Recuperar materiais, dando a eles uma nova função, tornou-se um dos pilares da economia circular, considerada a solução para muitos dos problemas ambientais enfrentados atualmente. No caso dos materiais plásticos, observam-se três grandes linhas de trabalho neste sentido: a reciclagem energética, a mecânica e a química, que têm passado recentemente por grandes avanços.

A forma mais prosaica de dar destinação aos materiais plásticos ao final de sua vida útil talvez seja a chamada reciclagem energética, que consiste na queima desses materiais em altos-fornos de siderúrgicas, por exemplo, com a única finalidade de gerar energia térmica. No entanto, ela é a menos nobre das alternativas, pois não permite a valorização dos resíduos de produtos complexos, que consomem muitos recursos até chegarem ao final de sua vida útil.

A revalorização dos resíduos é possível por meio da reciclagem mecânica, que consiste na coleta, descontaminação, fragmentação e reprocessamento do material para que ele seja novamente moldado, dando origem a novos produtos.

É certo que ocorrem perdas nesse processo, mas ele tem evoluído bastante para que se torne mais produtivo e, sobretudo, para que a qualidade do material reciclado seja melhorada, a ponto de competir com materiais virgens em determinadas aplicações.

Porém, de algum tempo pra cá, mais intensamente desde a edição de 2010 da feira alemã K, o setor de plásticos despertou para uma nova possibilidade de reciclagem de grandes quantidades de material, em escalas muito maiores e com possibilidade de reintroduzi-lo no princípio da cadeia produtiva. A essa nova tendência tem-se dado o nome de “reciclagem química”.

Trata-se de um termo amplo usado para descrever uma gama de tecnologias emergentes na indústria de gerenciamento de resíduos que permitem a reciclagem de plásticos, cujo reaproveitamento mecânico é difícil ou não é economicamente viável, seja devido à dificuldade de separação e descontaminação ou à baixa rentabilidade do seu reprocessamento.

Ao transformar os resíduos de plástico em produtos químicos básicos e matérias-primas químicas, os processos de reciclagem química têm o potencial de aumentar drasticamente as taxas de recuperação dos materiais, além de evitar a deposição de resíduos em aterros.

 

Os caminhos da reciclagem química

A Associação Europeia de Reciclagem Química (Association Chemical Recycling Europe, CRE), criada em 2019, definiu a reciclagem química como qualquer tecnologia de reprocessamento que atue diretamente sobre a formulação do resíduo polimérico, convertendo-o em substâncias ou produtos químicos, seja para seus fins originais ou outros, com exceção da reciclagem energética. De acordo com esta definição, a reciclagem química compreende três mecanismos:

Com base nesses mecanismos, as principais tecnologias de reciclagem química são as baseadas em solventes, incluindo dissolução e solvólise, além da pirólise, que converte o plástico novamente em óleo. No entanto, o Ministério do Meio Ambiente alemão não considera a pirólise um processo de re ciclagem, tendo em vista que o plástico não é preservado, mas dividido em seus componentes químicos e reprocessado. A instituição criou uma cartilha com dez questões fundamentais a respeito da reciclagem química, disponível no link https://bit.ly/3pFosrc.

Um recente estudo intitulado “Reciclagem Química – Status, Tendências e Desafios” foi elaborado pelo Nova Institute, instituição europeia de pesquisa e consultoria que tem como foco a transição da indústria química e de materiais para a economia de carbono renovável. Ele traz informações sobre o processo, com base no levantamento de dados relacionados a 70 empresas e institutos de pesquisa que desenvolveram e oferecem tecnologias para reciclagem química.

De acordo com o estudo, um total de 30 milhões de toneladas de resíduos são gerados na Europa anualmente, sendo que um milhão de toneladas se perdem no caminho do reaproveitamento, representando por isso um potencial poluidor importante.

A maior parte do lixo plástico coletado é incinerado (43%) ou depositado em aterro (25%), e apenas 32% dos plásticos pós-consumo são reciclados, o que inclui a reciclagem química, que surge como importante alternativa para reverter esses números.

No Brasil dispomos por enquanto de dados relacionados à reciclagem mecânica. De acordo com estudo encomendado pelo Plano de Incentivo à Cadeia do Plástico (PICPlast), parceria da Associação Brasileira da Indústria do Plástico (Abiplast) e da Braskem, realizado pela consultoria MaxiQuim, as 716 empresas em operação na ocasião do levantamento, trabalhavam basicamente com reciclagem mecânica. Os dados compilados são do ano de 2018, e revelaram a geração de 3,4 milhões de toneladas de resíduo plástico pós-consumo naquele ano, sendo que 991 mil toneladas foram destinadas à coleta seletiva.

Desse volume, 234 mil toneladas ainda se perderam no processo de reciclagem e acabaram tendo como destino os aterros. Dessa forma, o volume total de resíduos plásticos pós-consumo reciclados mecanicamente em 2018 foi de 757 mil toneladas, ou seja, 22%, um índice inferior ao europeu, mas que nos coloca em posição de destaque, se levadas em conta as diferentes condições logísticas e de infraestrutura. A evolução desse setor faz com que ele consuma cada vez mais tecnologia e equipamentos, e aditivos para tornar suas operações mais rentáveis.

 

Avanços na reciclagem mecânica

A demanda crescente por resinas recicladas mecanicamente que apresentem boa qualidade e que atendam a requisitos de fabricação de novos produtos caminha em paralelo à necessidade de modernização de máquinas e equipamentos voltados para o setor. O projeto desse tipo de maquinário atualmente inclui o uso de tecnologias eletrônicas e ópticas que possibilitam um melhor controle de processos.

Equipamento para triagem e separação da norueguesa Tomra

 

Recentemente, a fabricante de máquinas para reciclagem de plásticos Tomra Sorting Recycling, empresa pertencente à companhia norueguesa Tomra, que tem subsidiária em São Paulo (SP), lançou duas linhas de equipamentos que contam com tecnologia óptica desenvolvida para a seleção de flakes plásticos obtidos a partir da trituração de materiais descartados.

Após o lançamento da série de máquinas Autosort, divulgada em reportagem da revista Plástico Industrial, a empresa passou a comercializar a linha Innosort Flake, a qual é composta por equipamentos configurados com sensores capazes de detectar a presença de polímeros com diferentes características, os quais também podem transmitir informações do chão de fábrica para sistemas de processamento de dados que operam em ambientes virtuais, por exemplo.

Linha completa de reciclagem da austríaca Lindner

 

A tecnologia óptica/eletrônica voltada para a triagem de grânulos presentes nas novas máquinas, que segrega grãos por cor, consiste em câmeras Dual Full Colour e sistema infravermelho (NIR). Além disso, esse aparato é composto por um sistema de correção de sinal contínua e automática que, segundo informações da empresa, garante uma seleção de grânulos mais estável e confiável, e com baixo consumo de energia elétrica.

Outro recente desenvolvimento voltado para a área de reciclagem de plásticos realizado pela empresa é a plataforma digital “Insight”, voltada para a gestão de dados provenientes da triagem de polímeros. Contando com recursos que permitem o armazenamento de informações em nuvem, a plataforma disponibiliza também ferramentas que possibilitam o acesso remoto a operações em parques fabris em tempo real por meio de dispositivos móveis, assim como transmissão de informações entre departamentos, produção automática de relatórios, entre outras opções.

Marca d'água digital: tecnologia desenvolvida pela alemã Arburg

 

Equipamentos modernos de trituração de plásticos, e também de lavagem e secagem de grânulos, além de uma extrusora para processá-los, também têm sido desenvolvidos pelas empresas austríacas Lindner e Erema, que têm entre seus recentes desenvolvimentos extrusoras equipadas com sistema de alimentação automático e de filtragem capaz de barrar resíduos com tamanho de até 70 μm. Já a Lindner tem desenvolvido sistemas de trituração capazes de processar tanto plásticos rígidos quanto flexíveis, além de unidades de pré-lavagem e secadores mecânicos.

A implementação de tecnologia digital no ramo de reciclagem já é uma realidade. Um exemplo recente de inovação neste segmento diz respeito a um trabalho realizado pela Associação Europeia de Marcas (European Brands Association, AIM) (Bélgica), por meio do programa New Plastics Economy, que consistiu na reunião de 85 empresas e organizações da cadeia de valor de embalagens

para dar início ao desenvolvimento de uma tecnologia digital que permitisse uma melhor classificação, e consequentemente a obtenção de taxas de reciclagem mais altas, para as embalagens descartadas na União Europeia.


Detalhe de equipamento da Stadler

 

Frente a este desafio, que é um dos mais urgentes para a economia circular, foram criadas marcas d’água digitais – que são códigos imperceptíveis, com tamanho de um selo postal, que cobrem a superfície de embalagens de bens de consumo. As marcas permitem a codificação de informações como o tipo e a composição do plástico usado na fabricação da embalagem e o nome do fabricante, além dos usos a que se destinam (alimentar ou não alimentar, por exemplo), entre outros dados. As marcas d’água digitais precisariam ser detectadas e codificadas por equipamentos de varredura óptica, tais como câmeras de alta resolução instaladas em linhas de produção.

Iniciativas desse tipo têm contado com a participação de grandes marcas do ramo de equipamentos para processamento de plásticos como a fabricante de injetoras alemã Arburg, que tem subsidiária em São Paulo (SP), a qual possui um programa denominado arburgGREENworld que abrange iniciativas relacionadas à economia circular e à conservação de recursos.


PP: material com boas perspectivas no mercado de reciclagem

 

A remoção de rótulos e/ou etiquetas adesivas presentes em plásticos pós-uso/pós-consumo como, por exemplo, garrafas, recipientes e embalagens em geral, é outro procedimento essencial à obtenção de polímeros reciclados de alta qualidade. E pensando em oferecer soluções que permitam que esse procedimento seja realizado de forma eficaz, a alemã Stadler, com escritório comercial em São Paulo (SP), desenvolveu recentemente uma linha de removedores de rótulos de garrafas plásticas capazes de processar até nove toneladas de material por hora (foto acima). Os equipamentos contam com lâminas de aço de alta resistência, fixadas no rotor para que possam oscilar livremente, e também na parede interna do tanque, alcançando índices de remoção de 80% dos rótulos.

Outra iniciativa voltada para a conscientização acerca da reciclagem de materiais usados na fabricação de rótulos aplicados em embalagens, além de esqueletos e liners, foi consolidada em 2020 a partir de uma parceria entre a empresa norte-americana Avery Dennison, que atua no campo de ciência de materiais para rótulos e comunicação visual, com subsidiária em São Paulo (SP), e outras companhias. O que consistiu na criação do consórcio global Circular Economy for Labels (CELAB).

Este programa servirá como canal para unir esforços visando à ampliação desse processo e à maior circularidade para esses tipos de produtos. Ele é fundamentado no desenvolvimento de soluções rentáveis aliadas às opções mais favoráveis ao meio ambiente. No Brasil, a empresa paulista Boomera, que é especializada em economia circular, é responsável pela gestão do projeto denominado Programa Circular, por meio do qual são incentivadas ações que incluem a reciclagem e transformação de seus resíduos provenientes de liners de papel, PET e esqueletos de filme em novos produtos plásticos.


Técnica do Aimplas, referência em pesquisa sobre reciclagem

 

Polipropileno tem grande potencial de revalorização

O polipropileno (PP), um material commodity cuja aditivação é capaz de transformá-lo em especialidade, tem sido cada vez mais valorizado no mercado, e isso impulsiona também a sua reciclagem, a ponto de ter sido criado um programa denominado Coalizão para a Reciclagem de Polipropileno, lançado em 2020 pela instituição norte-americana Recycling Partnership. O trabalho consiste em uma parceria entre empresas para aumentar a recuperação e a reciclagem de PP nos Estados Unidos, e também promover o desenvolvimento de mercado para o consumo de PP reciclado de alta qualidade.

Esse programa faz parte da iniciativa “Caminho para a Circularidade” da instituição, a qual tem apoio de financiadores que representam todos os elos da cadeia de valor do material, incluindo os membros fundadores Keurig Dr Pepper, Braskem e Walmart Foundation, bem como membros inaugurais adicionais como o Conselho Americano de Química, Danone América do Norte, EFS Plastics, KW Plastics, LyondellBasell, Procter & Gamble, St. Joseph Plastics e Winpak.

A empresa recicladora de plásticos Total, de origem francesa, também anunciou em 2020 um plano de aumento da sua produção de polipropileno reciclado para aplicações de alto desempenho, o qual tinha como principal objetivo à época aumentar o volume produzido desse tipo de material de 20 mil toneladas para 40 mil toneladas. De acordo com a companhia, isso seria possível graças à aquisição de sua afiliada Synova, que ocorreu no início do ano passado.


Resíduos de PU darão origem a novos produtos
 

A previsão da companhia na ocasião era obter esses valores até os primeiros meses de 2021, de forma a contribuir para a realização de outras metas estipuladas como, por exemplo, ter 30% de sua produção de resinas representados pelos polímeros reciclados. Essa iniciativa faz parte da Aliança pelo Fim do Lixo Plástico (do original Alliance to End Plastic Waste), que consiste em uma organização que reúne empresas que compõem a cadeia de valor de plásticos e bens de consumo, que visa eliminar a poluição plástica no meio ambiente.

 

Reciclagem química se desenvolve com base em muita pesquisa

O compromisso de grandes fabricantes de polímeros com a reciclagem química leva a crer que ela será a nova garantia de políticas de sustentabilidade. Várias empresas anunciaram recentemente a construção de instalações com essa finalidade, algumas das quais devem estar operacionais já em 2021. Vários desses projetos são baseados em joint ventures em que o investimento reúne tecnologia e sinergias da cadeia de suprimentos, fabricantes de polímeros e recicladores.

Por um lado, todo o setor é caracterizado por grande dinamismo, expectativas elevadas e interesse de investimento. Por outro lado, ainda existe grande incerteza e ceticismo sobre como as novas tecnologias devem ser avaliadas e regulamentadas.

Os defensores da reciclagem química veem as novas tecnologias como o núcleo da economia circular. Um ciclo completamente fechado de plásticos e carbono não seria possível sem a reciclagem química. Os proponentes argumentam que esse tipo de processo pode ser um complemento eficaz para a reciclagem mecânica no fechamento do ciclo da produção e consumo de plásticos, pois oferece uma solução para lidar com fluxos de resíduos mistos e resíduos múltiplos altamente contaminados, campo em que a reciclagem mecânica atualmente possui limitações.

Já os seus críticos destacam a baixa maturidade das tecnologias, sobretudo em relação à gaseificação e pirólise. No entanto, as tecnologias de reciclagem química podem processar resíduos misturados e remover impurezas com a possibilidade adicional de, se combinada aos métodos mecânicos, ter potencial de alçar a cadeia produtiva dos plásticos à condição de uma economia totalmente circular.

Quanto aos desenvolvimentos acadêmicos e científicos nos últimos meses voltados à reciclagem química, há diversos projetos e ações já implementadas. O Instituto Tecnológico del Plástico (Aimplas) (Espanha), por exemplo, está coordenando o projeto “Sparta”, com a participação da Tekniker, com objetivo de encontrar, até 2022, um novo método de reciclagem e reprocessamento de materiais compósitos termoplásticos que reduza a quantidade de resíduos gerados pela indústria aeroespacial, bem como o seu impacto ambiental.

De acordo com o instituto, a indústria aeroespacial está aumentando o uso de compósitos por conta das vantagens que essa classe de materiais oferece em termos de redução de massa e resistência mecânica. Entretanto, uma de suas desvantagens é a complexidade de reciclá-los. Assim, como medida para balancear esse problema, ambos os centros desenvolveram um novo método de reciclagem para os principais procedimentos de processamento e reprocessamento de resíduos, em que a Tekniker contribuirá com a experiência em corte mecânico para o desenvolvimento e otimização de um processo de sucateamento mecânico, por meio de simulação e experimentação, ao passo que o Aimplas se concentrará na melhoria do reprocessamento de materiais por deposição automática e moldagem por compressão.

Para eles, estima-se que este método tornará possível usar até 80% dos resíduos aeroespaciais atuais (em comparação com outros métodos de reciclagem mecânica), reduzir o número de etapas na recuperação de resíduos (consequentemente, reduzir o tempo de processamento em até 50%), usar métodos automatizados mais eficientes, reduzir emissões de CO em até 30% com o aproveita2mento de resíduos e reduzir a demanda de material virgem. O resultado desse projeto será a obtenção de novos compósitos termoplásticos com altos índices de qualidade fabricados com materiais reciclados a um custo de produção de 15 a 20% menor do que o referente aos atuais procedimentos de reciclagem mecânica e reprocessamento de sucata.

Já as companhias alemãs APK AG e Coperion ZSK, investiram na recuperação de materiais complexos desenvolvendo um processo de reciclagem denominado “Newcycling” que visa melhorar a oferta de plásticos provenientes de filmes multicamadas. Esse novo processo, o qual inclui o uso de solvente, permite a eliminação de algumas etapas típicas de procedimentos convencionais e é executado da seguinte maneira: um filme multicamadas – de poliamida (PA) ou polietileno (PE), por exemplo – é processado mecanicamente, passando por trituração e triagem.

Em seguida, a camada de polietileno é dissolvida em um banho de solvente, o que leva à separação dos polímeros. A poliamida, não dissolvida, é então separada do PE em solução e introduzida em uma extrusora de rosca dupla, onde é submetida a várias seções do processo de extrusão. Isso permite a obtenção de grades de PA de alta qualidade devido ao alto índice de dispersão e à desvolatilização intensiva. O solvente é completamente volatilizado e inserido de volta em um ciclo fechado. O PE permanece na forma de um fundido homogêneo de alta qualidade, o qual é transformado em pellets.

Ainda na Alemanha, a Basf apresentou (na última edição da Feira K) alguns exemplos de produtos confeccionados com plásticos quimicamente reciclados fabricados a partir de um processo que recebeu o nome de “ChemCycling”, o qual faz parte de um projeto que visa à redução do volume de materiais plásticos descartados no meio ambiente, à adequação da aplicação desses insumos no ciclo produtivo e ao incentivo à economia circular.

Além disso, também vem estudando um processo de reciclagem química de espumas de poliuretano (PU). O processo tem como princípio a extração de polióis (um dos monômeros tipicamente constantes da formulação de poliuretanos), os quais serão destinados à fabricação de novas espumas que poderão ser aplicadas, em um primeiro momento, em colchões. Segundo a companhia, o objetivo é fornecer matéria-prima polimérica reciclada com uma qualidade comparável à das matérias-primas virgens, o que é tecnicamente complexo, mas com potencial significativo de reduzir o volume de resíduos e preservar recursos.

Já no Brasil, a Braskem firmou um acordo de cooperação com duas instituições de ensino e uma fabricante de catalisadores e aditivos, voltados à indústria de refino de petróleo, para viabilizar as próximas fases dos estudos sobre reciclagem química de plásticos pós-consumo e, consequentemente, promover soluções que fomentem a economia circular e o desenvolvimento sustentável. A companhia vem ampliando seus esforços nos últimos anos para aumentar a eficiência da tecnologia de pirólise, processo que quebra as moléculas de um polímero por meio de aporte de calor, transformando-o novamente em matéria-prima que pode ser reinserida na cadeia produtiva do plástico. O objetivo do projeto é desenvolver catalisadores para melhorar a qualidade dos produtos gerados no processo de reciclagem química. Segundo a empresa brasileira, esse projeto, que por enquanto é experimental, já demonstra grande potencial de impacto positivo.

Todas essas pesquisas se baseiam no desejo de atender simultaneamente à especificação técnica da aplicação e à economia circular. Exatamente o que a equipe de pesquisadores do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley (LBNL ou Berkeley Lab), gerenciado pela Universidade da Califórnia (UC), se dispuseram a desenvolver (foto abaixo).

O conceito do “plástico infinitamente reciclável” proposto pela equipe trata de um novo polímero chamado poly(diketoenamine) (PDK), que pode ser “desmontado” a nível molecular e depois remontado repetidas vezes, mantendo suas propriedades intactas. Segundo os pesquisadores, diferentemente dos plásticos convencionais, os monômeros do PDK podem ser recuperados mergulhando o material em uma solução altamente ácida. Suas ligações são reversíveis, as quais permitem que ele seja reciclado com mais eficiência.

Após a realização de testes foi demonstrado que o ácido decompõe as cadeias poliméricas do PDK em monômeros e também permite que eles sejam separados dos aditivos presentes na formulação. Em seguida, os monômeros do PDK são recuperados e podem ser transformados novamente em polímeros e repetir tal processo indefinidas vezes, sem herdar a cor ou outras características do material original. Como próxima etapa, a equipe pretende desenvolver diferentes PDKs com ampla gama de propriedades térmicas e mecânicas para aplicações em impressão 3D e espumas, por exemplo, além de expandir a possibilidade de incorporar materiais à base de plantas e outras fontes sustentáveis.

As autopeças feitas de plástico têm altos requisitos em termos de segurança, resistência ao calor e qualidade. Estão sujeitas a tensões intensas, têm formulações complexas e geralmente são difíceis de reciclar. Isso levou a think tank (laboratório de ideias, em tradução livre) Industrial Resource Strategies, da instituição alemã Karlsruhe Institute of Technology (KIT), a trabalhar em um projeto-piloto para reciclagem química, juntamente com a montadora alemã Audi, a fim de tornar viável a recuperação desse tipo de material.

“Até o momento, não foi possível reciclar muitos componentes plásticos automotivos, e é por isso que estamos fazendo um trabalho pioneiro aqui com a Audi”, disse o professor Dieter Stapf, chefe do Instituto de Química Técnica do KIT. “Se quisermos fechar o ciclo, temos que desenvolver processos adequados para isso”, completou. A reciclagem química é até agora o único método com o qual é possível converter esses resíduos plásticos misturados em produtos de qualidade novamente. Isso significa que uma gama mais ampla de plásticos pode ser recuperada, disse Stapf.

O projeto-piloto “Reciclagem química de plásticos de construção automotiva” está sendo executado pela Industrial Resource Strategies, apoiada pelo governo do estado de Baden-Württemberg. Ele pode ser um alicerce importante para uma reciclagem abrangente de plásticos.

A Audi é um dos primeiros fabricantes de automóveis a testar este método de reciclagem. “Queremos estabelecer ciclos inteligentes em nossas cadeias de suprimentos e usar os recursos de maneira eficiente”, disse Marco Philippi, chefe de estratégia de compras da empresa.

A empresa inicialmente deseja testar a viabilidade técnica da reciclagem química e avaliar o processo quanto à eficiência econômica e ao impacto ambiental. Para isso, fornecerá para os estudos componentes plásticos que não são mais necessários, tais como tanques de combustível ou grades do radiador dos modelos que, por exemplo, estão voltando da rede de concessionárias alemã.

No médio prazo, os componentes feitos com óleo de pirólise poderão ser reaproveitados em automóveis. Se a viabilidade técnica puder ser demonstrada, a Audi pretende industrializar o processo e então aplicá-lo gradualmente a novas linhas de peças.


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