtos. Logicamente há uma demanda forte no mercado para o PET renovável, não-derivado do petróleo, para atender a crescente demanda do consumidor por produtos ecologicamente corretos.

Então essa foi a petro-história, vamos ter um olhar para a história bio-baseada. Todos nós temos lido sobre o recente anúncio, por HJ Heinz Co. de usar a Coca-Cola PlantBottle com 30% PET à base de plantas para sua embalagem de ketchup, e depois o anuncio pela PepsiCo da existência em laboratório de uma garrafa de 100% PET à base de plantas, seguido pela Coca-Cola anunciando a PlantBottle de 100% bio-PET para Dasani.

garrafas de plástico para Pantene pela Procter & Gamble à base de cana de açúcar, o chamado “Green PE” da empresa brasileira Braskem

OBS: Não inclui a introdução recentemente de garrafas de plástico para Pantene pela Procter & Gamble à base de plantas na mistura, como eles são feitos de PE baseado de cana de açúcar, o chamado “Green PE” da empresa brasileira Braskem.

Há dois novos desenvolvimentos neste campo que valem a pena um olhar mais atento, tanto foram introduzidos no mês passado no “BioPlastek 2011 Forum”, realizado no The Waldorf-Astoria, em Nova York. Mas, antes de ter um olhar para estes dois desenvolvimentos, vamos ver o que é PET, como todo mundo está falando sobre PET e poucos sabem realmente o que é. Uma história curta:

PET (Polietileno Tereftalato) é um polímero duro e resistente à temperatura. O uso principal da resina PET está na produção de garrafas.
A resina PET é fabricada pela eterificação de PTA (ácido tereftálico purificado) com etileno glicol e perda de água, ou pela eterificação de trans-DMT (Dimetil Tereftalato) com etileno glicol e perda de metanol. Ambas as reações ocorrem em 100 à 150°C na presença de um catalisador. Bis (2-hidroxietil) tereftalato é produzido como um intermediário. Este intermediário, em seguida, sofre poli-condensação sob vácuo à 10-20°C acima do ponto de fusão do PET (246°C). Etileno glicol é destilado, e resina PET com um IV (Viscosidade intrínseca) de 0,60-0,65 é produzida. A resina resultante é resfriada e peletizada. O passo final na fabricação de resina PET é um processo de polimerização em estado sólido. Esta etapa aumenta a temperatura dos pellets sólidos até um pouco abaixo do ponto de fusão, na presença de uma força vigorosa para promover a polimerização. O estado sólido aumenta o I.V. final de 0,72 à 1,04. Também produz um polímero com teor de acetaldeído baixo.

Corn Stover - foto cortesia de Royalbroil

Paraxileno é um precursor direto na produção do ácido tereftálico (PTA), que responde por 70% do componente monômero de tereftalato de polietileno (PET). Os outros 30% são compostos de mono-etileno glicol (MEG), de que renováveis baseados em bio-alternativos já estão disponíveis. A questão desafiadora é para substituir o componente de PTA por uma versão de base biológica, para atingir a custos reduzidos 100% PET de base biológica renovável.

Como disse duas empresas chegaram a esta meta recentemente.

Gevo, Inc., anunciou que produziu com sucesso PET totalmente renovável e reciclável, em cooperação com a Toray Industries, Inc.

Diagrama de levedura

A Gevo utilizou protótipos das operações comerciais das indústrias petroquímica e de refino para fazer paraxileno de isobutanol. Este para-xileno renovável foi enviado à Toray para ser transformado em artigos de PET de base biológica. A Toray outilizou a sua tecnologia existente e nova tecnologia desenvolvida em conjunto com a Gevo e usou o para-xileno da Gevo e etileno glicol mono renovável (MEG) comercialmente disponível para produzir PET totalmente renovável (todo o carbono nesse PET é renovável).

Esforços de comercialização da Gevo estão focados em isobutanol, um álcool de quatro-carbono que ocorre naturalmente. Isobutanol é uma plataforma química importante com amplas aplicações em produtos químicos grandes e mercados de combustíveis e um produto “drop-in” que deve permitir que os clientes substituam matérias-primas derivadas do petróleo com matérias-primas derivadas de isobutanol, sem modificação de seus equipamentos ou processos de produção.
Isobutanol da Gevo será quimicamente equivalente aos produzidos a partir de matérias-primas derivadas de petróleo, a não ser que serão produzidos através da fermentação de fontes renováveis.

Gevo está atualmente trabalhando com parceiros para otimizar a tecnologia de processo necessário para produzir para-xileno de isobutanol em escala comercial e economicamente competitiva.

Eu sei, eu sei, o processo da Gevo é a base de milho. Mas eu darei o crédito da dúvida, como a Gevo afirma que vê um dia, quando já não mais dependerá de milho. Ela licenciou uma levedura desenvolvida pela Cargill que fermenta açucares celulósicos em plantas não-alimentares e resíduos agrícolas. Cientistas da Cargill baseados em Minnetonka/USA estão ajustando as propriedades da levedura para a produção de isobutanol usando a biotecnologia da Gevo.
Este sistema será testado no próximo ano, na fábrica de isobutanol da Gevo em St. Joseph, Missouri/USA, usando matérias-primas, como sabugo de milho, lascas de madeira ou capim.

No mesmo fórum em Nova York, outra empresa, a Virent, introduziu o seu desenvolvimento de …….. sim ….. paraxileno (PX) de 100% açucares vegetais renováveis.

Ming Qiao da Virent amostra bagaço de cana e biomassa líquidificada - foto cortesia Virent

Paraxileno da Virent, que foi registrado como BioFormPX, pode ser usado em garrafas e embalagens em geral. Em contraste com Gevo, que usa a fermentação, BioFormPX da Virent é feita através de um processo patenteado catalítico que converte açúcares vegetais em moléculas PX idênticas àquelas feitas a partir do petróleo. Em essência, o PX de base biológica preenche a “peça que faltava” para fazer uma garrafa PET 100% bio-baseado.

A tecnologia BioForming converte açúcares solúveis em água em combustíveis e pode usar economicamente vários tipos de hidratos de carbono a partir de celulose e de biomassa derivados de matérias-primas.
A capacidade de processar polissacarídeos (açucares complexos) e fluxos de açucares misturado distingue o processo BioForming das tecnologias de fermentação. Micróbios de fermentação são adeptos na conversão de açucar simples monossacarídeos às moléculas específicas do produto. O processo BioForming funciona em uma ampla composição de açucares fazendo misturas de hidrocarbonetos desejáveis.

esquerda: Panicum virgatum capim - foto cortesia SE Wilco - direita: palha de arroz - foto cortesia Green

Desde que o processo da Virent seja de matéria-prima flexível, ele permite a utilização das fontes de menor custo de biomassa disponível em cada região. Opções de matérias-primas incluem culturas alimentares tradicionais, bem como fontes não-alimentares, tais como palha de milho, capim, palha de trigo, biomassa lenhosa, bagaço de cana e polpa de beterraba.

Tal como são com a Gevo, todos os produtos químicos da Virent são ‘drop-in’ substitutos que permitem a plena utilização de processamento e infra-estrutura logística existentes, sem limitações de mistura. A Virent afirma que seu PX pode ser misturado em qualquer proporção que o cliente deseje, e feito a partir de uma ampla variedade de matérias-primas.

beterraba - foto cortesia USDA

A Virent usou como matéria-prima nesta demonstração beterraba crescida nos EUA. Um processo semelhante foi demonstrado em escala menor com uma variedade de matérias-primas.

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