A reciclagem de plásticos como, por exemplo, os provenientes de resíduos industriais ou de produtos ao final da vida útil, reduz a demanda por resinas virgens na produção (© iStock.com/MiguelMalo)

Quanto a pegada de carbono de um produto (Product Carbon Footprint, PCF) pode ser reduzida pelo uso de resinas regranuladas ou de materiais reciclados em geral? A resposta a esta pergunta pode não parecer simples, mas a indústria de plásticos vai se deparar cada vez mais com essa questão no futuro. Dado o foco cada vez mais concentrado em sustentabilidade e em menores emissões de CO2 , a questão da pegada de carbono está se tornando cada vez mais relevante no desenvolvimento de produtos. A integração de materiais reciclados é crucial para a implementação de sistemas circulares abertos. Mas como os impactos ambientais ao longo do fluxo de materiais podem ser distribuídos de forma justa entre os diferentes produtos em uma economia circular? O Instituto de Pesquisas sobre Plásticos de Lündscheid para Empresas de Médio Porte (KunststoffeInstitut Lüdenscheid für die mittelständische Wirtschaft – Forschungs GmbH, KIMW), na Alemanha, investigou esta questão de forma mais detalhada (fig. 1).

Fig. 1 – Fluxo de materiais num circuito aberto. Essa situação levanta a questão sobre como os impactos ambientais podem ser distribuídos de forma justa entre os diferentes produtos em uma economia circular (fonte: Kunststoff-Institut Lüdenscheid; gráfico: © Hanser).

O uso de materiais reciclados levanta a questão sobre como os impactos ambientais da extração de matérias-primas e da reciclagem podem ser distribuídos entre diferentes produtos em uma economia circular. Uma possibilidade para obter a resposta a essa pergunta está na determinação da pegada de carbono, a qual avalia os impactos ecológicos de um sistema de produtos sobre as mudanças climáticas na forma de unidades equivalentes de CO2 . Essas representam o potencial de aquecimento global determinado em relação a uma quantidade correspondente de CO2 .

Para realizar comparações precisas entre diferentes produtos é necessário capturar os processos fundamentais e seus fluxos de energia e materiais dentro de um sistema de produtos, desde a extração da matéria-prima até os produtos intermediários e a reciclagem. Os impactos nos sistemas de produtos a jusante são complexos e exigem uma compreensão profunda dos desafios da alocação em circuitos abertos de reciclagem. O método de alocação escolhido determina, de forma precisa, a pegada de carbono do produto resultante.

A reciclagem de, por exemplo, resíduos industriais ou produtos após sua vida útil, leva ao aumento da eficiência dos materiais, reduzindo a demanda de matérias-primas virgens na fabricação subsequente de produtos por meio do uso dos chamados materiais reciclados. A utilização de materiais reciclados exige a alocação de créditos e impactos, uma vez que o mesmo material é processado em vários produtos.

Uma solução é oferecida pela Fórmula da Pegada Circular Ambiental para Produtos, instituída pela Comissão Europeia(2), a qual integra todos os cenários de fim de vida útil em uma única fórmula de cálculo. A pior qualidade do material reciclado em comparação ao virgem também é considerada, visto que produtos feitos com materiais reciclados também devem atender aos requisitos de segurança, qualidade e processo. Entretanto, a aplicação da Fórmula da Pegada Circular levanta outras questões:

• Qual a influência de diferentes frações de reciclagem e históricos de processamento?
• Qual o impacto do valor adotado de fator de alocação sobre a pegada de carbono do produto?
• Como as propriedades dos materiais mudam devido à repetição de seu processamento e reciclagem?
• Qual método é mais adequado para a moldagem por injeção?

Um exemplo simplificado ilustrará essas relações. Os resultados podem fornecer melhores percepções sobre como diferentes métodos de alocação influenciam a pegada de carbono, servindo como referência para futuras decisões sobre a avaliação do ciclo de vida e o desenvolvimento de estratégias de produção sustentáveis.

Fig. 2 – Uso de resina regranulada numa série de processos subsequentes de produção. Para ilustrar o problema da alocação, o mesmo material percorre, de forma proporcional, por meio dos processos representados, vários sistemas de produtos (fonte: Kunststoff-Institut Lüdenscheid; gráfico: © Hanser)

 

A distribuição equitativa dos impactos não é trivial

No caso de um molde com quatro cavidades e distribuidor secundário frio (sem aquecimento), a porcentagem de desperdício decorrente do sistema de alimentação é estimada em 23%, com base no peso injetado de 320 g de ABS. A quantidade total de canais de alimentação descartados pode ser regranulada diretamente na própria injetora e reintroduzida nos ciclos de injeção, desde uma segunda até a enésima linha de produção. Um estudo preliminar constatou a consistência da qualidade dos componentes, apesar do aumento da proporção de resina regranulada. Além disso, é conhecido o consumo de energia dos meios de produção usados na fabricação dos componentes, como injetora, dispositivos para controle de temperatura e moinhos de granulação auxiliares.

Usando este exemplo simplificado, será examinado agora o problema sobre como os impactos decorrentes da produção da matéria-prima e da granulação dos resíduos dos canais de injeção podem ser distribuídos “equitativamente” entre os produtos resultantes. Para ilustrar esse problema de distribuição, designado como alocação, o mesmo material passa subsequentemente, de forma proporcional, por vários sistemas de produtos, pelos processos de fabricação mencionados. Na maioria dos casos práticos, uma distribuição objetiva e equitativa dos impactos não é trivial, visto que o objetivo é obter o menor valor possível de pegada de carbono para cada produto, dentro das normas e diretrizes aplicáveis.

Foram desenvolvidas abordagens diferentes para atribuir os impactos provenientes das demandas de material e reciclagem, de acordo com vários métodos de alocação. Neste exemplo, um “novo” produto é parcialmente criado pelo uso de resina regranulada. Cria-se um ciclo aberto neste contexto, também conhecido como “open loop”, uma vez que parte do fluxo de material de um processo anterior é posteriormente reutilizada na forma de material granulado.

Para tanto, serão abordados os princípios básicos de três métodos de alocação diferentes (100:0, 50:50 e 0:100), usando o exemplo aqui mostrado. A Fórmula da Pegada Circular é usada para ilustrar como os diferentes métodos de alocação afetam a pegada de carbono do produto (fig. 3).

Fig. 3 – A escolha do método de alocação influencia o valor calculado da pegada de carbono do produto (PCF) (© shutterstock_1918136363 m.malinika)

 

Crédito para o sistema fornecedor: alocação de 100:0 (corte)

A alocação de 100:0 estabelece um limite de sistema entre os processos de fornecimento e recepção, aqui: |P1| → |P2| → |Pn|. Isso significa que cada sistema é diretamente creditado pelo impacto que causa. Com base no presente exemplo, o primeiro processo considera 100% de material virgem como fluxo de material, juntamente com a energia necessária para o processo de moldagem por injeção (máquina, controle de temperatura, moinho granulador etc.) e o subsequente descarte dos componentes produzidos no primeiro processo em seu fim de vida útil “imaginário”. No segundo processo, 77% do fluxo de material é considerado como sendo de resina virgem. O trabalho de reciclagem corresponde ao fluxo de 23% de resina regranulada. Além disso, como no caso anterior, considerou-se a energia do processo e o descarte dos componentes produzidos no segundo processo. No enésimo (ou seja, último processo), os fluxos de material para obtenção de matéria-prima e a energia consumida pelo processo durante a produção permanecem os mesmos. Em comparação ao processo anterior (n-1), agora são incluídas no descarte as porções dos canais de alimentação, além dos componentes.

Com alocação de 100:0, o primeiro processo arca integralmente com as emissões resultantes da fabricação do novo produto. Todos os processos subsequentes se beneficiam do uso do material reciclado e da redução de emissões a ele associada, devido à economia de material virgem. Portanto, o método de corte favorece o processamento de material reciclado, desde que a produção e, consequentemente, o uso de novo material causem impactos ambientais maiores do que o processo de reciclagem. Na maioria dos casos, isso promove o uso de material reciclado em vários ciclos de vida do produto, apoiando a transformação de cadeias de produção lineares em direção a uma economia circular mais amigável do ponto de vista ecológico.

 

 

Distribuição equitativa entre os sistemas fornecedor e receptor: alocação 50:50

Em contraste com a alocação 100:0, o método 50:50 credita o primeiro processo com 50% das emissões suprimidas pelo uso de resina regranulada no segundo processo. Isso significa que a pegada de carbono do produto no primeiro processo, ao se assumir o método 50:50, é menor do que o obtido na alocação 100:0 mencionada anteriormente. Entretanto, os dois produtos também compartilham igualmente os impactos do processo de reciclagem. No enésimo processo as emissões suprimidas pelo uso da resina regranulada também são creditadas em 50% ao fluxo correspondente de material. Aqui também, o último produto no circuito aberto é responsável pelo descarte de todo o fluxo de material do produto e dos canais de injeção.

O método 50:50 permite uma visão holística e baseada no impacto do ciclo de vida do produto, considerando tanto o processo de reciclagem da matéria-prima secundária usada quanto a sua transformação no processo subsequente de fabricação. Essa abordagem é ideal quando há um equilíbrio entre oferta e demanda por material reciclado e é considerada justa, porque os sistemas de fornecimento e de recepção são beneficiados ou prejudicados de maneira igual.

 

Crédito para o sistema receptor: alocação de 0:100 (fim de vida)

A alocação 0:100 assume a abordagem de redução dos impactos causados pelo uso de matériasprimas primárias pela reciclagem de materiais. Paradoxalmente, ao mesmo tempo em que isso promove a reciclagem, simultaneamente inibe o processamento de matérias-primas secundárias, uma vez que, dependendo de sua qualidade, elas devem ser contabilizadas como materiais virgens. Em relação ao exemplo aqui mencionado, isso significa que os produtos do primeiro processo já se beneficiam, de forma matematicamente pura, do uso futuro do material regranulado no segundo processo. Em contraste, as emissões relativas à fabricação do novo produto são atribuídas aos produtos do enésimo processo. Além disso, o último processo constitui o descarte de componentes e canais de alimentação relativos ao enésimo processo.

Como resultado dessa abordagem, os componentes do último processo apresentam valor máximo da pegada de carbono do produto. Os componentes de todos os processos anteriores, incluindo o primeiro deles, apresentam a mesma pegada de carbono do produto, desde que seja garantida uma qualidade consistente do material regranulado.

 

Semelhanças entre as três abordagens

As relações e os efeitos dos métodos de alocação individuais sobre a pegada de carbono do produto mencionados anteriormente podem ser expressos numericamente como resultado de gramas equivalentes de CO2 (CO2 e). Para maior clareza, as fórmulas de cálculo não são apresentadas aqui. Ao invés disso, as variações percentuais na pegada de carbono do produto em relação ao primeiro processo de fabricação, com 100% de material virgem, foram destacadas para cada método de alocação. Isso deixa claro o forte aspecto de sustentabilidade da alocação 100:0, já que todos os produtos subsequentes que são parcialmente feitos com material reciclado recebem um menor valor da pegada de carbono (tabela 1).

Tab. 1 – Impacto da abordagem de alocação sobre o valor calculado da pegada de carbono do produto (PCF) em circuito aberto (fonte: Kunststoff-Institut Lüdenscheid).

Independentemente do método de alocação, a pegada de carbono do produto é a mesma para todos os três processos. Dependendo da abordagem de alocação que for adotada, a pegada de carbono do produto no primeiro e no último processo é significativamente reduzida ou aumentada. Além disso, todas as abordagens têm em comum o fato de que o aumento da pegada de carbono do produto no último processo, em comparação com o anterior, é sempre causado pelo descarte do produto e do canal de alimentação.

Uma análise detalhada das fases do ciclo de vida dos produtos, do primeiro ao enésimo processo, mostra que os métodos de alocação mencionados influenciam apenas a avaliação do uso do material e do descarte do fluxo de materiais (tabela 2). Entretanto, a soma de todas as emissões de todo o ciclo aberto é independente da alocação escolhida, de modo que, numa visão holística, as emissões não são adicionadas nem subtraídas devido à alocação.

Tab. 2 – Influência da abordagem de alocação em fases seletivas do ciclo de vida (fonte: Kunststoff-Institut Lüdenscheid).

 

Quais são as implicações práticas disso?

A aplicação do método da Pegada Ambiental (Environmental Footprint) 50:50 recomendado pela Comissão Europeia só é possível se forem conhecidos os impactos dos processos anteriores e futuros de reciclagem sobre o material com o qual o produto é feito. Infelizmente, informações sobre processos futuros raramente estão disponíveis no momento da fabricação do produto, pois diferentes processos de reciclagem podem ser usados, especialmente no caso dos plásticos.

Assim, normalmente é aplicada a alocação 100:0, considerando apenas os impactos resultantes da reciclagem do material utilizado no início do ciclo de vida do produto. Especificamente para plásticos, a abordagem 100:0 alcança uma relação equilibrada entre os impactos da produção de matériaprima para novos produtos e o descarte do fluxo de material ao final do ciclo de vida do produto. A vantagem dessa abordagem está no fato de que os limites do sistema são claramente definidos e somente o que é processado internamente é considerado.

Com a abordagem 0:100 todos os processos se beneficiam da redução de impactos em um eventual processamento futuro de material reciclado. Entretanto, o uso da alocação 0:100 não é recomendado devido às diferenças significativas nos valores calculados da pegada de carbono. Deve-se considerar que a realidade dos circuitos de reciclagem não segue o exemplo idealizado mencionado anteriormante, visto que a contaminação e a degradação do material, bem como os limites de sua reciclabilidade, reduzem o crédito pela recuperação de material reciclado. Ao se adotar a alocação 0:100, já ocorre aumento da pegada de CO2 dos produtos do processo 1 devido à qualidade inferior do material regranulado para o processo 2.

Além disso, a contabilização completa de todas as emissões de gases que causam o efeito estufa só pode ser assegurada se todos os produtos dentro do ciclo aberto de reciclagem forem avaliados conforme o mesmo método de alocação. Entretanto, como as empresas normalmente operam de forma independente umas das outras e se esforçam para se posicionar da forma mais eficaz possível no mercado, visando aumentar sua competitividade, isso geralmente não pode ser garantido. Portanto, recomenda-se o uso de margens de segurança em relação aos resultados obtidos assumindo a alocação 50:50, dependendo da posição da produção própria da empresa no ciclo de reciclagem aberto.

 

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

A bibliografia referente a esse estudo pode ser encontrada em http:// www.kunststoffe.de/onlinearchiv.