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Plásticos OxibiodegradáveisCiência e Aplicação
Plásticos OxibiodegradáveisCiência e Aplicação
Presented By: Brandon AtwoodTechnical Director
Presented By: Brandon AtwoodTechnical Director
Objetivo – descrever a tecnologia que torna os materiais poliolefínicos (PE, PP, PS) degradáveis e biodegradáveis
Fornecer a base científica e dados confirmatórios sobre essas propriedades
Porque e onde essas propriedades são úteis Usos e questões atuais e propostas
Sumário da Apresentação
Plásticos Oxibiodegradáveis (OBP’s)O que são?
Plásticos Oxibiodegradáveis (OBP’s)O que são?
Poliolefinas tradicionais com aditivos prodegradantes que:Sofrem oxidação catalítica visando a mudança da
sua estrutura química com perda de propriedades físicas e mecânicas
Convertidas pela ação de microorganismos em água, CO2, compostos inorgânicos, e biomassa
Processo em 2-estágios reconhecido pelo guia padrão ASTM D6954-04
Sacola Degradada – Sri Lanka(Plastic Pakaging Pte. Ltd. Com o uso do aditivo Willow Ridge)
Sacola Degradada – Sri Lanka(Plastic Pakaging Pte. Ltd. Com o uso do aditivo Willow Ridge)
OBP’s – Como acontece ?OBP’s – Como acontece ? FASE 1 – Oxidação catalítica da cadeia polimérica através de
processo químico conhecido. Cisão – Redução do PM para <5000 Inserção de oxigênio nos pontos de quebra da cadeia molecular Acompanhamento da reação pela observação do oxigênio
carbonílico (-C=0) em FTIR (Equipamento de Spectroscopia de Fourier)
FASE 2 - Fragmentos polares e saturados por água suscetíveis à biodegradação
Estudos biométricos já demonstraram a formação de CO2
Resíduos NÃO são ecotóxicos – estudos realizados com organismos sensíveis - crustáceos, vegetais, minhocas, etc.
OBP’s oligômeros de cadeia curta
Oxidação contendo oxigênio
microorganismos, H2O, O2
CO2, H2O, Biomassa (subproduto metabólico)
microorganismos, H2O, O2
HBP’s oligômeros de cadeia curta
(hidrobiodegradáveis) contendo oxigênio hidrólisehidrólise
A Ciência da Degradação é Conhecida (Ex.: Biodegradable Polymers for Industrial Applications. Ray Smith
(ed),CRC Press; G. Scott, Chapter 12, pp 313-335 (2005))
A Ciência da Degradação é Conhecida (Ex.: Biodegradable Polymers for Industrial Applications. Ray Smith
(ed),CRC Press; G. Scott, Chapter 12, pp 313-335 (2005))
Prejudica a reciclagem?Prejudica a reciclagem?
NÃO!! Os OBP’s são compatíveis com as cadeias de reciclagem existentes
porquê…
Química Os Prodegradantes são apenas catalizadores que não iniciam
nenhum processo químico novo. Calor/UV iniciam a formação de carbonila. (CO) Os grupos de Carbonila não podem se formar na presença de
antioxidantes Os Prodegradantes catalizam a quebra dos hidro peróxidos uma vez
formados, o que só pode acontecer quando não existir mais a antioxidação
Considerações Práticas Diluição na cadeia de reciclagem Disponibilidade pobre de oxigênio em itens mais espessos.
Comprovação Transformadores processam aparas aditivadas. Estudos e aplicação na Noruega, Canadá, Chile e Brasil.
Porque isso é interessante?
• As polieolefinas comuns, que normalmente nãodegradam e biodegradam, podem retornar aobiociclo
Benefícios dos OBP’sBenefícios dos OBP’sA Degradabilidade é “programável”Reciclável nas cadeias de reciclagem existentesRetenção das propriedades físicas e mecânicas das resinas
convencionais. As sacolas podem ser usadas como sacolas plásticas convencionais Compostagem eficaz com a produção de composto de alta
qualidadeProcessamento nas instalações existentes com o equipamento
atualmente em uso e similariedade com os parâmetros de processamento dos plásticos atuais.
Financeiramente viável / adotável pelos consumidores, e com isso apoiando programas de reciclagem orgânica.
Sem efeitos tóxicos em plantas sensíveis e vida animal. Em conformidade com os requisitos da EDA e Europeus para embalagem de alimentos.
Benefícios das embalagens degradáveisBenefícios das embalagens degradáveis
Aterro Sanitário – as embalagens degradáveis desintegram e liberam o material orgânico para que este biodegrade aerobicamente
Existe oxigênio suficiente nos aterros sanitários? – sim! Existe atividade biológica nos aterros sanitários? - sim Os operadores de aterros sanitários desejam que a biodegradação aconteça? - sim
Composto – embalagens degradáveis / biodegradáveis suportam o uso do dia-a-dia e facilitam a operação de compostagem
Os plásticos oxibiodegradáveis são compostáveis? – sim e não – estudos mostram que, quando adequadamente fabricados, geram um composto de alta qualidade (Projet Pilote de Collecte, transbordement et Compostage de Materiales Putrescibles avec Sacs degradables, CRIQ File# 640-PE26297, Oct 17, 2002)
Lixo – embalagens degradáveis / biodegradáveis não são a solução, mas já mostraram sua eficiência no controle do acúmulo do lixo. [J.E. Guillet, Plastics in the Environment, Degradable Polymers: Principles and Applications, G. Scott, D. Gilead(ed), pp216-246(1995)]
Considerações PráticasConsiderações Práticas Tecnologia utilizada atualmente por grandes redes de comércio Necessita de um fornecedor confiável que utilize aditivos
testados para as finalidades desejadas Desempenho não linear Projeto demanda ciência comprobatória Os efeitos precisam ser definidos – ex.: nem todos os produtos OPP irão
compostar (precisam formar grupos de carbonila (CO)
Excelente relação custo x benefício Indistinguível em relação aos plásticos convencionais
Aparência Desempenho em uso Processamento
• Sacolas – shopping, lixo, composto, produção• Filme de cobertura agrícola• Cobertura em dias alternados para aterros
sanitários• Plástico de embalagem• Envelopes Plásticos • Embalagem para alimentos• Talheres descartáveis• Recipientes de poliestireno• Embalagens transparentes em PP
Atuais AplicaçõesAtuais Aplicações
Qual o tamanho da oportunidade?Qual o tamanho da oportunidade? Somente nos Estados Unidos e na Europa Ocidental, 12.7M de toneladas
métricas de PE e 2.8 milhões de toneladas métricas de PP foram utilizadas em 2005
Utilização de filme plástico nos EUA, Europa Ocidental e China Previsão de filme PE - 22.5M tm(2005-2009) Previsáo de filme PP – 3,5M – 4,5M (2005-2009)
A Califórnia estima que os filmes plásticos contribuem com 1.6M de toneladas métricas em seus aterros sanitários (4.3% do material nos aterros) (CIWMB)
Os materiais orgânicos contribuem com 30% do total do volume dos aterros sanitários da California – 2/3 ou mais do que isso é acondicionado em sacolas plásticas
A reciclagem é parte da solução, mas em 2009 apenas 4.3% das sacolas plásticas foram recicladas nos EUA; 5% na Austrália e 2% no Brasil (fonte site R7)
A redução também é parte da solução, porém na Irlanda uma taxa sobre as sacolas reduziu o consumo em 95% mas aumentou o consumo de sacos para lixo – redução líquida igual a ZERO.
Química OBP (D.M. Wiles, Chapter 3, Biodegradable Polymers for
Industrial Applications, Ray Smith(ed), (2005))
A degradação oxidativa pode ser resumida como se segue:
RH (heat,O2,stress) ROOH (1) ROOH (heat/UV) RO + OH (2) slow OH + RH H2O + R (3)
R + O2 RO2 (4) RO2 + RH ROOH + R (5) slow
RO + RH ketones, alcohols, (6) very fast, results in esters, acids chain breakage
Catálise por prodegradantes Mn+ + ROOH M+n+1 + RO + OH-
M+n+1 + ROOH M+n + ROO + H+
Antioxidantes doam átomos de hidrogênio aos radicais que são formados para retorná-los à sua estrutura original. Controle da vida útil através do equilíbrio entre o prodegradante e o antioxidante.
Bibliografia SelecionadaBibliografia SelecionadaJ-F Tung, D. M. Wiles, B. E. Cermak, J. G. Gho & C. W. J. Hare, “Totally Degradable Polyolefin Products”Addcon World, Prague, RAPRA Publishing, p. 17, (1999).
N. C. Billingham, D. M. Wiles, B. E. Cermak, J. G. Gho. C. W. J. Hare, & J-F Tung, “Controlled – Lifetime Environmentally Degradable Plastics based on Conventional Polymers”, Addcon World, Basel, RAPRA Publishing, p. 6, (2000).
D. M. Wiles, “Oxo-biodegradable Polyolefins”, “Biodegradable Polymers for Industrial Applications” Ray Smith(ed), CRC Press (2005)
G. Swift and D. M. Wiles, “Biodegradable and Degradable Polymers and Plastics in Landfill Sites” inEncyclopedia of Polymer Science and Technology, J. I. Kroschwitz ed., John Wiley & Sons, (2004)
E. Chiellini, A. Corti and G. Swift, “Biodegradation of Thermally Oxidized, Fragmented Low Density Polyethylenes”, Polym. Deg. Stab. 81, 341, (2003)
R. Arnaud, P. Dabin, J. Lemaire, S Al-Malaika, S, Choban, M. Coker, G. Scott, A. Fauve & A. Maarsooufi“Photooxidation and Biodegradation of Commercial Photodegradable Polyethylenes”, Polym. Deg. Stab. 46, 211, (1994)
B. Raninger, G. Steiner, D. M. Wiles & C. W. J. Hare, “Tests on Composting of Degradable Polyethylene in Respect to the Quality of the End – Product Compost” in Microbiology of Composting, H. Insam, S. Klammer & N. Riddich eds., Springer-Verlag, Berlin, p. 299, (2002)
I. Jakubowicz, “Evaluation of Biodegradable Polyethylene”, Polym. Deg. Stab. 80, 39, (2003)
www.oxobio.org and references therein
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