Apesar de todas as críticas feitas publicamente aos plásticos (figura 1), estes materiais vêm dando uma importante contribuição para a sustentabilidade – por exemplo, por meio da economia de combustível no setor de transportes devido à redução do peso de veículos, e às embalagens plásticas mais leves em comparação com as feitas em outros materiais. Entretanto, é problemático que até agora não tenham sido estabelecidas recomendações claras sobre as ações para aumentar a sustentabilidade dos produtos plásticos.

Isso se deve ao fato de que maiores taxas de reciclagem não significam necessariamente que vá ocorrer o uso mais eficiente de recursos, e os bioplásticos estão sujeitos a críticas devido ao uso de pesticidas e ao alto consumo de água, bem como às más condições de trabalho durante o cultivo de suas matérias-primas (1, 2). A questão é, portanto, saber quais medidas fazem sentido em uma aplicação

Ao usar um filme plástico, ele deve conter pelo menos uma fração mínima de material reciclado – esta é a opinião comum, que assume que os materiais reciclados são mais ou menos automaticamente mais sustentáveis. Contudo, uma análise detalhada do ciclo de vida que considera os fluxos relevantes de energia e material com base em uma metodologia de cálculo amplamente válida mostra que, na verdade, a situação não é tão simples assim (dusk – stock.adobe.com)

Fig. 1 – Desafios na produção e uso de plásticos e demandas da sociedade (Fonte: IKV)

 

específica e como elas podem contribuir para um aumento mensurável da sua sustentabilidade.

Como mensurar sustentabilidade de forma abrangente?

De maneira geral a sustentabilidade possui três pilares: ecológico, econômico e social (3) . Os problemas ecológicos do século XXI incluem o aquecimento global, esgotamento de recursos, destruição da biodiversidade e ameaças à saúde humana. As dimensões econômicas incluem instabilidades do mercado financeiro, endividamento e desenvolvimento negativo no mercado de trabalho. Entre os problemas na área social pode se citar pobreza, desequilíbrio demográfico, conflitos violentos e desigualdade de oportunidades (4). A ponderação entre essas categorias é controversa, mas a maior prioridade é atribuída à sustentabilidade ambiental(5).

É possível avaliar a sustentabilidade ambiental de, porexemplo, um produto durante o seu ciclo de vida por meio de análises (Life Cycle Analysis, LCA) (6). Com a introdução da norma técnica DIN EN ISO 14040, o Comitê Europeu de Normalização (CEN) definiu princípios para a elaboração de análises de ciclo de vida em 19 de junho de 2006, cujas fases e interações (figura 2) são descritas com mais detalhes na norma técnica DIN EN ISO 14044 (7, 8).

Já foram publicados estudos sobre a elaboração de análises de

Fig. 2 – Fases do desenvolvimento de um balanço ecológico conforme a norma técnica DIN EN ISO 14040/14044 (7) (Fonte: IKV)

 

ciclo de vida de produtos plásticos (9-11). Embora os estudos forneçam recomendações para aumentar a sustentabilidade, as conclusões devem sempre ser consideradas em seu respectivo contexto. Além disso, as conclusões não são válidas de forma universal.

Apesar de já haver padronização concluída, isso ainda se deve à falta de normas, de modo que a escolha de “Unidade funcional”, “Método de alocação”, “Inventário do ciclo de vida” e “Método de avaliação do impacto” influencia fortemente o resultado de uma análise do ciclo de vida.

Neste contexto, o Grupo Re i f e n h ä u s e r, com sede em Troisdorf, Alemanha, em cooperação com o Instituto de Processamento de Plásticos da Indústria e Comércio (Institut für Kunststoffverarbeitung in Industrie und Handwerk, IKV) da Escola Técnica Superior da Renânia Vestfália (RWTH Aachen), também situada na Alemanha, desenvolveu um método de cálculo amplamente aplicável para a preparação de uma análise de ciclo de vida que inclui todos os fluxos relevantes de energia e material ao longo do ciclo de vida de filmes plásticos e não-tecidos.

Este conceito de cálculo destina-se principalmente a apoiar projetistas no desenvolvimento de produtos plásticos sustentáveis. A análise cobre todo o ciclo de vida dos produtos plásticos: portanto, seu escopo inclui produção e/ou extração de matériasprimas; o processamento de matérias-primas até a sua conversão em grânulos; e transformação posterior por extrusão e seu descarte por meio de processos térmicos ou reciclagem mecânica, considerando as operações logísticas necessárias.

Método de cálculo amplamente válido

A seguir são apresentadas as condições de contorno para o método de cálculo que é tema desse estudo para a obtenção de uma análise do ciclo de vida. Foi assumido dentro do conceito de cálculo a ser desenvolvido que 1 m2 do produto é a unidade funcional para um filme ou manta de não-tecido, da mesma forma como

Fig. 3 – Alocação das responsabilidades para o emprego de material reciclado e a fabricação de produtos recicláveis considerando uma divisão de 50:50 (Fonte: IKV, conforme (12))

 

já foi feito em estudos anteriores (9 a 11). Deve-se observar que, para poder comparar dois produtos, é necessário atentar para o desempenho funcional. Portanto, dois filmes ou mantas de não-tecido só podem ser comparados se ambos possuírem as propriedades necessárias para cumprir sua função, ou seja, se diferirem apenas de forma insignificante em termos de propriedades de barreira ou características mecânicas, por exemplo.

Se o uso de material reciclado for contabilizado em uma análise de ciclo de vida, também deve ser compartilhada a responsabilidade pelos impactos ambientais do processo de reciclagem. Há dúvidas se é o distribuidor de material reciclável ou se é o usuário do produto reciclado produzido a partir dele que tem que responder pelos impactos ambientais associados ao processo de reciclagem e como se pode atribuir um crédito a um projeto que apresente boa reciclabilidade. Existem diferentes métodos para se alocar cargas ambientais ao longo da vida útil (alocação).

Considerando que no mercado atual é necessário promover tanto a distribuição quanto o consumo de material reciclado, o presente estudo assumiu uma alocação de 50:50 (12) , o que favorece igualmente o uso de material reciclado e a fabricação de produtos recicláveis. A figura 3 mostra esquematicamente a alocação das responsabilidades.

Assim, os usuários A e C respondem por partes iguais dos custos relativos à produção do material primário e ao descarte do produto, assim como aos custos de reciclagem. Portanto, o usuário B só tem que responder por 50% dos custos do processo de reciclagem a montante ou a jusante, uma vez que ele também recircula o material removido do ciclo. Então, o usuário B tem sempre o menor valor na avaliação do ciclo de vida, desde que o processo de reciclagem seja vantajoso em comparação com a produção e reciclagem de material primário virgem.

Devem ser apresentados todos os fluxos de energia e de material relevantes ao longo do ciclo de vida de produtos extrudados, ou seja, filme e de manta de não-tecido (figura 4) para proceder ao levantamento de dados para o inventário do ciclo de vida. As etapas do processo incluem o uso de material reciclado e a síntese petroquímica de materiais, bem como bioplásticos, extrusão, descarte e transporte.

Os dados utilizados para criar a análise do ciclo de vida foram obtidos na unidade produtiva da Reifenhäuser, concedidos por fornecedores de matérias-primas e obtidos a partir do banco de dados do software SimaPro, desenvolvido pela holandesa Pr é Consultants BV, que faz análises de ciclo de vida, incluindo numerosos bancos de dados. Os balanços das etapas individuais do processo (explicados em detalhes na literatura (13) ) são combinados em um balanço geral, que deve ser avaliado em uma etapa final no que diz respeito à sua sustentabilidade.

 

Fig. 4 – Vida útil e etapas de transporte e processo consideradas para a obtenção do inventário de ciclo de vida usando o software SimaPro baseado em fontes de dados da Reifenhäuser (Fonte: IKV)

 

A adoção do conceito de pegada de gás carbônico (ou pegada de carbono) não é suficiente neste caso, pois distorce o resultado, especialmente quando são utilizados bioplásticos. Por exemplo, a acidificação (chuva ácida), a eutrofização ou as necessidades de água e solo da agricultura não são consideradas(10, 14). A eutrofização se refere à entrada de nutrientes contendo fósforo ou nitrogênio nos ecossistemas por

Fig. 5 – Método para avaliação dos efeitos conforme a metodologia ReCiPe 2016 (16) (Fonte: IKV)

 

meio de fertilização agrícola, águas residuais e processos de combustão. Os efeitos da acidificação incluem mortes de peixes, danos à vegetação devido à lixiviação de nutrientes e contaminação de águas subterrâneas devido à presença de metais pesados que foram deslocados (3, 10, 14).

O método ReCiPe, que identifica 18 categorias de impacto a partir dos resultados do inventário do ciclo de vida e as combina em três categorias, a saber, “toxicidade humana”, “ecotoxicidade” e “recursos”, é adequado para obter uma melhor avaliação do impacto (15) (exemplo na figura 5). A pegada de gás carbônico está incluída na categoria de impacto “aquecimento global”.

A categoria “toxicidade humana” descreve os efeitos causados pela liberação de produtos químicos no meio ambiente e os danos associados à saúde humana (17) . A escala utilizada neste caso é a redução da expectativa de vida devido a doenças como câncer, sendo o resultado dos anos de vida perdidos ou a qualidade de vida perdida expressos pelo índice DALY (Disability Adjusted Lost Life Years ou “Anos de vida perdidos ajustados pela incapacidade”, em tradução livre)(18). A categoria “ecotoxicidade” se refere aos efeitos causados por substâncias nocivas em organismos terrestres e aquáticos(3, 19). A absorção de poluentes ou mudanças nas condições de vida pode levar a mudanças em organismos individuais, em uma população inteira ou no ecossistema. O parâmetro “espécie/FU” (onde FU significa “unidade funcional”) refere-se à perda local de uma espécie em um ecossistema e as consequências associadas a ela (3, 18) . A eficácia econômica é avaliada na categoria “consumo de recursos”, que informa o custo do produto em dólares americanos (USD) por unidade funcional (FU).

Análises baseadas em vários exemplos de aplicação

Uma vez definido o conceito de cálculo, pode-se proceder ao balanceamento de exemplos de aplicação. Neste exemplo, foram comparados diferentes filmes, cada um deles com propriedades similares e todos adequados para as mesmas aplicações. Os dados foram obtidos sob condições reais de produção. A fim de poder estimar melhor os efeitos dos valores apresentados, os diagramas também mostram os valores de toxicidade humana, ecotoxicidade e recursos para o deslocamento por um quilômetro feito com um carro equipado com motor diesel Euro 5.

Sacos para frutas e legumes

Primeiramente, foi feita uma análise do impacto ambiental de sacos feitos com resinas petroquímicas e bioplásticos indicados para o acondicionamento de frutas

Fig. 6 – Balanceamento relativo a sacos para frutas e legumes para uso em supermercados, feitos com plástico petroquímico e bioplástico (Fonte: IKV)

 

e legumes (figura 6), incluindo uma comparação entre os cenários de descarte deles. Para este fim são possíveis o aproveitamento térmico (cenários S1, S3, S5) e a reciclagem de material não-homogêneo (S2). A reciclagem de material homogêneo, como é possível no caso de descartes oriundos da produção industrial, não foi considerada aqui, uma vez que os sacos, após serem usados em ambientes domésticos, foram descartados em sacos amarelos (usados para acondicionar resíduos limpos). Além disso, também foi feito o balanço para um caso hipotético de compostagem doméstica para o bioplástico PLA (S4).

Os valores mais baixos de toxicidade humana foram relacionados aos sacos de frutas feitos de PEAD (cenários S1 e S2), com a reciclagem do material (S2) apresentando desempenho ligeiramente melhor que o aproveitamento térmico (S1). Em termos de ecotoxicidade, o cenário S1 mostrou um valor negativo, uma vez que o aproveitamento térmico leva à substituição da fonte de energia. Como o poder calorífico das poliolefinas (de até 44 MJ/kg) é maior do que o do óleo combustível (42 MJ/kg), a quantidade de energia que pode ser substituída é de tal porte que permite mais do que compensar a ecotoxicidade de sua produção(20) . O consumo de recursos no cenário S2 é inferior ao do S1 porque a reciclagem mecânica atua no sentido de poupar recursos.

Os cenários de S3 a S5 envolvem o uso de bioplásticos (PLA), que são mais eficientes em termos de recursos do que os plásticos petroquímicos, mas apresentam maiores níveis de toxicidade humana e ecológica. Este aumento se deve à eutrofização, bem como à demanda de água e solo necessários para a agricultura. Os cenários S3 e S4 comparam o descarte por aproveitamento térmico e a compostagem de PLA.

Pode-se observar que a compostagem apresenta vantagens em termos do consumo de recursos, enquanto o aproveitamento térmico apresentou melhor desempenho em termos de toxicidade humana e ecológica, o que também é uma consequência da substituição de energia proporcionada pelo aproveitamento térmico. O cenário S5 considera que o PLA foi sintetizado a partir da cana-de-açúcar brasileira em vez da beterraba alemã. O deslocamento pelos 10.000 km referente ao transporte da cana aumenta a toxicidade humana e ecológica, mas reduz o consumo de recursos em comparação com o plástico petroquímico.

Filmes para embalagens

Em outro exemplo, foi feita uma comparação entre um filme para embalagens feito com material primário (PE virgem, vPE) e outro feito com material reciclado (rPE). O filme era destinado a aplicações industriais como, por exemplo, embalagens para colchões. Exemplos referentes aos respectivos cenários podem ser vistos na figura 7. O filme que foi tomado como referência (S1) tinha espessura de 100 mícrons. Como as propriedades mecânicas geralmente se deterioram quando se utiliza material reciclado, a espessura do filme feito com rPE foi aumentada para 150 mícrons (S3), mas, para uma melhor comparabilidade, também foi considerado um filme de rPE com 100 mícrons de espessura (S2). Os filmes constituídos exclusivamente de PE são considerados recicláveis, uma vez que geram descartes constituídos de material homogêneo.

Como é mostrado na figura 7, o uso de material reciclado (S2) exerce efeito positivo na conservação de recursos e na toxicidade humana, mas implica em ecotoxicidade maior do que a verificada no cenário S1. A razão para essa situação é, por um lado, o consumo adicional de água e energia decorrente da reciclagem (S2) e, por outro, uma maior energia que o filme vPE aufere no aproveitamento térmico, o que reduz a ecotoxicidade no cenário S1. O cenário S3 mostra que a vantagem em utilizar material reciclado em termos da categoria de toxicidade humana é rapidamente exaurida à medida que a espessura do filme aumenta. O cenário S4 também inclui no balanço a reciclagem mecânica do material primário feita na China, o que inclui no cálculo o transporte do material por navio ao longo de 12.000 km, o que leva a uma estimativa de impacto significativamente pior do que no caso em que a reciclagem mecânica ocorre na Alemanha (S1).

A comparação com o balanço que considera o uso de papel kraft também é interessante. Em comparação ao uso do plástico na forma de material primário, a utilização do papel kraft preserva recursos fósseis, mas piora significativamente a toxicidade humana e a ecotoxicidade com base nos valores extraídos do banco de dados do software SimPro.

Conclusões

A avaliação da sustentabilidade de um produto é geralmente feita por análises do ciclo de vida com base na pegada de carbono. Entretanto, essa abordagem não é suficiente para uma avaliação ecológica completa, de modo que se recorreu a um conceito de cálculo com avaliação de impacto tridimensional. O conceito de cálculo mencionado aqui foi capaz

Fig. 7 – Balanceamento relativo a filmes para embalagens com aplicações inferiores feitos com material primário e reciclado (Fonte: IKV)

 

de mostrar que o uso de materiais reciclados é, em princípio, uma abordagem sensata para aumentar a sustentabilidade, mas somente se a quantidade de material requerida permanecer a mesma, e depende do tipo de polímero envolvido. Em comparação com os plásticos de origem petroquímica, os bioplásticos contribuem para a conservação de recursos, mesmo quando são considerados longos trajetos de deslocamento para o transporte desses materiais, mas aumentam a toxicidade humana e ecológica.

Foi revelado que a compostagem tem pouco significado, pois a energia contida no plástico não é recuperada. Também ficou claro que a substituição do plástico pelo papel não é necessariamente uma alternativa sensata, tendo em vista os valores significativamente piores de toxicidade humana e ecológica.

Embora o balanço entre as três categorias estabeleça a base para análises abrangentes, ele não permite uma recomendação imediata de ação, pois isso exigiria diretrizes para estabelecer prioridades entre as diferentes categorias. Além disso, a base de dados ainda tem que ser melhorada para considerar de maneira mais detalhada os esforços necessários no processo de reciclagem.

Referências bibliográficas

A lista de referências bibliográficas pode ser encontrada no seguinte endereço da Internet: www.kunststoffe.de/2020-01