estudo da cadeia produtiva do polietileno...
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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA UFBA
ESCOLA POLITCNICA DEPARTAMENTO DE HIDRULICA E SANEAMENTO
REDE DE TECNOLOGIAS LIMPAS -TECLIM
NGELA MARIA FERREIRA LIMA
ESTUDO DA CADEIA PRODUTIVA DO POLIETILENO TEREFTALATO (PET) NA
REGIO METROPOLITANA DE SALVADOR COMO SUBSDIO PARA ANLISE DO CICLO DE VIDA
Monografia do Curso de Especializao em Gerenciamento e Tecnologias Ambientais na
Indstria - UFBA
Orientao: Prof. Dr. Asher Kiperstok - UFBA
Salvador - 2001
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AGRADECIMENTOS
Ao profo Asher Kiperstok pela orientao deste trabalho e ensinamentos na rea de Produo Limpa. As empresas PROPPET, BAHIAPET, ENGEPACK, COOPCICLA, LIMPURB, pelas informaes fornecidas. A COPENE, setor de documentao e informao, pelo acesso ao acervo bibliogrfico. Ao profo Clio Andrade pela valiosa contribuio no aspecto metodolgico.
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RESUMO
Esta pesquisa tem como objetivo conduzir um levantamento da cadeia produtiva
da embalagem de refrigerante de Polietileno Tereftalato (PET), na Regio
Metropolitana de Salvador (RMS) para servir de subsdio a futuros trabalhos de
Anlise do Ciclo de Vida (ACV).
O estudo faz uma abordagem da cadeia produtiva desde a extrao da matria
prima at a disposio final da embalagem de PET, sendo composta das etapas
de extrao e refino do petrleo, processos de obteno do etileno, para-xileno,
etileno glicol, dimetil tereftalato, polietileno tereftalato, transformao da resina,
moldagem por injeo e sopro, engarrafamento, comercializao, uso, disposio
final e coleta seletiva.
Palavras-chave: Polietileno Tereftalato, PET, Anlise do Ciclo de Vida, ACV,
Plsticos
ABSTRACT
This research has the objective to lead a survey of the productive chain of
Polyethylene Terephthalate ( PET) for soft drink bottles in the Metropolitan Region
of Salvador (RMS) to subsidize future works of Life Cycle Analysis (LCA). Focuses
the productive chain since the extraction of raw materials until the final disposal of
PET bottles. It includes different stages of the plastic production such as the
extraction and processing of crude oil, production of ethylene, p-xylene, ethylene
glycol, dimethyl terephthalate, polyethylene terephthalate, injection molding,
injection blow molding, bottling, trading, use, final disposal and selective collection.
Keywords: Polyethylene Terephthalate, PET, Life Cycle Analysis, LCA, Plastics
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SUMRIO
LISTA DE FIGURAS ....................................................................................................................... 5
LISTA DE TABELAS....................................................................................................................... 6
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ...................................................................................... 7
1. INTRODUO.................................................................................................................... 8
2. CARACTERIZAO DOS RESDUOS SLIDOS..................................................... 12
3. OS PLSTICOS E O POLIETILENO TEREFTALATO (PET).................................. 15 3.1 - Reciclagem dos Plsticos ........................................................................................................ 16 3.2 - Polietileno Tereftalato - PET ................................................................................................ 18 3.3 - Demanda de PET no Setor de Embalagens .......................................................................... 20 3.4 - Pet versus Embalagens de Vidro e Alumnio........................................................................ 20
4. ANLISE DO CICLO DE VIDA ..................................................................................... 22 4.1 - Fases de uma ACV:................................................................................................................ 26
4.1 .1 - Definio dos objetivos e escopo ................................................................................ 27 4.1.2 - Anlise de inventrio..................................................................................................... 30 4.1.3 - Avaliao de impacto .................................................................................................... 34 4.1.4 - Interpretao.................................................................................................................. 36
4.2 - Softwares de ACV................................................................................................................... 36 4.3 - Estudo de Caso de ACV na Colmbia................................................................................... 36
5. CADEIA PRODUTIVA DA EMBALAGEM DE PET NA RMS ........................................... 40 5.1 - Cadeia Produtiva do PET na RMS ....................................................................................... 41 5.2 - Descrio da Cadeia Produtiva.............................................................................................. 45
5.2.1 - Extrao do Petrleo ..................................................................................................... 45 5.2.2 - Refino do Petrleo......................................................................................................... 45 5.2.3 - Processo do Etileno ....................................................................................................... 50 5.2.4 - Processo do Para-xileno ................................................................................................ 53 5.2.5 - Processo do Etileno Glicol ............................................................................................ 56 5.2.6 - Processo do Dimetiltereftalato (DMT).......................................................................... 57 5.2.7 - Processo de Polimerizao do Polietileno Tereftalato (PET)...................................... 64 5.2.8 - Processo de Moldagem das Embalagens....................................................................... 71 5.2.9 - Engarrafamento ............................................................................................................. 79 5.2.10- Comercializao, Uso e Disposio Final.................................................................... 79
6. CONCLUSES E RECOMENDAES ........................................................................ 85
7. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ............................................................................ 88 8. ANEXOS .............................................................................................................................. 91 8.1 - Mapa da Regio Metropolitana de Salvador................................................................ 91 8.2 - Cadeia Produtiva do PET na RMS............................................................................... 92
8.3 - Produtos Fabricados com PET Reciclado....................................................................92 8.4 - Legislao Ambiental das Embalagens Plsticas.........................................................93
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LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Composio mdia das resinas nos resduos plsticos rgidos
separados em programas de coleta seletiva 12
Figura 2 - Material reciclvel obtido da coleta seletiva 13 Figura 3 - Produo e reciclagem do PET no Brasil 19 Figura 4 - Pases que desenvolveram ACV 24 Figura 5 - Atividades em 5 estgios de ciclo de vida 25 Figura 6 - Fases de uma ACV 26 Figura 7 - Dimenses da ACV 27 Figura 8 - Ciclo de vida de garrafas de vidro 28 Figura 9 - Exemplo de um sistema do produto para a Anlise de
Inventrio 31
Figura 10 - Exemplo de uma unidade de processo dentro do sistema de produto
32
Figura 11 - Anlise do Ciclo de Vida de garrafas PET na Colmbia 37 Figura 12 - Comparao de ciclo de vida de garrafas retornveis vs. no
retornveis 38
Figura 13 - Comparao das fases do ciclo de vida do PET 39 Figura 14 - Cadeia produtiva do PET na RMS 42 Figura 15 - Localizao das empresas de primeira e segunda gerao do
PET no Plo Petroqumico de Camaari 44
Figura 16 - Processo de refino do petrleo 48 Figura 17 - Processo de obteno do etileno 53 Figura 18 - Processo de obteno do Dimetil Tereftalato - DMT 60 Figura 19 - Polimerizao na fase fundida 64 Figura 20 - Polimerizao no estado slido 65 Figura 21 Resina de PET em pellets 70 Figura 22 - Tipos de garrafas de PET - antes e depois 71 Figura 23 - Pr-formas 72 Figura 24 - Planta de localizao da empresa "A" 73 Figura 25 - Garrafa PET de 2 L 74 Figura 26 - Processo de moldagem por injeo e sopro 75 Figura 27 - Container da COOPCICLA 80 Figura 28 - Fardos de embalagens PET 80 Figura 29 - Postos de Entrega Voluntria de Salvador 81 Figura 30 - Embalagens de PET monocamada e multicamada 82
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Composio de plstico no lixo em Salvador - 1995 e 1999 13
Tabela 2 - Percentual dos materiais reciclveis recolhidos pela COOPCICLA e CENBA
14
Tabela 3 - Identificao, caractersticas e aplicaes dos plsticos 17
Tabela 4 - Produo e reciclagem de PET no Brasil 19
Tabela 5 - ACV comparando 3 sistemas de embalagens nos EUA 21
Tabela 6 - Descrio qualitativa das entradas e sadas do processo de refino de petrleo
49
Tabela 7 - Descrio qualitativa das entradas e sadas do processo do etileno
54
Tabela 8 - Descrio qualitativa das entradas e sadas do processo do para-xileno
55
Tabela 9 - Descrio qualitativa das entradas e sadas do processo do dimetil tereftalato
62
Tabela 10 - Descrio qualitativa das entradas e sadas do processo do polietileno tereftalato
69
Tabela 11 - Relao entre a garrafa de PET tipo base-cup e petalide 70
Tabela 12 - Descrio qualitativa das entradas e sadas do processo de moldagem por injeo
76
Tabela 13 - Descrio qualitativa das entradas e sadas do processo de moldagem por sopro
77
6
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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ACV - Anlise do Ciclo de Vida
COOPCICLA - Cooperativa de Agentes Autnomos de Reciclagem
DMT - Dimetil Tereftalato
LCA - Life Cycle Analysis
LIMPURB - Limpeza Pblica de Salvador
PET - Polietileno Tereftalato
RMS - Regio Metropolitana de Salvador
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1. INTRODUO
Na sociedade contempornea vem se acentuando cada vez mais o uso dos
plsticos. A abundncia de produtos plsticos no mundo, por outro lado, tem
criado srios problemas ambientais. A no biodegradabilidade da maioria dos
plsticos e os gases produzidos durante a incinerao so algumas das
dificuldades para o problema do resduo plstico. Este fator se contrape ao
sucesso da indstria dos plsticos em fabricar seus produtos com propriedades
funcionais magnficas. Plsticos constituem uma grande poro, especialmente
no volume, dos resduos slidos coletados pelas municipalidades no mundo. Para
diminuir os impactos ambientais desde a extrao do petrleo at a sua
disposio em aterros sanitrios e lixes, necessita-se da formao de dados
com enfoque do ciclo de vida completo, que inclui diferentes estgios tais como
extrao, processamento da matria prima, manufatura, transporte, distribuio,
uso, reuso, reciclagem e disposio final. O conceito de Anlise do Ciclo de Vida
foi desenvolvido para este propsito e usado em diferentes aplicaes (SONG,
1999). Este trabalho pretende levantar a cadeia produtiva da embalagem de
refrigerante de Polietileno Tereftalato (PET) na Regio Metropolitana de Salvador,
para servir de subsdio para a conduo de futuros estudos de Anlise do Ciclo de
Vida.
Nas ultimas dcadas o plstico foi um dos materiais que mais se desenvolveu e
aumentou de produo. Esta abundncia est acarretando srios problemas
ambientais.
Os resduos plsticos podem ser classificados quanto origem, em industriais,
urbanos e agrcolas. Os rejeitos plsticos industriais provm principalmente de
refugos de indstrias de transformao, como peas fora de especificao tcnica,
aparas e rebarbas do processo. O material j selecionado conhecido e muitas
vezes reaproveitado na prpria indstria ou vendido a terceiros para reciclagem.
Os resduos slidos urbanos so gerados tanto pelo comrcio e servios como
nas residncias por consumidores finais. No Brasil, o destino principal desses
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resduos tem sido vazadouros, rios, manguezais, lagoas, aterros etc. Sem maiores
preocupaes tcnicas, econmicas e ambientais, tal prtica ocasiona um
desperdcio irracional desses materiais. Alm de poluio visual, pode ocasionar
deslizamento de encostas, entupimentos de canais e valas (CEMPRE, 1998).
Os plsticos se degradam muito lentamente no meio ambiente. Possuem como
caractersticas a resistncia a radiaes, calor, ar e gua. Os tipos mais
encontrados no lixo urbano so: Polietileno de Alta Densidade (PEAD) usado
em embalagens para detergentes e leos automotivos, sacolas de
supermercados, garrafeiras, tampas, tambores para tintas, potes, utilidades
domsticas; Polietileno de Baixa Densidade (PEBD) - sacolas para
supermercados e lojas, filmes para embalar leite e outros alimentos, sacaria
industrial, filmes para fraldas descartveis, bolsa para soro medicinal, sacos de
lixo etc; Polietileno Tereftalato (PET) - frascos e garrafas para uso
alimentcio/hospitalar, cosmticos, bandejas para microondas, filmes para udio e
vdeo, fibras txteis; Policloreto de Vinila (PVC) - embalagens para gua mineral,
leos comestveis, maioneses, sucos, perfis para janelas, tubulaes de gua e
esgoto, mangueiras, embalagens para remdios, brinquedos, bolsas de sangue,
material hospitalar etc; Polipropileno (PP) - filmes para embalagens e alimentos,
embalagens industriais, cordas, tubos para gua quente, fios e cabos, frascos,
caixas de bebidas, autopeas, fibras para tapetes, utilidades domsticas, potes,
fraldas, seringas descartveis etc; Poliestireno (PS) - potes para iogurtes,
sorvetes, doces, frascos, bandejas de supermercados, geladeiras (parte interna da
porta), pratos, tampas, aparelhos de barbear descartveis, brinquedos etc
(CEMPRE, 1998; PLASTIVIDA, 2001).
. Esta pesquisa tem como objetivo conduzir um levantamento da cadeia produtiva
da embalagem de refrigerante PET de 2 litros, na Regio Metropolitana de
Salvador (RMS) para servir de subsdio a futuros trabalhos de Anlise do Ciclo de
Vida (ACV).
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Anlise de Ciclo de Vida (ACV) um instrumento de avaliao do impacto
ambiental associado a um produto ou processo, compreendendo etapas que vo
desde a retirada das matrias-primas elementares da natureza, que entram no
sistema produtivo, disposio do produto final, aps o uso. Serve como base
para detectar a estratgia mais conveniente para a minimizao dos impactos.
O estudo pretende fazer uma abordagem da cadeia produtiva desde a extrao da
matria prima at a sua disposio final da embalagem de PET, por tratar-se de
um plstico que possui um dos maiores percentuais de separao, 21 %, em
programas de coleta seletiva.
Esta pesquisa se insere dentro da linha de capacitao na metodologia de ACV,
desenvolvido pela Rede de Tecnologias Limpas da Bahia, TECLIM, no
Departamento de Hidrulica e Saneamento, da Escola Politcnica da Universidade
Federal da Bahia, visando formar profissionais capazes de desenvolver a
metodologia no estado.
Este trabalho est estruturado da seguinte forma:
No captulo 2, Caracterizao dos Resduos Slidos, abordam-se questes relacionadas aos resduos slidos, com enfoque para os plsticos, bem como o
aumento no lixo domstico nos ltimos anos e os ndices de reciclagem de
diversos materiais.
No captulo 3, Os Plsticos e o Polietileno Tereftalato, apresenta-se um breve histrico dos plsticos e suas definies, destacando o Polietileno Tereftalato
pelos ndices de crescimento nos ltimos anos.
O captulo 4, Anlise do Ciclo de Vida, fornece a fundamentao terica de ACV, enfocando as principais fases: Definio dos objetivos e escopo de trabalho;
anlise de inventrio; avaliao de impacto e interpretao.
J o captulo 5, Cadeia Produtiva da Embalagem de Polietileno Tereftalato na RMS, descreve os principais processos da cadeia produtiva do PET na RMS. Os dados ambientais apresentados so qualitativos.
10
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Na Concluso incluem-se as sugestes e recomendaes sobre a cadeia produtiva do PET na Regio Metropolitana de Salvador.
11
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2. CARACTERIZAO DOS RESDUOS SLIDOS
Este captulo aborda questes relacionadas aos resduos slidos, com enfoque
para os plsticos, bem como o aumento no lixo domstico nos ltimos anos e os
ndices de reciclagem de diversos materiais.
ultrapassando o papel/papelo que at ento predom
participao no lixo domstico (Tabela 1). Este aumento de
PET (refrigerante) 21%
PEAD/PEBD (produtos de limpeza, leite) 37%
PVC (gua m ineral, produtos de limpeza)
14%
PP (potes de margarina) 10%
Outros plsticos rgidos 18%
Segundo dados da empresa de Limpeza Pblica de Salvador, LIMPURB (1999),
os plsticos (moles e duros) representam 17,11% do lixo c letado em Salvador,
A composio de resduos slidos urbanos em algumas cidades do Brasil, em
programas de coleta seletiva mostrado na Figura 1. Os tipos de plsticos mais
encontrados no lixo urbano so: PEAD/PEBD, PET, PVC, PP e PS (CEMPRE,
1998). O PET, oriundo das embalagens de refrigerante, possui um dos maiores
percentuais de separao entre os plsticos encontrados em programas de coleta
seletiva, 21 %, ficando somente atrs dos Polietilenos (PEAD e PEBD), 37 %.
Esta uma indicao de nvel de consumo deste material, demandando ateno
para a importncia de novos estudos com foco ambiental, que sejam dirigidos
no s para o destino destes resduos, mas tambm para a sua gerao no
processo produtivo.
Figura 1 - Composio mdia das resinas nos resduos plsticos rgidos separados em programas de coleta seletiva
Fonte: CEMPRE, 1998
o
inava como a maior
ve-se a substituio do
12
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papel por plstico nas embalagens, assim como a mudana de hbito da
populao no uso de alimentos preparados industrialmente (LIMPURB, 1999).
Tabela 1 Composio de plstico no lixo em Salvador, 1995 e 1999
ANO Tipo de Plstico 1995 1999
Variao
Plstico Mole 8,16 % 12,04 % +47,55 %
Plstico Duro 3,12 % 5,07 % +62,50 %
Total 11,28 % 17,11 Fonte: LIMPURB, 1999
O acompanhamento da coleta seletiva executada pela Cooperativa de Agentes
Autnomos de Reciclagem, COOPCICLA, em 14 bairros de Salvador, indicou que
761 t de resduos foram captados em 2000 (Figura 2 e Tabela 2).
Alm da coleta dos reciclveis nos domiclios, a COOPCICLA separa materiais
reciclveis na Central de Badameiros, CENBA, localizada prximo ao Aterro de
Canabrava obtendo 3.584 t/ano (LIMPURB, 2000).
0
500.000
1.000.000
1.500.000
2.000.000
2.500.000
3.000.000
Papel Papelo Vidro Plstico Metal Alumnio Outros
material reciclvel
kg/a
no
Figura 2 Material reciclvel obtido da coleta seletiva Fonte: LIMBURB, 2000
13
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Tabela 2 - Percentual dos materiais reciclveis recolhidos pela COOPCICLA e CENBA
Materiais Reciclveis ( kg/ano) Componentes COOPECICLA CENBA Total %
Papel 204.731 2.490.142 2.694.873 62,01 Papelo 190.076 363.201 553.277 12,72 Vidro 148.669 8.279 156.948 3,61 Plstico 50.288 485.288 535.576 12,31 Metal 107.788 216.730 324.518 7,47 Alumnio 59.941 19.149 79.090 1,81 Outros 0 1.185 1.185 0,07 Total 761.493 3.583.974 4.345.467 100
Fonte: Limpurb/2000
Dados da caracterizao dos resduos slidos urbanos em Salvador, apontam
para um crescimento dos materiais plsticos nos ltimos anos.
Os plsticos coletados no programa de coleta seletiva em Salvador representam
12,31 %, do total de materiais reciclveis. No foram considerados os diferentes
tipos de resinas no levantamento realizado pela Limpurb.
No prximo captulo sero abordadas as questes relacionadas aos plsticos,
tais como sua origem e caractersticas, com destaque para o Polietileno
Tereftalato.
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3. OS PLSTICOS E O POLIETILENO TEREFTALATO (PET)
Depois das idades da pedra, bronze e ferro a sociedade industrializada
parece estar vivendo a era dos plsticos. Na atualidade a presena dos plsticos
uma constante. A maioria deles no existia antes dos anos 30. Na segunda
metade do sculo XIX deu-se o desenvolvimento da celulide, um material plstico
baseado em celulose modificada de material natural que era produzido da madeira
ou palha. Em seguida novos compostos, como a resina de acetato de celulose,
surgiram para explorar as caractersticas deste produto. Entre 1900 e 1940 muitos
progressos cientficos e tecnolgicos foram atingidos. Em 1907 o primeiro
termorrgido, a baquelite, foi patenteado. A primeira guerra mundial estimulou o
desenvolvimento de materiais como o Policloreto de Vinila (PVC) na Alemanha.
No comeo dos anos 30, a estrutura e sntese das substncias chamadas de
materiais polimricos, foram adequados pela teoria cientfica. Este progresso
criou a base para a sntese de um grande nmero de novos polmeros (MULDER,
1998).
So considerados polmeros as molculas relativamente grandes, de peso
molecular da ordem de 103 a 106 cuja estrutura composta de unidades qumicas
repetidas, os monmeros (MANO, 1988).
Seguem alguns exemplos de polmeros:
Macromolculas lineares
cadeias C - C
H H H H H C C C C C H R H R H
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heterotomos
H H H C X C X C H H H
A matria-prima do plstico derivada do petrleo, que formado por uma
complexa mistura de compostos. Pelo fato destes compostos possurem diferentes
grupos aromticos
R
C X R
temperaturas de ebulio, possvel separ-los em misturas ou cortes atravs de
colunas de destilao. Um desses cortes, a nafta, fornecida para as centrais
petroqumicas, onde passa por uma srie de processos, dando origem aos
principais monmeros, como por exemplo, o eteno. Processos diversos
transformam os monmeros em polmeros que se classificam, de acordo com as
caractersticas de fusibilidade, em:
Termoplsticos - polmeros lineares ou ramificados, que permitem fuso por
aquecimento e solidificao por resfriamento. Ex. PET.
Termorrgidos - So aqueles que por aquecimento ou outra forma de
tratamento, assumem a estrutura tridimensional, reticulada, com ligaes
cruzadas, tornando-se insolveis ou infusveis. Ex. Resina fenolformaldedo
(MANO, 1988).
3.1 - Reciclagem dos Plsticos Para facilitar a etapa de separao manual dos artefatos plsticos as empresas de
transformao e entidades ligadas reciclagem adotaram um sistema de
codificao de recipientes plsticos que consiste de um smbolo com 3 setas em
sequncia, normatizada pela norma NBR 13.230 de 1994, "Simbologia indicativa
de reciclabilidade e identificao de materiais plsticos" da Associao Brasileira
de Normas Tcnicas - ABNT. Na maioria das embalagens, o tringulo aplicado
em alto relevo na parte de baixo da mesma (CEMPRE, 1997). Cada tipo de
plstico recebeu uma numerao especfica e todas as embalagens plsticas
16
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devem ter o respectivo tringulo com a identificao. A Tabela 3 apresenta os
vrios tipos de plsticos com identificaes e principais aplicaes.
Tabela 3 - Identificao, caractersticas e aplicaes dos plsticos
PLSTICO CARACTERSTICAS PRODUTOS
POLIETILENO TEREFTALATO
Transparente, inquebrvel,
impermevel e leve.
POLIETILENO
DE ALTA DENSIDADE
Inquebrvel, leve, rgido e
impermevel
POLICLORETO
DE VINILA
Rgido, transparente,
impermevel, resistente temperatura e inquebrvel
POLIETILENO
DE BAIXA DENSIDADE
Flexvel, leve, transparente e
impermevel
POLIPROPILENO
Conserva o aroma,
inquebrvel, transparente, brilhante, rgido e resistente a
mudanas de temperatura
POLIESTIRENO
Impermevel, rgido,
transparente e brilhante
OUTROS
Neste grupo encontram-se os seguintes plsticos:
ABS1/SAN2, EVA3 e PA4.
Flexibilidade, leveza, resistncia abraso,
possibilidade de design diferenciado
Fonte: PLASTIVIDA, 2001; CEMPRE, 1998
1 ABS = copolmero de acrilonitrila-butadieno-estireno 2 SAN = copolmero de estireno-acrilonitrila 3 EVA = copolmero de etileno-acetato de vinila 4 PA = Poliamidas alifticas
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3.2 - Polietileno Tereftalato - PET
O Polietileno Tereftalato foi desenvolvido em 1941 pelos qumicos ingleses
Whinfield e Dicson. A partir de 1950, ele foi utilizado na fabricao de fibras pela
ICI na Inglaterra e pela E.I. Du Pont de Nemours, nos Estados Unidos. Mas as
garrafas produzidas com este polmero s comearam a ser fabricadas na dcada
de 70, aps cuidadosa reviso dos aspectos de segurana e meio ambiente
(CEMPRE, 1998).
No Brasil o PET surgiu em 1988, seguindo a mesma trajetria do resto do mundo.
Primeiramente foi utilizado na indstria txtil. Somente em 1993 que passou a
ser utilizado com expresso no mercado de embalagens nacional (CEMPRE,
1998; CEMPRE-Informa, 2001). A Tabela 4 e a Figura 3 apresentam nmeros
sobre a produo e reciclagem de PET no Brasil. Observa-se que existe um
aumento da demanda da resina de PET nos ltimos anos, alm da demanda
deste produto para refrigerantes. um indicativo do segmento de novos
mercados para a resina, como o de gua mineral, detergentes, leo etc. Neste
mesmo perodo houve um aumento na reciclagem de PET, devido aos programas
de reciclagem nas principais cidades brasileiras.
O Polietileno Tereftalato um polister, transparente, brilhante, leve com boa
performance de design e facilidade de moldagem, que proporciona alta resistncia
mecnica (impactos) e qumica alm de ter barreiras para gases e odores. Devido
s caractersticas acima e ao seu peso ser muito menor que as embalagens
tradicionais, ao ser usado pelas indstrias de bebidas, ele reduziu os custos de
transporte e produo.
Atualmente o mercado de PET ps-consumo no Brasil para produo de cordas
(multifilamento), fios de costura (monofilamento) e cerdas de vassouras e escovas.
Outros usos so: moldagem de autopeas, lminas para termoformadores,
garrafas de detergentes, mantas no tecidas e carpetes (CEMPRE,1998).
18
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Tabela 4 - Produo e reciclagem de PET no Brasil
ANO Demanda Nacional (t)
(resina PET)
Demanda para
Refrigerantes (t)
Reciclagem
Ps-consumo
(t) (%)
reciclado/demanda
nacional
1994
80 mil
- 3 mil 3.75
1995 120 mil - 18 mil 15
1996 150 mil - 22 mil 14,70
1997 211 mil 185,7 mil 30mil 14,22
1998 260 mil 223,6 mil 40 mil 15,38
1999 286 mil 237,4 mil 50 mil 17,48
2000 315 mil 255,1 mil 67 mil 21,27
Fonte: CEMPRE-INFORMA, 2001
Figura 3 - Produo e reciclagem do PET no Brasil
0
50000
100000
150000
200000
250000
300000
350000
ANO
PRO
DU
O (t
)
Demanda Nacional (t) - resinaDemanda para RefrigerantesReciclagem ps consumo
ANO
11994 21995 31996 41997 51998 61999 72000
Fonte: Baseado em CEMPRE-INFORMA, 2001
19
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3.3 - Demanda de PET no Setor de Embalagens
A resina PET est em expanso no mercado de refrigerante, substituindo cada
vez mais outros tipos de embalagens, como o vidro, pois apresenta diversas
vantagens na produo e transporte. Outros mercados de embalagens de PET,
envase de gua mineral e leo comestvel, esto contribuindo para o aumento da
quantidade de PET produzido. Uma outra resina, Polietileno Naftalato (PEN), tambm recomendada para o
segmento de garrafas retornveis. As principais caractersticas da embalagem
PEN so: temperatura de lavagem a 850 C , alta barreira ao oxignio e a luz UV e
resistncia a vcuo e presso (ANJOS, 2001).
3.4 - Pet versus Embalagens de Vidro e Alumnio
Na dcada de 80, vrios estudos de ciclo de vida foram realizados comparando
os diferentes tipos de embalagens. Alguns destes estudos foram discrepantes
nos resultados. Este fato ilustra a importncia da qualidade dos dados que entram
num estudo e a metodologia a ser seguida (CHEHEBE, 1998).
Segundo estudos comandados pelo NAPCOR (National Association for Plastics
Container Recovery) nos EUA e conduzidos pela empresa "Franklim Associates"
existem vantagens na reduo do uso de recursos naturais com a utilizao de
embalagens de PET (Tabela 5) (FRANKLIM ASSOCIATES,1993). Compara o
impacto ambiental do PET com vidro e o alumnio e com exceo da taxa de
reciclagem para a lata de alumnio, a garrafa PET apresenta vantagens para todos
os outros itens.
A embalagem de alumnio tem sido no Brasil, a embalagem de maior taxa de
reciclagem devido ao seu maior valor de compra, fomentando uma economia
informal para este tipo de recipiente. Essa varivel, valor de compra da
embalagem ps-consumo, tem sido um dos principais alavancadores da sua
20
-
reciclagem, o que um ponto importante a ser considerado num estudo de
Anlise do Ciclo de Vida.
Tabela 5 ACV comparando 3 sistemas de embalagens nos EUA
Itens
Garrafa PET
(567 mL)
Garrafa de
vidro (453 mL)
Lata de
Alumnio (340 mL)
Garrafa PET
(2000 mL)
Taxa de reciclagem, 1993 (%)
36 34 62 36
Para produzir e entregar 1000 gal: Peso do container (lb)
360
3.843
374
262
Energia (MBTU)
19,9 33,1 23,8 12,7
Energia de combustvel fssil (MBTU)
17,6 29,4 19,7 11,2
Energia nuclear, madeira e outras (MBTU)
2,3 3,7 4,5 1,5
Emisses atmosfricas (lb)
48 99 83 30
Efluente lquido (lb)
9 12 16 5
Resduo slido (lb)
474 3.214 774 295
Fonte: FRANKLIM ASSOCIATES,1993. Para uma melhor divulgao dos conceitos bsicos de Anlise do Ciclo de Vida, o
captulo 4 apresenta um referencial terico desse assunto.
21
-
4. ANLISE DO CICLO DE VIDA
Este captulo fornece a fundamentao terica bsica de ACV, enfocando as principais fases: Definio dos objetivos e escopo de trabalho; Anlise de
inventrio; Avaliao de impacto e; Interpretao.
Anlise do Ciclo de Vida um instrumento de avaliao do impacto ambiental
associado a um produto ou processo, compreendendo etapas que vo desde a
retirada das matrias-primas elementares da natureza que entram no sistema
produtivo (bero) disposio do produto final, aps uso (tmulo). Inclui extrao,
processamento da matria prima, manufatura, transporte, distribuio, uso, reuso,
manuteno, reciclagem e disposio final. Permite uma viso abrangente dos
diversos impactos provocados ao meio ambiente, possibilitando a identificao
das medidas mais adequadas do ponto de vista ambiental e econmico para sua
minimizao, constituindo-se assim numa tcnica de gerenciamento ambiental e
de desenvolvimento sustentvel (CHEHEBE, 1998; JENSEN,1997;
GRAEDEL,1998)
Nos ltimos anos tem aumentado o interesse em ACV pelas indstrias,
especialistas ambientais, autoridades, associaes de consumidores,
organizaes ambientais e o pblico em geral que querem conhecer a qualidade
ambiental dos processos de produo e dos produtos. Est se tornando um
instrumento comum nos pases da Europa, nos Estados Unidos. Sua aplicao
tem iniciado no BrasiI com a Mercedes-Benz do Brasil S/A e o Centro de
Tecnologia de Embalagem - CETEA do Instituto Tcnico de Alimentao - ITAL
(CHEHEBE, 1998). A Mercedes-Benz do Brasil S/A desenvolveu entre 1996 e
1997, um projeto piloto onde fez um comparativo entre almofadas de bancos
confeccionadas a partir da fibra de coco e outra confeccionada com espuma de
poliuretano. O CETEA/ITAL desenvolveu um estudo denominado "Anlise do Ciclo
de Vida de embalagens para o mercado brasileiro" com o objetivo de conduzir um
22
-
estudo em vinte sistemas de embalagens no mercado nacional, considerando as
condies e o nvel de tecnologias.
Segundo CHEHEBE (1998), HOOF (2000) e JENSEN (1997) os primeiros estudos
de ACV foram realizados pela Coca-Cola em 1969 com o objetivo de analisar
diferentes tipos de embalagens para refrigerantes e qual apresentava ndices mais
adequados de emisses.
O processo de quantificao do uso dos recursos naturais e dos ndices de
emisses tornou-se conhecido como REPA (Resource and Environmental Profile
Analysis). Na Europa os primeiros estudos de comparao ecolgica de produtos,
foram chamados de ecobalano, e foram realizados na Suia em 1974. Logo em
1984 a agncia Suia de Proteo ao Meio Ambiente publicou um boletim de
ecobalano para materiais de embalagem.
Os ecobalanos mostram uma estrutura para o clculo dos dados dentro da
metodologia. Em cada fase existem entradas e sadas de materiais, energia e
emisses. Nem todos os componentes tem a mesma unidade de contribuio.
Atravs do ecobalano se elabora uma estrutura para inventariar, calcular e
comparar os dados.
O pas que mais desenvolveu casos de ACV foi a Alemanha, por causa dos
resduos slidos que estavam no centro das atenes da opinio pblica nos anos
80. A Figura 4 mostra a participao individual de cada pas em termos do
nmero de estudos realizados (HOOF, 2000).
A Sociedade Internacional para a Qumica e Toxicologia Ambiental (SETAC) foi
uma das fomentadoras da metodologia de ACV na Amrica do Norte (1990),
seguido pela mesma organizao em Leiden, Holanda. Muitos conceitos adotados
pela SETAC foram adotados pela Organizao Internacional de Padronizao,
ISO. (CHEHEBE, 1998; HOOF, 2000).
23
-
Alemanha40%
Suia18%
Sucia5%
Reino Unido7%
EUA12%
Frana3%
Austria5%
Holanda4%
Outros6%
Figura 4 - Pases que desenvolveram estudos de ACV Fonte: HOOF, 2000
As principais normas padronizadas pela ISO sobre Anlise do Ciclo de Vida, so:
ISO 14040 - International Standard. Environmental Management - Life
Cycle Assessment - Principles and Framework. 1997.
ISO 14041 - International Standard. Environmental Management - Life Cycle
Assessment Goal and Scope Definition and Inventory Analysis.1998.
ISO 14042 - International Standard. Environmental Management - Life Cycle
Assessment - Life Cycle Impact Assessment. 2000.
ISO 14043 - International Standard. Environmental Management - Life Cycle
Assessment - Life Cycle Interpretation. 2000.
Segundo GRAEDEL (1998), algumas anlises que tratam de todos os estgios de
ciclo de vida, conforme a Figura 5, incluem:
Estgio 1 - Pr manufatura;
Estgio 2 - Operao de manufatura;
Estgio 3 - Entrega do produto;
Estgio 4 - Uso pelo consumidor;
Estgio 5 - Reuso, reciclagem ou descarte.
24
-
Uso pelo consumidor
Transporte Reuso ou reciclagem
Descarte
Embalagem
Montagem domdulo
Processamento dos materiais
Montagem do
produto
Manufatura dos materiais
Manufatura do componente
Extrao da matria prima
Figura 5 - Atividades em 5 estgios de ciclo de vida Fonte: GRAEDEL, 1998 ACV pode ser usada para:
Identificar oportunidades de melhoramento dos aspectos ambientais de
produtos em vrios pontos de seu ciclo de vida;
Avaliar tomada de deciso na indstria, assim como nas organizaes
governamentais e no governamentais (planejamento estratgico, projeto de
produto ou processo);
Selecionar indicadores relevantes da performance ambiental, incluindo
tcnicas de medio;
Promover marketing institucional e de produto (ISO 14.040, 1997).
ACV uma tcnica de gerenciamento ambiental (avaliao de risco, evoluo da
performance ambiental, auditorias ambientais e avaliao de impacto ambiental).
25
-
Como toda tcnica tambm possui limitaes. Algumas delas so:
Resultados de estudos de ACV focados nas questes regionais podem no
ser apropriado para aplicaes locais;
Qualidade dos dados utilizados. importante que venham de fontes
seguras;
A natureza da seleo feita em ACV (escolha dos limites do sistema,
seleo da origem dos dados e categoria de impacto) podem ser subjetivos;
Modelos utilizados para anlise de inventrio ou para avaliao de impacto
ambiental, so limitados por suas hipteses e podem no ser disponveis para
todos os impactos e aplicaes (ISO 14.040, 1997).
4.1 - Fases de uma ACV:
A Anlise do Ciclo de Vida inclui as seguintes fases, conforme a Figura 6:
4.1.1 - Definio dos objetivos e escopo de trabalho;
4.1.2 - Anlise de inventrio;
4.1.3 - Avaliao de impacto;
4.1.4 Interpretao.
26
-
Figura 6 - Fases de uma ACV
Aplicaes diretas: Desenvolvimento e
melhoria do produto Planejamento estratgico Elaborao de polticas
pblicas Marketing Outros
Interpretao
Avaliao de Impacto
Anlise do Inventrio
Objetivo e Escopo
Fonte: ISO 14.040, 1997 4.1 .1 - Definio dos objetivos e escopo
Os objetivos e escopo de um estudo de ACV devem ser claramente
definidos e consistentes com a aplicao pretendida. A definio do objetivo deve
incluir de forma clara os propsitos pretendidos e conter todos os aspectos
considerados relevantes para direcionar as aes que devero ser realizadas.
Segundo CHEHEBE, 1998, "o contedo mnimo de ACV deve referir-se s suas
trs dimenses: onde iniciar e parar o estudo do ciclo de vida (a extenso da
ACV), quantos e quais subsistemas incluir (a largura da ACV) e o nvel de
detalhes do estudo (a profundidade da ACV)". Estas dimenses devem ser
definidas de forma compatvel e suficiente para atender o estabelecido nos
objetivos do estudo, conforme ilustrado na Figura 7.
27
PROFUNDIDADE (Nvel de detalhes)
EXTENSO (incio e fim do
-
Figura 7 - Dimenses da ACV Fonte: CHEHEBE,1998
Exemplos das dimenses de uma ACV:
Garrafas de vidro: a extenso vai desde da matria prima, a areia, at o fim
de vida da embalagem, incluindo extrao da areia, produo da embalagem
(lavagem, mistura, fundio, prensagem, formao da boca, sopro,
transferncia do molde e sopro), engarrafamento, distribuio, consumo, fim
de vida e lavagem. A largura o detalhamento de cada subsistema que faz
parte da cadeia principal. A profundidade est focada com mais detalhes no
processo de produo. A Figura 8 mostra o fluxograma deste processo.
Areia
28
Prod
uo
Pedra Caulisa
Fundio
Prensagem
Formao da boca
dSopro
a boca
Transferncia do molde Pr-forma
Soprorrafamento Distribuio Consumo Fim de Vida Enga
reci
clag
em
Lavagem Garrafa retornvel
Mistura
Impurezas Lavagem Na H OAl 2 ONa
3 2
Na SO 4 CO 3 2
2 O 3 Fe
-
Figura 8 - Ciclo de Vida de garrafas de vidro Fonte: HOOF, 2000 Garrafas de PET: a extenso vai desde a extrao do petrleo at a sua
disposio final, onde inicia e para o estudo do ciclo de vida, ou seja, nas
etapas de extrao e refino de petrleo, processos de obteno do etileno,
para-xileno, etileno glicol, polimerizao do PET, moldagem das embalagens,
engarrafamento, uso, coleta e disposio; a largura est no detalhamento de
cada um desses processos e a profundidade no processo de polimerizao do
PET.
O escopo deve ser bem definido para que a largura, a profundidade e a extenso
do estudo sejam compatveis e suficientes para atingir o objetivo. ACV uma
tcnica interativa. O escopo do estudo pode ser modificado a medida que
informaes adicionais forem sendo coletadas.
Na definio do escopo, alguns itens devem ser considerados e claramente
descritos:
As funes do sistema estudado - a definio clara das caractersticas do
produto a ser modelado;
A unidade funcional - Um sistema pode ter um nmero de funes definidas.
A selecionada para o estudo dependente da meta e escopo do estudo. A
unidade funcional deve ser definida e mensurvel. Se define a partir de
funes que cumprem o produto.
Exemplos:
1000 L de refrigerantes vendidos em embalagens de PET de 2 L;
1000 L de gua mineral em embalagens de bebidas;
1000 Kg de Ketchup consumido.
Os limites do sistema - Determinam quais as unidades de processos devem
ser includas na ACV. Vrios fatores determinam este limite, como a aplicao
29
-
pretendida do estudo, a hiptese realizada, o critrio de corte, restries de
dados e custo. Os limites so geralmente apresentados em fluxogramas que
mostram a seqncia principal do sistema de produto em estudo.
A seleo das entradas e sadas, e o nvel de agregao em categorias dos
dados devem ser consistentes com os objetivos do estudo. O critrio utilizado para
o estabelecimento dos limites do sistema deve ser identificado e justificado no
escopo do estudo (CHEHEBE, 1998; ISO 14.040)
4.1.2 - Anlise de inventrio
A anlise de inventrio a fase de coleta e quantificao de todas as variveis
(matria-prima, energia, transporte, emisses atmosfricas, efluentes lquidos,
resduos slidos etc), relacionados com a anlise de vida de um produto ou
processo. A conduo do inventrio um processo interativo. A seqncia de
eventos envolve a checagem de procedimentos de forma a assegurar que os
requisitos de qualidade estabelecidos na primeira fase sejam obedecidos
(CHEHEBE, 1998).
Pode-se identificar as seguintes etapas:
Sistema do produto
uma relao de unidades de processos conectadas por fluxos de produtos. A
Figura 9 mostra um exemplo de sistema do produto. A sua descrio inclui fluxos
elementares que atravessam os limites do sistema (entradas e sadas).
Os "limites do sistema" separam o sistema de sua vizinhana. Esta age como
fonte de todos os insumos que entram no sistema bem como abrange tudo que
deixa o sistema (CHEHEBE, 1998; ISO14.041, 1998).
30
-
Figura 9 - Exemplo de um sistema do produto para a Anlise de Inventrio
Fluxos elementares
Outros sistemas
Fluxos elementares
Outros sistemas
Reciclagem / Reuso
Tratamento do resduo
Uso
Produo
Aquisio de matria prima
Suprimento de Energia
Transporte
Fonte: ISO14.041, 1998
Unidades de Processos
So ligadas umas s outras por fluxos intermedirios de produtos e/ou resduos
para tratamento, que podem alimentar outros sistemas por fluxos de produtos e
ao meio ambiente por fluxos elementares (Figura 10).
31
-
Exemplos de fluxo elementar entrando na unidade de processo so petrleo
bruto e radiao solar. Exemplos de fluxo elementar saindo do processo so
emisses para o ar, para a gua e radiao (ISO14.041, 1998).
Fluxo elementar de entrada
Fluxo elementar de entrada
Fluxo elementar de entrada
Fluxo elementar de sada
Fluxo elementar de sada
Fluxo elementar de sada
Unidades de processo
Unidades de processo
Unidades de processo
Figura 10 - Exemplo de uma unidade de processo dentro do sistema de produto Fonte: ISO14.041, 1998
Preparando a coleta de dados
Alguns cuidados devem ser tomados na coleta de dados, para assegurar o
entendimento das informaes solicitadas. So eles:
Desenho de fluxogramas especficos que mostram todas as unidades de
processo, incluindo suas inter-relaes;
Desenvolvimento de uma lista que especifique as unidades de medidas;
Descrio das tcnicas de coleta e/ou dados para cada categoria de
dados, de forma a ajudar os tcnicos locais a melhor entender que
informaes sero necessrias para os estudos (CHEHEBE, 1998).
Coleta de dados
Os procedimentos usados para coleta de dados variam com cada unidade de
processo nos diferentes estudos de ACV. Podem tambm variar devido a
32
-
composio e qualificao dos participantes no estudo, necessrios para
satisfazer os requerimentos de propriedade e confidencialidade. Estes
procedimentos devem ser relatados no documento.
A coleta de dados requer conhecimento sobre cada unidade de processo. Quando
os dados so coletados de literatura publicada, a origem destes deve ser
referenciada (ISO14.041, 1998).
Alguns exemplos de fontes de dados:
Literatura tcnica;
Normas tcnicas;
Licenas ambientais;
Informaes internas das empresas;
Internet;
Bancos de dados. Validao dos dados
Assim que as informaes forem recebidas ser importante validar se esto
compatveis com os dados de outras fontes. A validao dos dados pode ser
conduzida durante a sua coleta de dados. Deve envolver, por exemplo, balano de
massa, de energia, e/ou anlises comparativas de fatores de emisses
(ISO14.041, 1998; CHEHEBE, 1998).
33
-
Exemplo de folha de coleta de dados:
PROCESSO: DATA:
BALANO DE MASSA
ENTRADA DE MATRIAS-PRIMAS (kg/t) SADAS
OUTRAS ENTRADAS (kg/t) Comentrios:
ENTRADA DE ENERGIA
FONTES ENERGTICAS
TRANSPORTES
ATIVIDADES
DE TRANSPORTES
(por t)
meio (rodovirio, ferrovirio, martimo)
DISTNCIA (km) CARGA (t)
Fonte: Baseado em CHEHEBE, 1998
4.1.3 - Avaliao de impacto
O propsito da Avaliao de impacto traduzir os diferentes impactos (emisses,
matrias-primas, energia) calculados na fase de inventrio, em um eco-indicador
integral. Para este fim necessrio calcular o efeito que tem estes impactos sobre
os problemas ambientais (HOOF, 2000).
34
-
Os elementos da avaliao de impacto so:
Seleo e definio das categorias
So identificados os grandes focos de preocupao ambiental, as categorias e os
indicadores que o estudo utilizar. As categorias devem ser estabelecidas com
base no conhecimento cientfico dos processos e mecanismos ambientais
(CHEHEBE, 1998).
Algumas categorias consideradas so:
Exausto dos recursos no renovveis;
Uso do solo;
Aquecimento global;
Reduo do oznio na estratosfera;
Impactos toxicolgicos humanos;
Oxidantes fotoqumicos;
Acidificao;
Reduo do espao em aterros;
Ambiente de trabalho.
Classificao Os dados do inventrio so classificados e agrupados nas categorias
anteriormente selecionadas (relacionadas a efeitos ou impactos ambientais
conhecidos). Uma classificao adequada importante para contribuir com a
relevncia e validade da avaliao de impacto (CHEHEBE, 1998).
Caracterizao Os dados do inventrio atribudos a uma determinada categoria so modelados
para que os resultados possam ser expressos na forma de um indicador numrico
para aquela categoria (CHEHEBE, 1998).
35
-
4.1.4 - Interpretao Consiste na identificao e anlise dos resultado obtidos nas fases de inventrio
e/ou avaliao de impacto de acordo com o objetivo e o escopo previamente
definidos pelo estudo. Os resultados dessa fase podem tomar forma de
concluses e recomendaes aos tomadores de deciso. O objetivo da fase de
interpretao analisar os resultados, tirar concluses, explicar as limitaes e
fornecer recomendaes para a melhoria do inventrio do ciclo de vida.
(CHEHEBE, 1998).
4.2 - Softwares de ACV
Muitas instituies e companhias tem desenvolvido softwares para implementar
ACV. Alguns destes programas so elaborados para desenvolver uma ACV
completa, contemplando o Inventrio, a Avaliao de Impacto e algum tipo de
Interpretao. Outros s dispe a parte de Inventrio (JENSEN, 1997). Muitos
programas disponibilizam a verso demo sem custos, comos os softwares
Simapro, da Pr Consulting (http://www.pre.nl) e PEMS, da PIRA
(http://www.pira.co.uk).
4.3 - Estudo de Caso de ACV na Colmbia
Este estudo de Anlise de Ciclo de Vida de garrafas de PET foi desenvolvido em
Bogot, Colmbia, atravs da Universidade dos Andes, coordenado pelo Prof.
Bart Van Hoof. A anlise deste estudo foi realizada para embalagem de PET
para bebidas gasosas de 1,5 L para sistema retornvel e no retornvel
(descartvel), usando o software Simapro. Os dados para a anlise foram
aplicados por uma empresa produtora das embalagens de PET, que possui sua
planta em Bogot e uma empresa engarrafadora. Os tipos de embalagens
considerados foram: embalagens de bebidas gasosas de 1,5 L retornveis (120
g) e descartveis (80 g). A empresa produtora importa a matria prima e realiza
todo o processo de fabricao das embalagens para distribuir a nvel nacional.
Para esta ACV a unidade funcional foi definida como 1000 L de lquido colocado
36
-
no mercado local. A anlise considerou que uma garrafa retornvel reutilizvel
20 vezes. A Figura 11 mostra o ciclo de vida das garrafas de PET na Colmbia.
Retorno
Etiqueta Tampa
Impresso
Injeo Injeo
SoproSopro
InjeoInjeo
PET PE PVC PP
Fim de Vida
Consumo
Distribuio
Engarrafamento
Figura 11 - Anlise do Ciclo de Vida de Garrafas PET na Colmbia Fonte: HOOF, 2000
O resultado desta ACV mostra que a embalagem no retornvel tem maiores
impactos ambientais em comparao com a retornvel, conforme Figura 12.
Para 1000 L de bebida gaseificada engarrafada (unidade funcional) se requerem
750 garrafas no retornveis. No sistema retornvel necessita-se de 38
embalagens (cada garrafa retornvel se reutiliza aproximadamente 20 vezes).
37
-
Legenda: Bot = garrafa solid = slidos pesticid. = pesticidas PETNR = PET no retornvel ozone = oznio h. metals = metais pesados PETR = PET retornvel w. smog / s. smog = oxidantes
fotoqumicos energy = energia
greenh. = efeito estufa acidif = acidificao carcin. = carcinognicos eutroph. = eutrofizao Figura 12 - Comparao de ciclo de vida de garrafas retornveis vs. no retornveis Fonte: HOOF, 2000 Para a retornvel, a Figura 13 mostra que a etapa com maior impacto o
transporte, seguido das etapas de matria prima e produo. A prioridade de cada
etapa de distribuio e uso se aplica ao transporte do sistema retornvel , onde
cada garrafa realiza dois trajetos 20 vezes. A mesma forma de garrafa
submetida a um processo de lavagem 20 vezes. A no retornvel, a prioridade se
encontra na matria prima, seguida pelas etapas de produo, distribuio, uso e
reciclagem. Isto se deve a quantidade de material que se deseja para produo
das embalagens necessrias para engarrafar 1000 L de bebida gaseificada. O fim
de vida (impactos no aterro sanitrio) no se identifica como etapa prioritria
quando se considera todo o ciclo de vida da embalagem, pois os impactos
ambientais ao longo da cadeia produtiva so bem maiores.
38
-
Figura 13 - Comparao das fases do ciclo de vida do PET Fonte: HOOF, 2000 Esta ACV mostra que o impacto ambiental da garrafa retornvel menor que a
no retornvel, principalmente pela diminuio da extrao de matria prima, uma
das etapas prioritrias do ciclo de vida da garrafa PET (HOOF, 2000).
O prximo captulo apresenta o levantamento da cadeia produtiva do PET na
Regio Metropolitana de Salvador.
39
-
5. CADEIA PRODUTIVA DA EMBALAGEM DE PET NA RMS Este captulo descreve os principais processos da cadeia produtiva do PET na
RMS5 e aponta os dados ambientais de forma qualitativa.
As tendncias em materiais de embalagem nos segmentos de bebidas esto
voltadas para a reduo de peso mantendo o mesmo desempenho. A partir de
1993 verificou-se no Brasil mudanas no consumo de embalagens retornveis de
vidro pelas descartveis de PET no segmento de refrigerantes carbonatados,
devendo segundo estimativas, crescer nos prximos anos. Trata-se de uma
mudana devido a baixa demanda pelas embalagens de vidro que no vem
apresentando viabilidade econmica segundo as indstrias engarrafadoras de
bebidas (ANJOS, 2001).
Na produo de plsticos as empresas de primeira gerao so as fabricantes de
matrias primas, como o etileno e para-xileno. As de segunda gerao so
representadas pelo setor de resinas plsticas e o segmento de terceira gerao
pelas indstrias de transformao, que fabricam os produtos para o consumidor
final.
A partir da nafta - uma frao lquida do petrleo - so gerados produtos bsicos
como eteno e para-xileno que constituem as matrias-primas da segunda gerao.
Atravs de processos de purificao e adio de outros materiais produzem-se as
resinas plsticas, como o Polietileno Tereftalato.
5 A Regio Metropolitana de Salvador constituda por 10 municpios, so eles: Salvador, Candeias, Simes Filho, Lauro de Freitas, Madre de Deus, Itaparica, Vera Cruz, Camaari, Dias dvila e So Francisco do Conde (BASE CARTOGRFICA..., 1999). (Ver mapa da RMS no anexo 8.1 ).
40
-
Os dados da cadeia produtiva da garrafa de PET so apresentados a seguir. Os
processos de fabricao com seus respectivos fluxogramas tambm so
descritos.
5.1 - Cadeia Produtiva do PET na RMS
A cadeia produtiva da embalagem de refrigerante de PET na Regio
Metropolitana de Salvador engloba desde a extrao da matria-prima at a
disposio final. Conforme descrito na Figura 14 e Anexo 8.2, as etapas so:
extrao e refino do petrleo, processos de obteno do etileno e para-xileno,
etileno glicol, dimetil tereftalato, polietileno tereftalato, processos de
transformao da resina, moldagem por injeo e sopro, engarrafamento do
refrigerante, comercializao, uso, coleta seletiva e disposio final. Na coleta
seletiva o material repassado para intermedirios e vendido para outros estados
para se fazer a sua reciclagem.
As empresas da primeira e segunda gerao do PET, se localizam no Plo
Petroqumico de Camaari (Figura 15). As da terceira gerao localizam-se nos
municpios de Simes Filho, no Centro Industrial de Aratu, e em Salvador, no
bairro de Piraj.
Matria - prima
O processo inicia-se com a extrao e o refino de petrleo de onde se produz a
nafta, que segue para ser manufaturada e atravs de processos petroqumicos
distintos obtm-se os produtos eteno e para-xileno. O eteno segue para fabricao
do etileno glicol e o para-xileno para formao do dimetiltereftalato. O etileno glicol
e o dimetiltereftalato seguem para produtora do PET.
Moldagem das garrafas
Os produtores de garrafas compram o PET virgem no produtor local. A resina
sofre um processo de injeo na qual se obtm a pr-forma da garrafa.
41
-
me
petrleo
etileno
para-xileno
tanol
PET - Pellets
Resduos (pr-formas defeituosas)
pr-formas
garrafas
pos de Transporte: =oleoduto / tubovia
=Rodovirio
Figura 14 - Cadeia produtiva do PET na RMS
nafta
garrafas envasadas
etileno glicol
5.2.1 Extrao de Petrleo
5.2.10.2Consumidor
5.2.10.3Disposio Final(aterro sanitrio)
5.2.8.1 Moldagem por injeo
5.2.10.5Intermedirio
5.2.2Refino do Petrolo (nafta)
5.2.9Engarrafamento
5.2.10.4Coleta seletiva
5.2.10.6Reciclagem
5.2.5Processo do etileno
glicol
5.2.3 Processo do etileno
5.2.4Processo do para-
xileno
5.2.6Processo do DMT
5.2.7Polimerizao do PET
5.2.8.2Moldagem por
Injeo
5.2.10
5.2.10.1Comercializao
Ti
42
-
Engarrafamento
Os fabricantes de refrigerante compram as pr-formas de PET para serem
transformadas na forma final, atravs do processo de sopro. Em seguida passam
pelo processo de engarrafamento do refrigerante para serem comercializados.
Comercializao
A comercializao do refrigerantes se faz atravs de distribuidores, redes de
supermercados e outros postos de vendas.
Uso
O consumidor compra o refrigerante e faz o descarte da garrafa.
Coleta seletiva
As garrafas de PET so coletadas porta a porta pela Cooperativa de Agentes
Autnomos de Reciclagem - COOPCICLA, em 14 bairros de Salvador. Na sede
so prensadas com rtulo e armazenadas em fardos.
Aterro final
A maioria das embalagens tem como destino final o aterro sanitrio.
Intermedirios
Compram os fardos da COOPCICLA, prensam com equipamentos de maior
capacidade e vendem para outras cidades do Brasil. Outras fontes so os refugos
de pr-formas e garrafas oriundas das empresas de moldagem.
43
-
Figura 1 - Localizao das empresas de primeira e segunda gerao do PET no Plo Petroqumico de Camaari
PROPPET - Empresa produtora de DMT e PET
OXITENO - Empresa produtora do etileno glicol
COPENE - Empresa produtora do etileno e para-xileno
Fonte: Material publicitrio da COPENE, 2000
44
-
A seguir cada etapa do ciclo ser detalhada. 5.2 - Descrio da Cadeia Produtiva Na descrio da cadeia produtiva do PET algumas etapas so relatadas de
maneira sucinta, por no fazer parte do escopo deste estudo,
um maior detalhamento.
5.2.1 - Extrao do Petrleo
A perfurao e extrao de petrleo pode ser em terra (onshore) e no mar
(offshore). A principal diferena na perfurao entre elas est na distribuio dos
equipamentos de perfurao, layout da sonda e no apoio logstico. Em terra os
equipamentos so montados em volta da boca do poo, previamente preparado
para receber a sonda; no mar, os equipamentos so dispostos sobre uma
plataforma, com diferentes caractersticas, dependendo da profundidade e das
condies martimas. No mar devido as condies de transporte areo e martimo,
do pessoal e material, do uso das instalaes fixas e de equipamentos mveis
para diversas finalidades, os custos so maiores.
Previses indicam que no futuro para cada barril de petrleo descoberto em terra
firme, dois sero no mar (NEIVA, 1993). No caso do estado da Bahia a maior parte
da explorao se d em terra (ANP, 2000).
.
5.2.2 - Refino do Petrleo O petrleo, para que tenha seu potencial energtico aproveitado, deve ser
desdobrado em cortes de faixas de ebulio caractersticas, denominadas fraes.
Assim o leo bruto submetido ao processo de destilao. A Figura 16 ilustra as
etapas do processo de refino de petrleo.
A destilao um processo fsico de separao, baseado na diferena de pontos
de ebulio entre compostos coexistentes numa mistura lquida. O ponto de
ebulio do hidrocarboneto aumenta com o crescimento de seu peso molecular.
Assim, variando-se as condies de aquecimento de um petrleo, possvel
45
-
vaporizar-se compostos leves, intermedirios e pesados, que podem ser
separados para posterior condensao.
O processo de destilao tem incio com o bombeamento contnuo de petrleo
frio atravs de vrios trocadores de calor, onde o leo frio progressivamente
aquecido ao mesmo tempo que resfria os produtos acabados que deixam a
unidade. O conjunto de permutadores de calor dessa seo conhecido como
bateria de pr-aquecimento.
Antes do petrleo ser enviado seo de fracionamento, dever passar pela
dessalgadora (ou dessalinizadora), para a remoo de sais, gua e suspenso de
partculas slidas, permitindo uma maior flexibilidade operacional em relao aos
tipos de petrleo processados.
O processo de dessalgao acontece quando o leo cru pr-aquecido recebe uma
corrente de gua de processo para misturar com a gua residual, sais e slidos
presentes no cru. Uma vlvula misturadora provoca o ntimo contato entre a gua
injetada com os sais e sedimentos. A seguir a mistura de petrleo, gua e
impurezas, penetra no vaso de dessalgao caminhando atravs de um campo
eltrico de alta voltagem.
O petrleo dessalgado flui pelo topo do tambor e continua seu fluxo dentro da
unidade, enquanto a salmoura formada (gua, sais e sedimentos)
continuamente descartada do vaso de dessalgao.
Na sada dos fornos, com a temperatura prxima de 4000C, boa parte do petrleo
se encontra vaporizado, e nestas condies a carga introduzida na torre de
destilao.
O ponto de entrada conhecido como zona de vaporizao ou zona de flash, e
o local onde ocorre a separao do petrleo em duas correntes: uma constituda
de fraes vaporizadas que sobe em direo ao topo da torre, e outra lquida que
desce em direo ao fundo. Quanto mais prximo ao topo as temperaturas so
menores. Os hidrocarbonetos cujos pontos de ebulio so maiores ou iguais
temperatura de uma determinada bandeja, a ficam retidos, enquanto a parte
46
-
restante prossegue em direo ao topo at encontrar outra bandeja, mais fria,
onde o fenmeno se repete.
Os componentes mais leves da carga, que no se condensam em nenhum prato,
saem pelo topo e so condensados em trocadores de calor fora da torre, e o
lquido depois de resfriado, recolhido num tambor de acmulo.
Uma torre de destilao de petrleo que trabalha em condies prximas da
atmosfricas tem como produtos laterais o leo diesel, o querosene e a nafta
pesada.
A torre de pr-fracionamento (pr-flash) utilizada quando se deseja ampliar a
carga de uma unidade de destilao. Esta torre retira do petrleo os cortes mais
leves (GLP e nafta leve), permitindo desta forma ampliar a carga total da unidade
ou dimensionar-se os fornos e o sistema de destilao atmosfrica de menor
tamanho (ABADIE, ....).
A nafta leve e a pesada so enviadas como nafta bruta para as petroqumicas
onde serviro como matria prima para a produo do etileno e o para-xileno, as
outras unidades que compem o sistema de produo do PET. A
Tabela 6 descreve qualitativamente as entradas e sadas do processo do etileno.
47
-
Figura 16 - Processo de Refino do Petrleo
Ret
if.
Forno
Dessalinizao e pr-aquecimento
Des
tila
o a
tmos
fri
ca
pr-
frac
iona
men
to
Des
tila
o a
vc
uo
Est
abili
za
o
resduo de vcuo
gasleo pesado
gasleo leve
diesel pesado
diesel leve
querosene
nafta pesada
nafta leve
GLP
Ret
if.
Ret
if.
Petrleo
Fonte: ABADIE.....
48
-
Tabela 6 - Descrio qualitativa das entradas e sadas do processo de refino de petrleo
PROCESSO: Refino de Petrleo
ENTRADAS DE MATRIAS-PRIMAS SADAS
Petrleo bruto
Nafta, querosene, diesel, gasleo
gua Efluentes lquidos
Emisses atmosfricas
Resduos slidos
OUTRAS ENTRADAS Comentrios:
ENTRADA DE ENERGIA
FONTES ENERGTICAS
Gs e leo combustvel Energia Trmica
TRANSPORTES
ATIVIDADES
DE TRANSPORTES
Meio (rodovirio, ferrovirio, martimo)
DISTNCIA (km) CARGA (t)
Nafta tubovia 33 (entre as empresas
produtoras e
consumidoras de nafta)
49
-
5.2.3 - Processo do Etileno
A nafta bruta, utilizada como matria prima na produo de todos os
petroqumicos bsicos incluindo-se o etileno, uma mistrura de hidrocarbonetos
cujo ponto inicial de destilao situa-se em torno de 30 oC e final a 200 oC. A
Figura 17 ilustra o processo de obteno do etileno.
Em alguns processos h uma segregao em leve, mdia e pesada atravs da
diferena de temperatura onde a frao leve a corrente que destila entre 30 e
80 oC, a mdia entre 80 e 140 oC e a pesada acima de 140 oC. Essa separao se
faz para otimizar a fase seguinte (craqueamento) pois dos trs tipos de estruturas
qumicas nela contida, parafinas, ciclo-parafinas e aromticas, esta ltima que
possui ponto de destilao entre 80 e 140 oC altamente estvel em presena de
calor, diminuindo assim o rendimento na produo do etileno. Essa corrente, nafta
mdia, tima carga para a produo de correntes aromticas (benzeno, tolueno
e xilenos) enquanto que as duas outras, leve e pesada, so timas matrias-
primas para a produo do etileno.
Na etapa de craqueamento, a nafta bruta aquecida previamente por correntes
de processos e alimentada junto com outra corrente de vapor d'gua, cujo objetivo
diminuir a presso parcial da nafta nos fornos de craqueamento, atingindo a
temperatura aproximada de 830 oC. Imediatamente aps deixarem os fornos
essas correntes so resfriadas em trocadores de calor para 400 oC interrompendo
a reao de quebra das molculas e em seguida para 200 oC, indo para a etapa
seguinte que o fracionamento primrio. Concentra-se na rea dos fornos o maior
consumo de energia de uma planta petroqumica, atravs do consumo de gs
combustvel oriundo do prprio processo. Consequentemente essa rea a maior
fonte de emisso atmosfrica (Dixido de Carbono -CO2, xido de Nitrognio -
NOx, Dixido de Enxofre - SO2, Material Particulado - MP, Hidrocarbonetos - HC e
Monxido de Carbono - CO). Uma grande quantidade de efluente lquido tambm
se d em fases de decoqueamento (limpeza interna com vapor e ar) das
serpentinas desses fornos. Parte desse vapor condensado e descartado em alta
vazo atravs do sistema de efluente lquido.
50
-
No fracionamento primrio a corrente a 200 oC alimentada na fracionadora de
gasolina cujo objetivo separar em trs fraes: A de fundo (resduo de pirlise),
a retirada lateralmente (gasleo) e a de topo (vapor d'gua, frao leve e
gasolina). Na frao de resduo de pirlise concentram-se os compostos mais
pesados e polmeros formados no craqueamento. Esse circuito possui um sistema
de filtros onde se retira as impurezas, sendo portanto a principal fonte de gerao
de resduos slidos, classificados como Classe I (resduos perigosos). A retirada
lateral, gasleo, incorporada a outras correntes que formaro subprodutos e a
de topo segue para a fracionadora seguinte, a Torre de Quench. Na frao de
fundo dessa torre so condensadas as correntes de vapor d'gua sendo uma
pequena parte dela descartada gerando efluente contaminado com HC.
Dessa fracionadora retirada a frao de gasolina para as unidades de
aromticos e na frao de topo so recuperadas as correntes de hidrocarbonetos
leves onde se encontra o etileno, tambm chamado de gs de carga.
A corrente do gs de carga alimentar o sistema de compresso, onde atravs de
resfriamento e variao de presso sero condensados a gua e gasolina
remanescente. As correntes de hidrocarbonetos que permanecerem na fase
gasosa passaro por secadores retirando a umidade para evitar a formao de
hidratos na fase seguinte que ser a separao do etileno.
Na primeira fase de separao do etileno a corrente passa por uma fracionadora
(Demetanizadora) onde retira-se o hidrognio e o metano. A corrente
remanescente segue para a fracionadora seguinte (Deetanizadora), onde a frao
de fundo composta por substncias mais pesadas que o etileno (propileno
propanos, butanos). A do topo o etileno.
51
-
Vapor d'gua
nafta
gs combustvel
FornoFracionamento
primrio compresso
mistura de hidrocarbonetose gs de carga
Sepa
ra
o m
etan
o /
H2
H2
CH4
mistura de hidrocarbonetos
(s/ gua e gasolina)
gasolina
gua mistura de
hidrocarboneto(C2 a C4)
Dee
tani
zado
o s
conversoacetileno
Fracionadora
etan
o,
eten
o e
acet
ileno
gasleo, resduo de pirlise e
resduos perigosos
gua
etileno
etano
ra
utro
Dee
tani
zado
ra
Figura 17 Processo de obteno do etileno Fonte: TANIMOTO, 1988
52
-
A ltima etapa consiste na purificao da corrente de etileno, onde traos de
acetilenos so convertidos para etilenos ao passar por um conversor. Na ltima
fracionadora retirada uma corrente concentrada de etano que retorna para ser
realimentada nos fornos como matria prima. A corrente de topo dessa
fracionadora (fracionadora de etileno) est com a pureza elevada e pronta para
ser consumida pelos clientes (TANIMOTO, 1988).
O etileno enviado para outra empresa onde servir como matria prima para a
produo do etileno glicol.
A Tabela 7 descreve qualitativamente as entradas e sadas do processo do etileno. 5.2.4 - Processo do Para-xileno
O para-xileno tambm chamado de dimetil benzeno, xilol e metil tolueno.
A corrente de nafta mdia, anteriormente citada, rica em aromticos e naftnicos,
processada em uma unidade de reforma cataltica com o objetivo de aumentar a
concentrao dos compostos aromticos. Aps uma separao usando destilao
extrativa, obtm-se uma corrente rica em benzeno, tolueno, xilenos e etilbenzeno,
que vai ser matria prima para a produo do para-xileno. Essa corrente passa
pelo primeiro processo de destilao saindo no topo uma corrente rica em para-
xileno, meta-xileno e etilbenzeno. A corrente de fundo saem o orto-xileno e
correntes mais pesadas (C9+). A mistura de para-xileno, meta-xileno e etilbenzeno
passa pelo processo de adsoro, separando o para-xileno dos demais
componentes. Neste processo usado um adsorvente que posteriormente
facilmente separado do para-xileno e recuperado para novamente ser usado no
processo, enquanto o produto final armazenado e enviado aos clientes.
Para a otimizao do processo, a corrente de meta-xileno e etilbenzeno passa por
um reator com o objetivo converter mais para-xileno que retornado a carga da
sua unidade.
Neste processo existem fornos que consomem gs combustvel e leo. Gera-se
53
-
Tabela 7 - Descrio qualitativa das entradas e sadas do processo do etileno
PROCESSO: Etileno Capacidade de Produo: 1.200.000 ton/ano
ENTRADAS DE MATRIAS-PRIMAS SADAS
Nafta etileno
Vapor de gua Etano, hidrognio, metano, propeno, GLP,
butano, gasolina
gua de refrigerao Resduo de pirlise
Utilidades (ar comprimido, nitrognio, etc) Efluente contaminado, emisses atmosfricas e
resduos
OUTRAS ENTRADAS Comentrios:
ENTRADA DE ENERGIA
FONTES ENERGTICAS
Gs combustvel (metano) Emisses atmosfricas
Energia Eltrica
Vapor d'gua com alta presso Vapor d'gua de baixa presso
ATIVIDADES
DE TRANSPORTES (por t)
Meio (rodovirio, ferrovirio, martimo)
DISTNCIA (km) CARGA (t)
Etileno tubovia 1 (entre a empresa
produtora de etileno e a
de etileno glicol)
54
-
ao final de uma campanha catalisadores, adsorventes usados, argilas e peneira
molecular e, durante o processo, emisses fugitivas, emisses atmosfricas,
efluentes contaminados e resduos slidos (TANIMOTO,1998).
O para-xileno enviado para outra empresa onde servir como matria prima
para a produo do polietileno tereftalato. A Tabela 8 descreve qualitativamente
as entradas e sadas do processo do para-xileno.
Tabela 8 - Descrio qualitativa das entradas e sadas do processo do para-xileno
PROCESSO: para-xileno Capacidade de Produo: 230.000 t/ano
ENTRADAS DE MATRIAS-PRIMAS SADAS
Nafta Para-xileno
Vapor de gua Solventes
gua de refrigerao
Utilidades (ar comprimido, nitrognio, etc) Efluente contaminado, emisses atmosfricas e
resduos
OUTRAS ENTRADAS Comentrios:
ENTRADA DE ENERGIA
FONTES ENERGTICAS
Energia Eltrica, gs e leo combustvel
Vapor d'gua com alta presso Vapor d'gua de baixa presso
TRANSPORTES
ATIVIDADES
DE TRANSPORTES (por t)
Meio (rodovirio, ferrovirio, martimo)
DISTNCIA (km) CARGA (t)
Para-xileno tubovia 1 (entre a empresa
produtora de para-
xileno e a de dimetil-
tereftalato)
55
-
5.2.5 - Processo do Etileno Glicol
O monoetilenoglicol (MEG) o mais simples dos etilenoglicis
e produzido pela reao de gua com xido de etileno.
xido de etileno um dos mais importantes derivados do
etileno, produzido a partir da sua reao com o oxignio por
processo de oxidao cataltica. Segue a reao qumica.
O
H2C = CH2 + 1/2 O2 H2C - CH2 Etileno xido de etileno Etileno glicol um consumidor de xido de etileno. A
maioria das plantas de etileno glicol e xido de etileno
esto localizadas no mesmo site, minimizando assim o
armazenamento e transporte. Outras denominaes dadas a este
produto so: monoetilenoglicol, etilenoglicol, glicol
etilnico e 1,2-etanodiol.
O
H2C - CH2 + H2O HO-CH2 -CH2 -OH
xido de etileno gua
MEG
Os etilenoglicis so lquidos lmpidos, incolores, inodoros
e miscveis com gua em qualquer proporo. MEG empregado
na sntese do polietileno tereftalato (PET).
As reaes de processo do etileno glicol so fortemente exotrmicas e so
realizadas na fase lquida. No se utiliza catalisador, a presso do reator 1,76
kgf/cm2, a uma temperatura de 2000C, e tempo de residncia de 1 hora
(OXITENO, 2001; SRI, 1997).
56
-
5.2.6 - Processo do Dimetiltereftalato (DMT)
O dimetiltereftalato (DMT) um dos produtos utilizados na fabricao do
polietileno tereftalato.
A empresa localizada na Bahia a nica produtora nacional de DMT. A maior
parte da produo consumida no mercado interno para produzir o PET.
O processo de obteno de DMT com pureza superior a 99.9% a partir de p-xileno
dividido nas etapas abaixo e ilustrado na Figura 18 :
5.2.6.1 Oxidao
5.2.6.2 Esterificao
5.2.6.3 Destilao de ster Cru
5.2.6.4 Cristalizao
5.2.6.5 Destilao de DMT
5.2.6.6 Escamao e Ensacamento
O p-xileno e o metanol so as matrias primas utilizadas no processo do DMT. Os
subprodutos do processo, uma frao de resduo utilizado como combustvel
em fornos e uma corrente de benzoato de metila (BME) pode ser comercializada
ou usada como combustvel. No processo tambm se obtm uma corrente de
gua cida gerada na etapa de oxidao que depois de neutralizada enviada
para a central de tratamento de efluentes do plo petroqumico.
5.2.6.1 - Oxidao
O processo consiste na oxidao de uma mistura de p-xileno e de p-toluato de
metila (PTE) que reciclado de vrias sees do processo, com ar na presena
de catalisadores. A reao ocorre em dois sistemas paralelos, cada um com trs
reatores de coluna de borbulhamento em srie.
57
-
As reaes ocorrem a uma presso de 6 kgf/cm2 e a 160 0C. O calor gerado
utilizado na produo de vapor de 0,3 e 2,5 kgf/cm2.
As principais reaes so :
Oxidao de p-xileno
Oxidao de pt-ster
CH3 + 1.5 O2 --------> . + H2O cido p-tolico
COOH
CH3
CH3
p-xileno
+ 1.5 O2 -------> + H2O
CH3
COOCH3 COOCH3
COOH
p-toluato de metila (pte) cido monometilester tereftlico
Oxidao de p-xileno + 3 O2 --------> + 2H2O
COOH
COOH CH3
CH3
p-xileno cido tereftlico
O p-xileno no reagido retorna ao tanque alimentador e depois alinhado para os
reatores de oxidao e a gua cida removida na s o de destilao de
efluentes. No topo obtm-se uma frao de gua com m
seo de recuperao de metanol, e no fundo o efluente aq
e
etanol, que vai para a
uoso.
58
-
5.2.6.2 - Esterificao O DMT obtido nesta etapa a partir da reao dos cidos tereftlico e
monometilester tereftlico (MMT) com metanol. O cido p-tolico, tambm
formado na oxidao, esterificado a p-toluato de metila (PTE) que reciclado
para a oxidao via destilao de ster cru.
As reaes ocorrem a 250 0C e 25 kgf/cm2 com excesso de metanol em duas
colunas de pratos.
5.2.6.3- Destilao de ster cru
A corrente de ster cru, que obtida no fundo das colunas esterificadoras,
consiste de PTE, DMT e resduos (produtos de alto ponto de ebulio).
A separao se d em duas colunas que operam a vcuo. O PTE recuperado
reciclado oxidao, o DMT enviado para a cristalizao e o resduo
encaminhado seo de recuperao do catalisador.
5.2.6.4 - Cristalizao O principal objetivo desta etapa a purificao de DMT cru, atravs da sua
cristalizao sucessiva em dois estgios na presena de metanol.
O DMT juntamente com os ismeros e impurezas so totalmente dissolvidos em
metanol. Com a diminuio da temperatura, por ser ele menos solvel no metanol
que as impurezas, torna-se possvel a obteno de cristais de DMT de alta pureza.
A corrente de metanol contendo os ismeros de DMT e outras impurezas,
chamada de Filtrado, enviada para ser destilada obtendo-se no topo o metanol
puro que enviado ao tanque de metanol e no fundo uma mistura de steres que
59
-
recirculada para a oxidao ou para a esterificao .
60
-
Destilao deEster
Escamaoe
Ensacamento
p-Xileno
Catalisador
PTE
Ar
FILTRADO
RESDUO
BMEAR
EXAUSTO
METANOL
CristalizaoEsterificao Lquido
Escama
DMT
Oxidao
gua cidapara
Tratamento
Metanol
Destilao doDMT
Figura 18 - Processo de obteno do DMT Fonte: PROPPET, 2001
61
-
4.3.6.5 - Destilao do DMT
A purificao do DMT completada com mais uma destilao, obtendo-se no topo
o DMT purssimo e no fundo uma mistura de DMT com impurezas que
recirculada para a etapa de destilao de ster cru.
5.2.6.6 - Escamao e ensacamento
A grande maioria do DMT produzido na planta, vendido na forma lquida, para a
produo de PET e fibra. A outra parte, em escamas, comercializada na forma
slida (PROPPET, 2001)
Durante o processo de obteno do DMT geram-se efluente lquido (orgnico e
inorgnico), resduos slidos e emisses atmosfricas.
A Tabela 9 ilustra as entradas e sadas qualitativas do processo do DMT. A planta de DMT e a do processo de PET so interligadas.
62
-
Tabela 9 - Descrio qualitativa das entradas e sadas do processo do dimetil tereftalato
PROCESSO: DIMETIL TEREFTALATO Produo: 78.120 t/ano (Base: ano 2000)
ENTRADAS DE MATRIAS-PRIMAS SADAS
Para-xileno DMT
Metanol
gua Efluente Lquido (orgnico e inorgnico)
Emisses Atmosfricas
Resduos
OUTRAS ENTRADAS Comentrios:
ENTRADA DE ENERGIA
FONTES ENERGTICAS
Energia Eltrica
TRANSPORTES
ATIVIDADES
DE TRANSPORTES (por t)
Meio (rodovirio, ferrovirio, martimo)
DISTNCIA (km) CARGA (t)
DMT
Planta interligada com
a de PET
63
-
5.2.7 - Processo de Polimerizao do Polietileno Tereftalato (PET)
O Polietileno Tereftalato (PET) aqui descrito, grau garrafa, forma-se a partir dos
monmeros Dimetil Tereftalato (DMT) e Etileno Glicol (EG), atravs de
transesterificao, para formar o Dihidroxetileno Tereftalato (DHET) que um
monmero do PET. A reao ocorre na presena de um catalisador e liberao
de metanol (MEOH). O excesso de glicol presente no DHET removido
posteriormente na reao de policondensao .
DHET
+
DMT
O -C-O-CH3
O CH3-O-C- + 2 HO-CH2-CH2-OH 2 CH3-OH
EG Metanol
O -C-O-CH2-CH2-OH O
HO-CH2-CH2-O-C-
No monmero puro (DHET) tem-se n igual a 1, o qual aumentado em
aproximadamente 80 vezes para se obter a cadeia final do PET. O fator n
referido como grau de polimerizao.
5.2.7.1 - As fases do processo de polimerizao so:
5.2.7.1.1 - Polimerizao na Fase Fundida (Melt-Phase) - onde produzido o pellet amorfo (Figura 19).
5.2.7.1.2 - Polimerizao no Estado Slido (SSP) - onde produzido o pellet semi-cristalino (Figura 20).
64
-
Figura 19 - Polimerizao na Fase Fundida Fonte: PROPPET, 2001
EG Catalisador
Transesterificao.
SILO
Blender de Chip amorfo
Ar
Ar
PARA SSP
Class.
Chipers
Filtros de Polmeros
Finalizador.
Monmero
UFPP
EG
EG
METANOL
ADITIVOS
DMT
Adio de catalisador
Adio do co-monomero
65
-
SILO DEALIM.
Pr-cristalizadorDespoeirador
Primeiro Cristalizador
Segundo Cristalizador
REATOR DA NPU
LeitoFluidizado
Ar
ArPET
PET
N2 Fresco
Ar
N2
N2
SECADORDA NPU
N2
N2
N2
N2
N2
N2
N2
N2
REATOR
Figura 20 - Polimerizao no Estado Slido Fonte: PROPPET, 2001
66
-
5.2.7.1.1 - Polimerizao na Fase Fundida (Melt-Phase) - (Polimerizao Contnua - CP):
Transesterificao - Ocorre a reao do DMT com EG, formando o
monmero DHET, com liberao de metanol, em coluna reativa com 23 pratos
valvulado. O EG catalilisado alimentado no prato 18, a 140 0C, e DMT no
prato 16, a 170 0C. O metanol do processo reutilizado na produo de DMT
na planta existente ou diretamente vendido.
A policondensao para formar o polmero PET ocorre em dois equipamentos:
Pr-polimerizador de Fluxo Ascendente (UFPP) - Possui 16 pratos
especialmente projetado e um pr-aquecedor no fundo. Opera sobre vcuo,
pois necessrio remover o excesso de EG para continuar com a reao de
polimerizao.
Reao:
nDHET nPET + (n-1)EG
O -C - O-CH2-CH2-OH O
H - O-CH2-CH2-O-C-
Finalizador - um vaso encamisado montado horizontalmente. Possui um
agitador especialmente projetado para promover a transferncia de massa,
gerando uma larga rea superficial no polmero por evoluo de EG.
O processo completo de Polimerizao Contnua dura cerca de 4 horas
aproximadamente: 1 hora no transesterificador, 1 hora no pr polimerizador de
fluxo ascendente e 2 horas no finalizador.
67
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