SIBRATEC. Sustentabilidade Biopolimeros, Polimeros Biodegradaveis e Compostaveis e suas Normas Julio Harada Nov 2011

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1 SIBRATEC Sustentabilidade Biopolimeros, Polimeros Biodegradaveis e Compostaveis e suas Normas Julio Harada Nov 2011

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3 1- Evolução do ser humano -??? anos

4 Evolução da Civilização Moderna * Ford Revolução Energética Revolução da Informação Revolução Automotiva gas natural petroleo Hidrogenio?? Revolução Eletricidade Revolução Industrial ( ) madeira carvão Source: Frano Barbir PEM Fuel Cells: Theory and Practice, 2005 Elsevier/Academic Press

5 Substituindo as matérias primas Carvão Petroleo Gas Fontes Renovaveis Fontes Fosseis Fontes Renovaveis Modificação Quimica Produtos Trocar as matérias primas: Desenvolvimento de Tecnologia para utilização de materias primas alternativas

6 Destilação Fracionada do Petróleo GLP (02%) Abaixo De 25ºC Nafta (12%) º C Gasolina (14%) ºC Querosene (10%) ºC Piches (05%) ºC Graxas (20%) ºC Óleos Lubrificantes (20%) > 350ºC Resíduos de Piche (17%) -

7 Craqueamento da Nafta Cracking Térmico da Nafta Eteno (31%) Propeno (24%) Metileno (16%) Buteno (4%) Isobutileno (4%) Outros (21%)

8 Gerenciamento do Ciclo de Carbono Ciclo de carbono no ecossistema > Ciclo de Carbono desbalanceado: tempo de consumo muito inferior ao tempo de produção Fontes fósseis (petróleo, gás natural) > Carbono de fonte renovável: tempo de produção e tempo de consumo de mesma ordem de grandeza Adaptado do Prof. Ramani Narayan Michigan State University

9 Polímeros de fonte renovável ajudam a balancear o ciclo de carbono e na sustentabilidade do ecossistema Vantagens dos Bioplásticos 00 a 200 anos Fontes Fósseis (petróleo, gás natural) Biopolímeros / Biodegradáveis Ajuda a equilibrar o tempo de produção da matéria-prima dos plásticos ao tempo de consumo do produto plástico Auxilia na economia de recursos fósseis e na diminuição da dependência que as atuais gerações têm dos mesmos Reforça o talento para agricultura e a imagem das companhias que têm foco em sustentabilidade Adaptado do Prof. Ramani Narayan Michigan State University

10 Conceitos relacionados ao descarte ou revalorização do produto O que é que mais cresce no mundo?

11 Conceitos relacionados ao descarte ou revalorização do produto O que é que mais cresce no mundo? LIXO População Mundial bilhões

12 Conceitos relacionados ao descarte ou revalorização do produto O QUE MAIS CRESCE NO MUNDO? Volume de lixo EUA /dia Volume de lixo Alemanha /dia toneladas toneladas Fonte: bras/coletadomiciliar/0001

13 Conceitos relacionados ao descarte ou revalorização do produto O QUE MAIS CRESCE NO MUNDO? Volume de lixo Brasil/dia toneladas Residuo organico 60% Materiais Reciclaveis 35% (papel, metais,vidros, plásticos, alumínio, etc) Não aproveitaveis 5 % Volume médio diário de resíduos coletados cidade de S. Paulo no ano de 2008: - Resíduo Domiciliar toneladas - Resíduo de Serviço de Saúde - 90 toneladas - Resíduo de Varrição toneladas - Resíduo Inerte toneladas - Resíduo Seletivo toneladas - Outros toneladas Total = toneladas (6,5%)

14 Bio-plásticos: polímeros biodegradáveis Ecoflex é o plástico biodegradável, base co-poliester (não renovável) Ácido Tereftálico 1,4 Butano-diol Ácido Adípico Ecoflex - Patente 1998

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16 PLA Poli Láctico (PLA) é um biodegradável, termoplástico, poliésteres alifáticos derivados de recursos renováveis, como o amido de milho (para os EUA.) ou cana-de-açúcar (resto do mundo). Embora PLA tenha sido descoberto a mais de um século, o interesse comercial só apareceu nos últimos anos, em função da sua biodegradabilidade. A fermentação bacteriana é utilizada para a produção de ácido láctico a partir de amido de milho ou cana de açúcar. No entanto, ácido lático não pode ser diretamente polimerizado, porque gera uma molécula de água em cada reação de polimerização, ocorrendo degradação e formação de produtos de baixa massa molecular. Em vez disso, o ácido láctico é dimerizado cataliticamente formando então o lactídeo. Embora dimerização também gera água, a água formada pode ser separado antes da polimerização. PLA de alto peso molecular é produzido a partir do lactídeo pelo anel de abertura de polimerização utilizando catalisadores (mais utilizado cloreto de estanho (II)). Este mecanismo não gera adicional água e, conseqüentemente, uma vasta gama de pesos moleculares são acessíveis.

17 PLA Poli Láctico Glicose de amido de milho ou cana-de-açúcar SÍNTESE DO PLA Fermentação Dimerização Ácido láctico Lactídeo Polimerização Catalisador aquecimento Lactídeo PLA (Poli (ácido láctico))

18 Bio-plásticos: polímeros biodegradáveis Ecovio é o plástico biodegradável e de fontes renováveis Ecoflex (flexível) Ecovio PLA (rígido) shrink-film laminação extrusão sacolas bandejas

19 Ecobras TM Totalmente desenvolvido no Brasil é o plástico de fonte renovável e compostável desenvolvido em uma parceria com a afiliada brasileira da Corn Products International, Inc. especialista em polímeros vegetais,. Tem em sua composição mais de 50% de matéria-prima de fonte renovável (amido de milho e fécula de mandioca). Eleita uma das maiores inovações da última década no Brasil de acordo com pesquisa exclusiva da EXAME / Monitor.

20 Química do Polímero Vegetal Estrutura do poli D glucopiranosil CH 2 OH CH 2 OH CH 2 OH H O H H O H H O H H H H O OH H O OH H O OH H O H OH H OH H OH

21 Ecobras TM Química do Amido Características de diferentes fontes amiláceas Fonte Amilose Composição Amilopectina Peso Molecular Temperatura de Gelatinização Milho Milho Waxy Mandioca Trigo Arroz N / D Batata

22 Ecobras Resultado da combinação de propriedades Ecobras Ecoflex Flexível, macio, resistente Amido Modificado + = Semi Rígido Ecobras Semi-flexível, resistente a impacto Também pode ser utilizado como modificador de impacto do Ecovio e modificador de resistência mecânica do Ecoflex Filme, embalagem flexível, colaminação em papel Embalagem rígida Embalagem flexível e resistente, injetados, sacolas

23 Bio-termos O que isto quer dizer? material de fonte renovavel Bio-PE, Bio-PA, Bio- PUR, Bio-PP, Bio-PVC Ecoflex PLA Ecovio Não biodegradavel Biodegradavel PE, PP, PVC Ecoflex Material de fonte fossil cf: Hans-Josef Endres, Technische Biopolymere, 2009 (p. 21) Polimeros Base Fossil e Base Bio ambos podem ser 100% biodegradaveis.

24 Ecoflex Biodegradação / compostabilidade O Ecoflex atinge mais de 90% de conversão depois de apenas 80 dias - norma EN13432 Após 4 semanas a 55 C

25 PE Bio-PE PLA /Amido Bio-termos O que isto significa? Base Fossil Parcialmente de fonte renovavel 100% fonte renovavel Base Fossil 100% fonte renovavel

26 Classificação dos Biopolimeros Não Biodegradavel Biodegradavel base-bio base-bio Base-fossil Base-fossil

27 A maior proposta de valor do Ecoflex,Ecovio, Ecobras, PLA, PHB, PBS é: 100% compostavel e biodegradavel Europa Asia America do Norte EN GreenPla ASTM 6400 atende todas as normas de compostabilidade e biodegradabilidade dos plasticos no mundo todo.

28 Gerenciamento do Ciclo de Carbono Projetos do berço ao túmulo Integração de Materiais Biodegradáveis e infra-estruturas de revalorização Central de compostagem ASTM 6400 ASTM D6868 EN Fonte: Prof. Ramani Narayan Michigan State University Solo e aplicações na agricultura ASTM D5988 Materiais Biodegradáveis Central de tratamento de água ASTM D5271 ISO 14851/14852 Água salgada e água doce ASTM D6692 ASTM D6691 Digestão anaeróbica Planta de biogás ASTM D5511 ISO 15985

29 Gerenciamento do Ciclo de Carbono Integração de Materiais Biodegradáveis e Compostaveis, Fontes Renovaveis infra-estruturas de revalorização Normas Pertinentes ASTM D6400, ASTM ASTM D6868, ASTM D 7081, ASTM D7021, ASTM D6954, ISO = ASTM 5338, ISO/DIS ISO/CD 16929, ISO 17088, EN 13432, EN 14995, NBR

30 Considerações Adicionais Criar padrão para selecionar materiais biodegradaveis e compostaveis - Densidade ( g/cm3) - Queima - Caracteristica da chama - Odor - Temperatura de Fusão ou Amolecimento Criar padrão para selecionar materiais biopolimeros - Carbono (datação)

31 Considerações Adicionais Os polímeros biodegradáveis e compostáveis não são comparáveis com as resinas convencionais não precisam de aditivos para sua decomposição, não apresentam compostos de metais pesados e não deixam resíduos tóxicos. A especificação do TEMPO é um requisito essencial para qualquer material que se diz biodegradável. Produtos que se dizem Biodegradáveis só devem ser reconhecidos desde que tenham evidência científica de que irá de se decompor COMPLETAMENTE dentro de um prazo razoavelmente curto de tempo, sob métodos usuais disponíveis.

32 Política Nacional de Resíduos Sólidos A Política Nacional de Resíduos Sólidos traz em sua definição de destinação ambientalmente adequada a destinação de resíduos que inclui a reutilização, a reciclagem, a compostagem, a recuperação e o aproveitamento energético ou outras destinações admitidas pelos órgãos competentes ; No âmbito da responsabilidade compartilhada pelo ciclo de vida dos produtos, cabe ao titular dos serviços públicos de limpeza urbana e manejo de resíduos sólidos, observado, se houver, o Plano Municipal de Gestão Integrada de Resíduos Sólidos: V implantar sistema de compostagem para resíduos sólidos orgânicos e articular com os agentes econômicos e sociais formas de utilização do composto produzido Percebemos assim, que a compostagem, apesar de pouco debatida, é parte da estratégia da gestão de resíduos sólidos no Brasil e que faz parte da visão do governo federal incentivar sua instalação e fomentar sua propagação.

33 Política Nacional de Resíduos Sólidos Apoiar implementação da Política Nacional de Resíduos Sólidos Como a reciclagem mecânica para diversos produtos, a compostagem é uma alternativa importante e fundamental especificamente para a gestão de resíduos orgânicos e embalagens que ficam contaminadas com alimentos e outras matérias que tornam inviável sua reciclagem. Os polímeros biodegradáveis e compostáveis fazem parte da estrutura da compostagem através de soluções como: Sacos e sacolas para acondicionamento de lixo orgânico doméstico e industrial (cantinas, restaurantes). Embalagens de alimentos (filmes, embalagens multicamadas, etc) Outras embalagens.

34 PNRS - Por que Compostagem? A compostagem é a solução para remediar os resíduos orgânicos. Sua adoção permitirá portanto o tratamento de quase 60% do lixo* gerado no Brasil. Esta alternativa complementa a reciclagem de plásticos, papéis, vidro e etc. Não se perde o investimento já feito até o momento nas estruturas de coleta seletiva e cooperativas. A compostagem possibilita a continuidade da atividade produtiva das comunidades de trabalhadores (de coleta seletiva, das fábricas recicladoras) e abertura de novos postos de trabalho nas centrais de compostagem. O produto da compostagem adubo de primeira qualidade pode ser utilizado em jardins, hortas, substrato para plantas e na adubação de solo para produção agrícola em geral. Crédito de Carbono: Existe trabalho aprovado pela Convenção-Quadro das Nações Unidas para as Mudanças Climáticas em crédito de carbono em centrais de compostagem. No processo de decomposição em compostagem, por ser aeróbico não ocorre a formação do GEE REVALORIZAÇÃO e APROVEITAMENTO agrícola da Matéria Orgânica.

35 Exemplos de Compostagem Bangladesh Bangladesh é um dos países mais populosos do mundo. (150 milhões de habitantes e uma renda média per capita de cerca de US$ 600 por ano, de acordo com o Bureau de Estatísticas de Bangladesh.) Por não haver espaço para aterros sanitários, disposição final do lixo era uma grande preocupação. Quase metade do lixo da cidade de Dhaka-Bagladesh não era coletado, não havia recursos para coletar e dispor de todos os resíduos e a maior parte era deixada nas ruas ou em locais de lixo aberto % de resíduos orgânicos. A ONG Waste Concern (responsável pelos projetos) estabeleceu várias empresas de pequena escala, cujas atividades são a coleta de lixo de casa em casa, a compostagem do lixo recolhido e a comercialização do composto e dos matériais recicláveis. A central de Dhaka é a primeira certificada no âmbito do Mecanismo do Protocolo de Quioto de Desenvolvimento Limpo (MDL), com isso recebe créditos de carbono a serem comercializados gerando renda adicional. Este programa tornou-se um modelo, o qual vários governos e ONGs estão

36 Exemplo de coleta seletiva em São Francisco - EUA

37 Considerações Finais A gestão de resíduos orgânicos assume importância fundamental no processo de produção sustentável devido à possibilidade de uso desses produtos como fontes alternativas de nutrientes aliada ao processo de reuso e reciclagem de resíduos. A geração de resíduos orgânicos é um problema que precisa ser abordado de forma científica com a integração das diversas áreas do conhecimento que contemple desde o processo de produção até a sua destinação. Congresso Brasileiro de Resíduos Orgânicos A SOCIEDADE acredita na concretização das medidas regulamentadas pela Política Nacional de Resíduos Sólidos, mas se preocupa com a falta de ações focadas para o resíduo orgânico no geral e procura trabalhar em parceria com o governo, sociedade civil, universidades e centros de tecnologia para apoiar a implementação e agregar valor às soluções para destinação dos resíduos orgânicos no Brasil.

38 Contribuições / desafios brasileiros Fontes Renovaveis : - Amidos: milho, mandioca, batata,. - Oleos (biodiesel): mamona, girassol, carnauba, babaçu, coco, soja, amendoim. ( acido adipico, acido succinico, ) - Fibras naturais e residuos: coco, sisal, juta, pó de serra (madeiras), babaçu, crustaceos, casca de ovo, casca da mamona, casca do grão de café, - Coletas Seletivas (reeducação popular, (??gerações)) - Usinas de Compostabilidade: adubo organico ( domesticas, industriais, publicas) - Laboratorios de biodegradação e compostabilidade / certificação

39 Polimeros biodegradaveis comportam uma ampla faixa das propriedades mecanicas PLA PHB PS PET Plasticos Biodegradaveis Plasticos Convencionais PP Ecoflex-PLA PE-HD PBS Ecoflex-amido compounds PE-LD Ecoflex Elongação na ruptura(%) Modulus = Degree of stiffness Elongation at break = Degree of flexibility PLA = Polylactic acid PHB = Polyhydroxybutyrate, one product from the group Polyhydroxyalkanoates (PHA); Polyester produced by microorganisms Ecoflex tem excelente performance para blendar com amido, PLA, e PHB. Ecovio (Ecoflex-PLA) cobre uma ampla faixa das propriedades mecanicas. 2

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41 BASF S.A. Especialidades Plásticas América do Sul Julio Harada cel