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CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS CAMPUS TIMÓTEO

Prof. Armin F. Isenmann

Reciclagem dos plásticos

O lixo plástico – um problema mundial

Alguns fatos atuais e prognósticos mostram a dimensão do problema ambiental que

causam os plásticos usados – principalmente pelo setor de embalagens:

O mundo já produziu 8,3 bi de toneladas métricas de plásticos, num período de

65 anos (1950 – 2015). Destes, somente 30% estão em uso atualmente, mas

cerca de 6,3 bi de toneladas já foram descartados

Entre os plásticos descartados, somente 9% foram reciclados (0,9% foram

reciclados mais de uma vez), mas 12% foram incinerados e até 79% depositados

em lixões 1.

Produzimos 20 mil garrafas de plástico a cada segundo (a Coca-Cola sozinha

põe no mercado 3.400 garrafas plásticas a cada segundo); por ano, isso são mais

de 100 bilhões de garrafas descartáveis.

Um milhão de garrafas de plástico são compradas em todo o mundo, a cada

minuto. Se o comportamento de consumo continua, o número de garrafas

1 R. Geyer, J.R. Jambeck, K.L. Law. Production, use, and fate of all plastics ever made. Science Advances

3 (2017), 1-5 Disponível em http://advances.sciencemag.org/

2

compradas vai pular mais 20% até 2021, criando uma crise ambiental que alguns

ativistas preveem tão grave quanto a mudança climática.

Embora a maioria das garrafas usadas para refrigerantes e água sejam feitas do

poliéster PET, altamente reciclável, as seis principais empresas de bebidas no

mundo usam apenas 6,6% de PET reciclado em seus produtos.

O destino principal do lixo plástico hoje é o aterro – lugar onde estes resíduos

permanecem por cerca de 500 anos, devido à sua má biodegradabilidade 2. E ainda: nos

anos mais recentes, o tema da poluição dos oceanos com produtos plásticos e os

chamados micro-plásticos ganhou nossa atenção – uma nova dimensão da poluição foi

atingida (3/4 do nosso planeta são oceanos). Até a fauna marítima está sofrendo destes

resíduos porque entram inevitavelmente na sua cadeia alimentar – assim como na nossa.

Tornou-se óbvio que este desenvolvimento infeliz foi causado por sistemas

disfuncionais de deposição de resíduos e por condutas erradas das pessoas.

A limitação dos recursos fósseis a menos de 100 anos - destes em primeira linha o

petróleo - está pedindo um comportamento sustentável com os nossos bens de consumo.

Isso inclui os plásticos, borrachas e polímeros termofixos. No entanto, a natureza

macromolecular torna a tarefa do reaproveitamento destes materiais um desafio muito

grande; no caso das borrachas e termofixos podemos assumir até uma massa molar

infinita. A alta massa acarreta uma solubilidade inerentemente baixa destes materiais,

em qualquer solvente. Pelo mesmo motivo, a dizer, uma contribuição baixa da entropia,

um coquetel de diferentes plásticos raramente leva a misturas homogêneas. A qualidade

de uma mistura (“blenda”) heterogênea, por sua vez, explica porque a maioria das

qualidades mecânicas está inferior do que se costumava ter nos componentes separados

e puros. Na maioria dos plásticos se observa também elevada inércia química, o que

dificulta ou até inibe sua degradação química até os monômeros. No entanto, dos

materiais onde isso for possível podemos esperar um processamento especialmente

confortável que leva a um reciclado idêntico ao plástico virgem.

Seguem os valores de consumo dos plásticos e as taxas de descartes 1 em 2015, uma

vez discriminado conforme o setor industrial, outra vez conforme o tipo de resina

polimérica.

Setor industrial Produção (t métricas) Descarte primário (t

métricas)

Embalagem 146 141

Transporte 27 17

Construção civil 65 13

Eletro eletrônico 18 13

Consumíveis e uso 42 37

2 Recentemente foi desenvolvido um poliuretano (espumas para colchões e assentos de carro) que se

despolimeriza ao ser aquecido a 200 °C. Há uns 20 anos que os commodities PE e PP são produzidos com

pequena porcentagem de comonômeros que contêm um grupo carbonila, C=O. Este, quando irradiado por

luz solar, quebra com facilidade – uma reação conhecida como Norrish I. Isso certamente aumenta a

biodegradabilidade, por que quanto menores os fragmentos, mais fácil a degradação microbiana.

3

institucional

Maquinaria industrial 3 1

Têxteis 59 42

Outros 47 38

Total 407 302

Tipo de resina / Aditivo Produção (t métricas) Descarte primário (t

métricas)

PE-LD 64 57

PE-HD 52 40

PP 68 55

PS 25 17

PVC 38 15

PET 33 32

PUR 27 16

Fibras PP&A 3 59 42

Outros 16 11

Aditivos 25 17

Total 407 302

Figura 1. Os plásticos descartados anualmente, desenvolvimento desde 1950 1. As

quantidades produzidas são indicadas em toneladas métricas.

State of art da reciclagem dos plásticos

3 PP&A = Poliésteres + Poliamidas + Acrílicas; as fibras de poliamida são mais bem conhecidas como

Nylon.

4

Vamos primeiro olhar no continente onde a reciclagem dos plásticos está mais

avançada. Em 2015, a associação europeia dos produtores de plásticos, PlasticsEurope,

reportou uma produção global (mundial) de 322 milhões de toneladas de plásticos, dos

quais cerca de 270 milhões dizem respeito a polímeros termoplásticos. A parcela

restante se divide em revestimentos, adesivos, dispersões, tintas e vernizes. Para o

mesmo período, as estimativas do International Rubber Study Group (IRSG) apontam

para um volume de produção e consumo de borrachas de cerca de 29 milhões de

toneladas, dos quais 12 milhões dizem respeito à borracha natural e 17 milhões a

borrachas sintéticas.

A indústria de plásticos europeia atualmente faz grandes esforços para desenvolver

sistemas adequados para recolher e melhorar a reciclagem sistemática de resíduos de

produção, com estratégias viáveis, especialmente na reciclagem de resíduos pós-

consumo. Em resultado da regulamentação, as taxas de reciclagem na Europa (UE-28

mais Suíça e Noruega) têm aumentado de forma consistente: em 2014, a taxa de

reciclagem foi de 69%, 10 pontos acima do nível de 2011 e 21 pontos acima da taxa de

reciclagem de 2006. Hoje alguns países já proibiram o depósito de polímeros sintéticos

em aterros; eles registaram taxas particularmente elevadas: a Suíça, Áustria, Holanda,

Alemanha, Suécia, Luxemburgo, Dinamarca, Bélgica e Noruega reciclam mais de 96%

dos seus resíduos plásticos (por outro lado, 5 países europeus ainda têm taxas de

reciclagem abaixo de 30%).

Em 2014, os principais destinos finais dos resíduos plásticos foram os seguintes:

39% para valorização energética, 30% para reciclagem material e 31% para aterro. A

maior taxa de reciclagem de resíduos se anotou no setor de embalagens, onde a

reciclagem de plásticos aumentou mais de 20%.

Antes de olhar na situação doméstica, vamos também jogar uma luz nas ovelhas

negras. De acordo com a Environmental Protection Agency- EPA, 9,5% de material

plástico gerado no fluxo de resíduos sólidos municipais dos EUA foi reciclado em 2014.

Outros 15% foram queimados para energia; 75,5% (!) foram enviados para aterros

sanitários.

Desafios e situação do Brasil

Aqui estamos no caminho certo, mas o andamento é muito devagar. E a taxa de

reutilização dos objetos em plástico é baixa. O que já funciona razoavelmente bem é a

reciclagem primária e o reprocessamento puramente físico (ver p. 6). A maioria das

taxas de reciclagem encontradas gira em torno de 20%. Para contornar o problema

socioambiental do lixo plástico é preciso um esforço coletivo: da indústria, dos

governos, e a população. Se não houver esta união, a questão pode nos levar a um

tremendo impasse 4.

4 J.L. Mesquita, Reciclagem do plástico, um drama da nossa geração. Um artigo publicado em 04 de maio

de 2018 no Estadão; disponível em https://marsemfim.com.br/reciclagem-do-plastico/

5

Da indústria, por exemplo, ao reduzir a quantidade do material gasto na embalagem.

Pode-se pensar em omisso da embalagem secundária (= embalagem em volta da

embalagem), ofertar um sistema de refil, ofertar embalagens retornáveis, mas também a

troca do material para um plástico mais sustentável e/ou biodegradável. Esse último

aspecto inclui a substituição de materiais compostos (blendas poliméricas, tampas e

etiquetas em garrafas feitas de materiais diferentes), por embalagens feitas de somente

um polímero puro. No momento existem mais de 40 diferentes materiais poliméricos no

mercado brasileiro, misturados ou não, uma variedade que deve ser mantida o menor

possível.

Do governo: evidentemente falta investimento na indústria de reciclagem. Em outros

países, como a Alemanha – que desde 2010 já recicla mais de 50% do seu lixo –,

existem subsídios para as empresas que utilizam material reciclado. No Brasil não tem

incentivo - pelo contrário, tem uma tributação que o encarece. O imposto incide no

produto quando ele é matéria prima e depois, quando é reciclado. No caso do plástico,

chegam a incidir oito impostos. Não existe o incentivo fiscal necessário para estimular o

desenvolvimento dessa cadeia de material. Outra medida eficaz seria a fiscalização

rigorosa do descarte. A “Política Nacional de Resíduos Sólidos” (lei nº 12.305/10), ela

prevê o fim dos lixões nos municípios que impedem o desenvolvimento da indústria de

reciclados, essa lei existe há um tempão, mas é desobedecida até hoje...

Do cidadão e das comunas: em toda consciência dos problemas acerca dos resíduos

plásticos, a primeira ideia de cada um deve ser evitar o lixo. Isso começa com o recuso

das sacolas do supermercado procurando por embalagens alternativas; isso continua ao

jogar uma embalagem simplesmente na rua. As crianças fazem porque os pais não

ensinaram o caminho certo. Mais eficaz ainda seria o apoio direto ao processamento dos

resíduos, em forma de coleta diferenciada. Um enorme atalho no caminho do material

colecionado ao reprocessamento seria feito se o consumidor descartasse o lixo, após a

remoção do excesso de contaminantes e a separação dos plásticos por tipo, em pontos

municipais de coleta discriminada. Nas latinhas de alumínio isso já funciona muito bem,

assim que nos outros metais. Por que não nos plásticos?

Um ponto a favor do Brasil é seu baixo consumo de plásticos per capta: apenas 10

Kg por ano e por pessoa (na Europa e Japão são 50, nos EUA até 70 Kg por ano e

pessoa).

Os pontos mais problemáticos na reciclagem

Não devemos calar sobre os pontos fracos ou problemáticos da reciclagem dos

plásticos:

1) Temos que aceitar que cada reprocessamento térmico-mecânico reduz a

qualidade do material (módulos mecânicos, repelência e aparência lisa da

superfície, amarelamento ou descoramento da massa). Isso se nota

6

especialmente no PVC, por sua vez extremamente sensível a temperaturas altas:

acima de 190 °C observamos a eliminação de HCl das cadeias, dando origem em

duplas ligações C=C, então potenciais grupos cromóforos quando ocorrem em

conjugação. Também um processamento mecânico repetido, em particular a

aplicação de altas forças de cisalhamento, acarreta efeitos negativos à qualidade

do objeto feito com material reciclado. Isto se articula na firmeza mecânica e na

menor resistência térmica, em comparação ao mesmo objeto quando feito com

material virgem.

2) De forma mais ou menos pronunciada podemos chamar a reciclagem dos

plásticos sendo um processo de “Downcycling”, pois os produtos a partir de

material reciclado sempre tem propriedades inferiores e aplicações de menor

valor agregado, do que o mesmo objeto feito a partir da resina virgem. Isso se

deve, principalmente, à incompatibilidade entre diferentes tipos de polímeros.

Neste contexto não devemos esquecer um fator que promove fortemente a

mistura de substâncias de baixa massa molar, a entropia. Ela é drasticamente

reduzida no caso de misturas de macromoléculas. Em consequência ocorre a

separação das fases e um material bi ou multifásico tem parâmetros de qualidade

completamente diferente, em geral são inferiores quando comparados com um

plástico puro, homogêneo e monofásico.

3) O termoplástico reciclado fisicamente não pode ser empregado em embalagens

de alimentos, a fim de se evitar contaminações provenientes de tintas e produtos

tóxicos.

4) Altos custos geram a coleta, limpeza e separação dos objetos plásticos pós-uso,

especialmente quando fazem parte do lixo urbano. Ao mesmo tempo, o grau de

eficiência desta recuperação não ultrapassa, em nosso país, os 80%.

Tipos de Reciclagem de Polímeros

1) Reciclagem Mecânica: quando o plástico passa por etapas de moagem, lavagem,

secagem, aglutinação e reprocessamento, dando origem ao grânulo ou a uma

peça. Pode também envolver a aditivação.

2) Reciclagem Química: quando o plástico passa pela despolimerização visando a

destruição da estrutura polimérica, inclusive da cadeia principal. Por outro lado,

os grupos reativos nos monômeros – no caso dos termoplásticos são exatamente

dois ou então um grupo vinil - devem ser restaurados. Os produtos finais deste

tratamento químico são intermediários da polimerização, monômeros,

hidrocarbonetos e gases, de qualquer maneira um material de baixa massa

molecular que pode ser submetido aos métodos de purificação largamente

estabelecidos.

3) Reciclagem Energética: quando o plástico passa pela combustão. Os produtos

finais são a energia e a emissão gasosa (H2O e CO2, principalmente). O plástico

7

não deixa de ser despolimerizado, porém não há ênfase nos produtos que possam

advir da despolimerização, somente na energia desprendida 5.

Mais usada ainda é a seguinte classificação que difere da em cima um pouco, dada

em ordem decrescente de valor agregado:

Reciclagem primária

É uma reciclagem mecânica de resíduos limpos, normalmente industriais, auxiliando

a obtenção de reciclado com propriedades semelhantes à resina virgem. Essa reciclagem

é a mais fácil e a de melhor qualidade; ela é geralmente feita na própria fábrica de

termo-formagem (extrusão, injeção, calandragem, sopro); os resíduos limpos podem ser

de produtos mal dimensionados que não passaram pelo controle de qualidade, rebarbas

recortadas do objeto final, canais de injeção, lascas do torno ou da furadeira, etc.

Reciclagem secundária - reciclagem mecânica de resíduos urbanos (= plásticos pós-

uso). O produto reciclado possui propriedades inferiores à resina virgem. A Plastivida

encomendou uma pesquisa em 2012, na qual se verificou que a taxa de reciclagem

secundária no Brasil consta com uma taxa de 21%, um valor notável, porém apenas 1/3

das taxas que os países europeus mais desenvolvidos apresentaram. O Brasil tinha

reciclado 684 mil toneladas do total de 3,26 milhões de toneladas de plástico pós-

consumo gerado. O setor possuía, ainda, 762 recicladoras – boa parte estava

concentrada em São Paulo (39%) e na Região Sul (36%) –, com capacidade instalada de

1,7 milhões de toneladas, e empregava diretamente 18,7 mil pessoas. Mais

impressionante ainda foi o faturamento gerado por esse negócio: R$ 2,5 bilhões 6.

Reciclagem terciária – reciclagem química. Essa forma de reciclagem ainda não é

praticada no Brasil. No entanto, é uma das formas mais promissoras de reciclagem, pois

leva os polímeros de volta aos monômeros que então podem ser devidamente

purificados. Assim, este tipo de reciclagem pode gerar um novo material polimérico

com qualidades idênticas ao material virgem (quer dizer, aquele material cujos

ingredientes vieram da refinaria do petróleo). O obstáculo maior: por enquanto, os

poliésteres (PET; PBT) são os únicos commodities que podem ser processados desta

maneira.

Reciclagem quaternária – reciclagem energética. As incineradoras não aproveitam do

material orgânico, mas unicamente do seu teor energético, por meio da combustão

completa. Isto é, sua oxidação completa formando água e gás carbônico sendo os

produtos finais. O maior problema que esta forma de aproveitamento enfrenta são os

polímeros que contêm cloro – em primeira linha isto é o PVC. A maioria das

incineradoras recusam o recebimento do PVC e também de outras substâncias orgânicas

5 A técnica onde há ênfase na decomposição despolimerizante é conhecida como “pirólise” – uma técnica

executada sob exclusão de oxigênio atmosférico, com sucesso aplicada na reciclagem química de pneus

velhos. Portanto, a pirólise pertence à categoria da “Reciclagem química”. 6 Fonte: https://mundodoplastico.plasticobrasil.com.br/o-perfil-da-industria-de-reciclagem-do-plastico-no-

brasil/ Acesso em 16/08/2018

8

que contêm o cloro covalente, pelo simples motivo de se correr o perigo de produzir

gases tóxicos (dioxinas), ao queimar estes resíduos nas temperaturas que regem nos seus

fornos (em torno de 1000 °C). Somente as poucas incineradoras que aplicam

temperaturas acima de 1500 °C, são autorizadas ao processamento de resíduos clorados

(entre outros, os resíduos dos laboratórios químicos de pesquisa). Finalmente, o “co-

processamento” de resíduos plásticos nos fornos rotatórios de cal (produção de cimento;

fábricas de celulose) permanece um ponto problemático, justamente por causa do cloro.

Além da toxicidade dos gases de escapamento, anotam-se também elevadas taxas de

corrosão nos equipamentos da fábrica caso o cloro estiver presente.

Conforme essa classificação existem diferentes maneiras de reciclagem, enquanto

nenhuma delas se eleva acima das outras por ser mais nobre. Em vez disso, cada

situação específica de resíduo requer uma escolha sensata do tipo de reciclagem, no que

diz respeito aos custos, o tempo e os benefícios do processamento.

O contexto da reciclagem, nas demais medidas e comportamentos de cada um, pode

ser representado como segue:

Figura 2. Hierarquia da gestão de resíduos, em ordem decrescente de preferência 7.

Resinas (tintas, esmaltes, colas, etc.), termofixos rígidos (aminoresinas, baquelite,

resinas epóxi, etc.), borrachas (cadeias poliméricas ligeiramente ramificadas, através da

etapa de vulcanização) e fibras (material altamente cristalino, unidirecionado) são os

materiais poliméricos onde a reciclagem se apresenta especialmente difícil. Segundo o

Sindicato da Indústria do Material Plástico do Estado de Minas Gerais – SIMPLAST,

este tipo representa cerca de 20% do total consumido no Brasil. Geralmente tem só uma

possibilidade de aproveitamento: a reciclagem 4, ou seja, o aproveitamento do calor que

é liberado pela incineração, para geração de vapor de alta pressão e/ou eletricidade.

7 M.C. Letras, Reciclagem de Plásticos: Identificação de contaminantes e estratégias de valorização dos

resíduos industriais. Tese da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa, 2008.

9

Identificação e separação de resíduos plásticos

A reciclagem de plásticos exige uma separação dos plásticos por tipo de material,

seja por razões técnicas ou por questões de saúde ou ambientais. Por exemplo, a

reciclagem mecânica (= reciclagem primária) só é economicamente viável e

tecnicamente fiável para um tipo de material, enquanto que nas incineradoras (=

reciclagem quaternária) é necessário separar o PVC dos restantes resíduos do lixo

urbano, de forma a evitar a formação de dioxinas.

Certamente, a reciclagem química (= secundária e terciária) dos termoplásticos é a

mais desafiadora, no momento e no futuro próximo. Mas também aqui vale: antes de

começar com qualquer tratamento químico-térmico, deve-se realizar a separação dos

diferentes tipos de material, de maneira mais rigorosa possível.

Quais são as técnicas para a identificação e separação de uma mistura de plásticos

usados? É claro, em primeira linha fica a catação manual nas estações de triagem. Um

processo caro, os aspectos humanos e de saúde deste trabalho são questionáveis, além

do mais a taxa de pureza da catação manual geralmente não ultrapassa 80%. Neste

momento temos que lembrar que um reprocessamento termomecânico de polímeros

diferentes gera produtos com propriedades finais bastante pobres, pois não há

compatibilidade química e física entre eles. Portanto, para produzir um produto de

qualidade a partir de material reciclado a exigência em alguns casos (poliolefinas, por

exemplo) é um grau de pureza de 99% ou mais.

Figura 3. Ponto de triagem e oficina de reciclagem do plástico. (Foto: http://www.elobservatoriodeltrabajo.org)

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A alternativa mais promissora é a seleção automatizada. A primeira etapa sempre é a

trituração dos plásticos usados que pode ser feita em moinhos de martelos ou de facas.

Devem resultar desta etapa pedaços mais uniformes possível, de 5 a 10 mm de

diâmetro. Segue em segunda etapa a lavagem. Principalmente a sujeira gordurosa

(embalagens de óleo ou manteiga) tem que ser removida, mais completo possível. Mas

também problemática é a remoção de outras partes estranhas, tais como partes

metálicas, papel e cola da etiquetagem, vidro e, lógico, os polímeros estranhos.

Sob os aspectos da reciclagem se destacam os poliésteres, principalmente o PET e o

PBT, porque estes materiais podem ser despolimerizados com certa facilidade – o que

não é o caso nas poliolefinas, nem nos polímeros vinílicos e acrílicos. A hidrólise destes

poliésteres é especialmente confortável, quer por catálise ácida (de preferência) ou

alcalina, fornecendo os monômeros. Também pode ser levado monômero o POM,

também conhecido como poliacetal. Sua despolimerização fornece o formaldeído. Já a

despolimerização das poliamidas (= Nylon), poliuretanos, poliureias, policarbonatos,

resinas alquídicas e epóxis não é tecnicamente viável, pois a desnaturação química

ocorre antes da sua despolimerização. Isso significa que a decomposição química e/ou

térmica destas resinas não leva aos monômeros originais.

Figura 4. Símbolos de identificação impressos nos produtos termoplásticos

(commodities), introduzidos em 1985, relacionados com os produtos de consumo

mais típicos onde estes materiais são usados.

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Uma descrição mais detalhada, tanto das estruturas químicas das resinas, com

também dos usos, se encontra no painel didático 8.

Determinados polímeros, como as garrafas de bebidas de PET podem ser facilmente

identificados, no entanto alguns polímeros são muito semelhantes e difíceis de

diferenciar, mesmo para um especialista ou engenheiro em polímeros. Certamente, os

símbolos da Figura 4 pregados nos utensílios, ajudam em alguns casos de dúvidas, no

entanto estão longe de atender as exigências de uma identificação inambígua. Uma

marcação química, quer dizer, a incorporação de um aditivo que seja fácil e

seguramente identificável por métodos instrumentais, poderia ser a solução do futuro,

ao rumo de chegar a uma separação mais completa dos plásticos pós-uso.

Para separar partes de materiais plásticos de engenharia, tais como componentes de

veículos, são necessárias técnicas de identificação mais avançadas. O sistema tem de ser

capaz de identificar e distinguir cerca de trinta plásticos e combinações. Em 1991, a

American Society for Testing and Materials (ASTM), editou um sistema mais

abrangente, baseado em abreviações recomendadas pela International Organization for

Standardization (ISO) que inclui mais de 100 polímeros e combinações.

Nos casos em que a identificação dos plásticos é mais complicada podem aplicar-se

processos de identificação por espectroscopia. Na Figura 5 apresenta-se um esquema

dos processos que podem ser utilizados para a identificação de plásticos.

Figura 5. Métodos instrumentais para identificar os plásticos pós-uso.

É possível distinguir dois grupos básicos de identificação de plásticos por

espectroscopia: o primeiro inclui os processos que analisam o polímero sem o alterar ou

consumir e o segundo que inclui os processos que analisam o polímero não como uma

molécula completa, mas decompondo a cadeia do polímero, por pirólise, em

fragmentos.

8 Os painéis didáticos encontram-se nesta biblioteca virtual,

http://sistemas.timoteo.cefetmg.br/nos/bd:painel:polimeros

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No primeiro grupo (espectroscopia molecular) encontram-se os processos de

espectroscopia de polímeros que são puramente ópticos, tais como a espectroscopia

Near Infra-Red (NIR), a espectroscopia Middle Infra-Red (MIR) e a espectroscopia

Raman com transformação de Fourier (FTR – Fourier Transformed Raman). A

espectroscopia de infra-vermelho é uma das técnicas mais importantes para identificar

plásticos e tem tido um grande desenvolvimento. As eficiências da espectroscopia de

FTIR (Fourier Transformed Infra-Red) e FTR permitem reconhecer a maioria dos

polímeros, contudo foram verificadas algumas limitações na espectroscopia FTIR,

incluindo uma elevada sensibilidade ao estado da superfície do polímero. A

espectroscopia FTR é um método rápido e altamente seletivo, permitindo até identificar

os enchimentos minerais presentes no plástico.

No segundo grupo de identificação de plásticos por espectroscopia (espectroscopia

atómica), a análise dos fragmentos permite identificar o polímero associado.

Dependendo do processo utilizado para analisar os produtos da pirólise, os processos

são classificados em espectroscopia pirolítica de massa (PyMS – Pyrolysis Mass

Spectroscopy) e espectroscopia pirolítica de infra-vermelho (Py-IR – Pyrolysis Infra-

Red). Um caso especial dos processos de pirólise é a decomposição do polímero em

átomos ou fragmentos moleculares extremamente pequenos ou íons, cuja radiação

emitida é analisada por espectroscopia. Estes processos incluem a análise espectral da

emissão atómica por laser induzido (LIESA – Laser-Induced Atomic Emission Spectral

Analysis) e a espectroscopia por queima e deslizamento (Sliding Spark Spectroscopy).

A espectroscopia de plasma com laser (LIPS – Laser-Induced Plasma Spectroscopy)

tem sido aplicada em amostras de polímeros no sentido de se investigar a possibilidade

de utilizar este método na identificação de diferentes materiais. Em alguns casos, a LIPS

pode ser utilizada como complemento da espectroscopia de infra-vermelho, que também

é aplicada na identificação de polímeros. Contudo, não podem ser aplicadas em

amostras coloridas com cores escuras.

A espectroscopia de decomposição com laser (LIBS – Laser-Induced Breakdown

Spectroscopy) pode ser aplicada na identificação de diferentes famílias de plásticos, não

sendo necessária qualquer preparação da amostra, através de uma análise rápida,

simples e reprodutível. A tecnologia LIBS é baseada na análise das linhas de emissão

atómica geradas pela incidência de radiações laser de alta energia, na superfície da

amostra.

As técnicas instrumentais apresentadas acima permitem também a identificação dos

aditivos nos plásticos. Segue uma listagem dos aditivos mais aplicados 1, são valores

médios sobre todos os tipos de termoplásticos que deixam claro o alto consumo destes

materiais.

Tipo de aditivo / Finalidade Porcentagem

mássica no produto

acabado

Plastificante 34%

13

Retardante de chama 13%

Estabilizante ao calor 5%

Recheios inertes 28%

Modificadores ao impacto 5%

Antioxidantes 6%

Corantes e pigmentos 2%

Lubrificantes 2%

Foto-estabilizantes 1%

Outros 4%

Separação dos resíduos plásticos triturados

A terceira etapa, após a coleta e a identificação, é a separação dos materiais. O

mercado exige materiais na forma pura, que é um objetivo difícil de atingir. Deste

modo, para cumprir os elevados níveis de pureza é necessário remover contaminantes

residuais nos plásticos e, em particular, em plásticos na forma triturada. Diversas

técnicas têm sido desenvolvidas, das quais se destacam:

Separação densimétrica, em tanques de flotação ou hidrociclones,

Separação eletrostática.

O problema está no detalhe, a ser mostrado no caso da densidade: existem vários

tipos de plásticos nos resíduos com densidades específicas sobrepostas, o que significa

que é necessária uma separação com várias etapas envolvendo diferentes técnicas;

segundo, alguns plásticos têm pouco valor, o que torna difícil estruturar um processo de

reciclagem economicamente sustentável.

Todavia, como mostrado na seguinte tabela, existem margens de densidade bem

diferenciadas, quando se tratar de polímeros puros.

Densidades específicas dos plásticos commodities no estado puro.

Tipo de

plástico

Densidade em Kg.m³

PE-HD

PE-LD

PP

PS

PVC

PET

940 – 970

910 – 930

900 – 910

1040 – 1120

1390

1330 - 1460

A separação densimétrica tem sido aplicada para separar materiais que flutuam,

como as poliolefinas, de materiais que decantam, como o PET e o PVC. O processo

pode ser realizado num único tanque, contudo são necessárias pelo menos duas

separações, isto é, dois tanques, para se atingir uma boa separação.

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Mais recentemente, foi desenvolvida uma técnica de separação de plásticos em

hidrociclones, baseada em tecnologia desenvolvida na indústria de processamento de

minérios e que permite a remoção de contaminantes pesados como pedras, metais e

vidro. O processo de separação dos hidrociclones se baseia na força centrífuga. As

partículas em suspensão são lançadas radialmente para fora. Por causa do campo de

força elevado, são obtidas altas taxas de sedimentação, separação rápida e alta

eficiência. Um grau de precisão na separação requer de um design favorável ao fluxo.

Figura 6. O uso do hidrociclone permite uma separação densimétrica em aproximadamente 10% do tempo que seria necessário no tanque de flotação.

Fonte: https://www.akwauv.com

A separação densimétrica, em tanques de flotação ou ciclones, permite uma

separação automatizada dos polímeros. Contudo, quando dois polímeros têm densidades

específicas próximas, este procedimento torna-se mais difícil, é o caso do PE-HD, do

PE-LD e do PP.

A flotação, feita em grandes bacias onde o fluido separador fica parado. Um sistema

destes tanques de sedimentação/flotação é mostrado na Figura 7. Note que a

flotação/sedimentação em hidrociclone é um processo em torno de 10 vezes mais rápido

do que a bacia parada.

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Figura 7. Cascata de bacias de sedimentação, para a separação

densimétrica de resíduos de plásticos triturados 7.

Uma sofisticação permite até separar plásticos com densidades bem próximas, por

exemplo, ABS e HIPS. A tecnologia de flotação por espumas (froth flotation) separa de

forma eficiente estes polímeros com densidades quase equivalentes 9.

A Figura 8 mostra a aplicação desta etapa em conjunto com a flotação tradicional. O

plástico granulado é separado, primeiro, num tanque com água e um surfactante, com

densidade específica de 1000 Kg/m3, seguindo-se uma segunda separação, num tanque

com uma solução salmoura de densidade específica 1100 Kg/m3. Os materiais com

densidades superiores são rejeitados. Os plásticos, ABS e HIPS, com igual densidade

são separados, de acordo com as suas características hidrofílicas, no tanque de flotação,

onde é adicionado um agente condicionador que altera a superfície de um dos plásticos

fazendo com que o HIPS flutue e o ABS afunde.

9 Daniels, E.J. (1997), EUA, University of Chicago, Argonne National Laboratory - Separation and

Recovery of Thermoplastics for Reuse via Froth-Flotation. US patent 5,653,867, 1997-08-05

16

Figura 8. Diagrama de fluxo da separação de plásticos residuais,

aproveitando das diferenças em densidade e hidrofilia 7.

Separação eletrostática

A separação electrostática é uma tecnologia promissora para a separação de misturas

de plásticos, devido ao seu baixo custo e facilidade de operação. A aplicação da técnica

depende do desenvolvimento de carga estática nos materiais plásticos, que varia de

acordo com o tipo de polímero. Se os flocos (triturado) puderem ser carregados de

forma eficaz, então as diferenças de carga podem ser usadas para causar a separação das

partículas que caem entre placas carregadas eletrostaticamente.

Segundo Wei e Realff 10

, as partículas de plástico são carregadas por

triboelectrificação.

A série triboelétrica é uma lista de materiais que mostra a tendência relativa de ceder

ou receber elétrons nesse processo de eletrização. Esta lista pode ser usada para

determinar quais combinações de materiais são as mais eficientes para gerar a carga

superficial.

Série triboelétrica de alguns materiais do nosso ambiente.

Acumulação de cargas Material

Positivas

Pele humana seca (mão)

Couro

Aminanto

Pele de coelho

Vidro

Cabelo humano

Fibra sintética (Nylon)

Lã

Chumbo

Pele de gato

10

J. Wei, M.J. Realff, Design and Optimization of Drum-type Electrostatic Separators for Plastics

Recycling. Industrial and Engineering Chemical Research 44 (2005), 3503-3509.

17

Seda

Alumínio

Papel

Sem acumulação notável Algodão

Aço

Negativas

Madeira

Âmbar

Borracha dura

Níquel, Cobre,

Latão, Prata,

Ouro, Platina,

Enxofre

Acetato da celulose

Poliéster

Isopor

Filme PVC ('magipack')

Poliuretano

Polietileno ('fita adesiva')

Polipropileno

Vinil (PVC)

Silicone

Teflon

A pele humana seca é o material que mais facilmente cede elétrons na sua superfície,

e o teflon mostra a maior tendência de receber elétrons entre todos desta lista. Qualquer

material atritado com qualquer outro que o precede, fica eletrizado negativamente e,

quando atritado com qualquer outro que o segue, fica eletrizado positivamente. Quanto

mais afastados estiverem na lista, maior será a eficiência na eletrização.

Existem vários métodos de agregação das partículas para gerar cargas triboeléctricas,

tais como, tambores rotativos, leitos fluidizados, tapetes vibratórios ou ciclones.

Fontes virtuais no Brasil

http://www.plastivida.org.br/images/releases/Release_091_Reciclagem_Plasticos_.pdf;

https://www.ecodebate.com.br/2015/09/04/a-reciclagem-no-brasil-em-2014-artigo-de-

antonio-silvio-hendges/;

https://www.embalagemmarca.com.br/2016/10/levantamento-mapeia-a-reciclagem-de-

plasticos-no-brasil/;

http://www.correiobraziliense.com.br/app/noticia/ciencia-e-

saude/2017/07/22/interna_ciencia_saude,611649/plastico-mundo-produziu-8-3-bi-de-

toneladas-em-65-anos-e-reciclou-so.shtml;

18

http://cempre.org.br/artigo-publicacao/ficha-tecnica/id/4/plasticos;

http://www.otempo.com.br/capa/economia/brasil-perde-r-120-bilh%C3%B5es-por-ano-

ao-n%C3%A3o-reciclar-lixo-1.1423628;

http://www.unicamp.br/fea/ortega/temas530/mariana.htm;

http://www.portalsaofrancisco.com.br/meio-ambiente/reciclagem-do-plastico;

http://simplast.com.br/;

http://www.abiplast.org.br/noticias/reciclagem-de-isopor–do-pre-carnaval-a-

pascoa/20180301092742_Z_166.

Fontes virtuais no mundo

http://www.keepeek.com/Digital-Asset-Management/oecd/environment/environment-

at-a-glance-2015_9789264235199-en#page30;

https://www.thebalance.com/plastic-recycling-facts-and-figures-2877886;

https://www.epa.gov/;

https://www.ecowatch.com/plastic-recycling-science-

2563822458.html?xrs=RebelMouse_fb&ts=1524845400