Como o plástico é feito: entendendo o papel dos combustíveis fósseis na produção

Nos últimos anos, tem havido uma preocupação crescente com a sustentabilidade e o respeito ao meio ambiente em relação à fabricação de plástico. A intenção deste artigo é fornecer uma explicação de como os plásticos são feitos, destacando a complexidade envolvida em sua produção. No entanto, o que queremos focar mais é o papel significativo desempenhado pelos combustíveis fósseis nesta indústria. Portanto, veremos como essas substâncias podem ser convertidas em vários tipos de plásticos, que são usados para diferentes propósitos diariamente por meio de processos de extração, refino e polimerização. Tal estudo nos permitirá entender melhor os problemas com a produção de plásticos e nos mostrará rotas alternativas que podem levar ao desenvolvimento sustentável no futuro.

Do que é feito o plástico?

Compreendendo as Matérias-Primas: Petróleo Bruto e Gás Natural

A maioria dos plásticos vem do petróleo bruto e do gás natural. O petróleo bruto é uma mistura de muitos hidrocarbonetos diferentes, que são refinados para produzir vários componentes, incluindo nafta. A nafta é a matéria-prima para a produção de resina plástica. Por outro lado, o gás natural – que é principalmente metano – pode ser processado para produzir etano e propano. Tanto o etileno quanto o propileno são essenciais na fabricação de plásticos; eles servem como blocos de construção ou monômeros usados durante processos de polimerização envolvendo diferentes tipos de plásticos. Esses polímeros podem ser transformados em diversas formas por meio de copolimerização ou outros métodos para que acabemos com uma ampla gama de plásticos para diferentes aplicações.

O papel dos hidrocarbonetos na produção de plástico

Os hidrocarbonetos desempenham um papel importante na síntese de polímeros porque são usados como materiais de partida (monômeros). Quando o petróleo bruto é destilado, várias frações ricas em compostos de hidrocarbonetos são obtidas; entre elas, a nafta representa uma das principais correntes empregadas como matéria-prima para a fabricação de resinas. O processamento do gás natural resulta em monômeros como etileno e propileno que, após sofrer reações de polimerização, dão origem ao polietileno ou polipropileno, respectivamente. A versatilidade exibida por essas substâncias à base de hidrocarbonetos permite a produção de diferentes tipos de plásticos que encontram uso em muitos setores, desde bens de consumo macios até materiais de embalagem e equipamentos industriais pesados. Portanto, é necessário saber como os hidrocarbonetos funcionam para que os problemas ambientais relacionados à fabricação de plástico possam ser abordados, bem como buscar fontes alternativas para a sustentabilidade.

Conversão de etano e propano em monômeros

A desidrogenação é realizada em etano e propano, levando à formação de etileno e propileno, respectivamente. Especificamente, o etano passa por aquecimento com um catalisador presente, causando assim a remoção de átomos de hidrogênio e produzindo eteno. Em outra nota, a desidrogenação catalítica também se aplica ao converter propano em propano. Uma vez que esses monômeros são disponibilizados, eles se tornam necessários para a polimerização, o que, por sua vez, leva à produção de diferentes tipos de plásticos adequados para várias aplicações.

Quais são as etapas da conversão de combustíveis fósseis em polímeros?

Processos petroquímicos para fabricação de plásticos

Existem vários processos petroquímicos envolvidos na transformação de combustíveis fósseis em polímeros. Para começar, o petróleo bruto é refinado para segregar diferentes frações de hidrocarbonetos, incluindo nafta, que serve como matéria-prima primária. Essas moléculas maiores de hidrocarbonetos são quebradas em menores por meio de craqueamento, onde monômeros essenciais como etileno e propileno são obtidos. A polimerização segue, por meio da qual esses monômeros se combinam quimicamente para formar polímeros de cadeia longa que levam a diferentes materiais plásticos. Para aplicações específicas, técnicas adicionais podem ser usadas, que incluem copolimerização ou reticulação, para ajudar a modificar as propriedades dos plásticos resultantes.

Craqueamento de hidrocarbonetos e formação de monômeros

O craqueamento é uma etapa importante durante a produção de monômeros a partir de hidrocarbonetos porque ajuda a converter grandes compostos em pequenos úteis, seja termicamente ou cataliticamente, focando principalmente em hidrocarbonetos alifáticos juntamente com aromáticos que podem ser transformados em resinas. Este processo fornece monômeros necessários como etileno e propileno a partir da nafta, entre outros cortes mais pesados. A eficiência exibida por esta etapa afeta diretamente os níveis de pureza, bem como as quantidades produzidas, uma vez que atuam como matérias-primas para reações de polimerização subsequentes destinadas a sintetizar vários plásticos. Portanto, o controle apropriado sobre as condições sob as quais as reações ocorrem, como a escolha do catalisador ou da temperatura, deve ser exercido se altos rendimentos e eficácia geral do processo forem alcançados.

Polimerização para diferentes tipos de criação de plástico

A polimerização se refere a uma ligação química de monômeros, formando polímeros que representam plásticos com cadeias longas. A polimerização pode prosseguir por meio de processos de adição ou condensação, entre outros. Além disso, ligações insaturadas do tipo reagem sem liberação de subprodutos, enquanto no caso em que há eliminação simultânea de pequenas moléculas como água ou metanol durante a reação entre monômeros, estruturas mais complexas são formadas, como poliésteres e poliamidas, que são frequentemente associadas à polimerização por condensação. No entanto, o método usado para polimerização, bem como as condições específicas empregadas, influenciam diretamente as propriedades físicas do produto plástico final, por exemplo, resistência, flexibilidade e estabilidade térmica, permitindo assim que o material seja projetado de acordo com seu uso pretendido em diferentes indústrias.

Quais aditivos são usados para a produção de plásticos?

Funções de aditivos comuns em plásticos

1. Plastificantes: Eles tornam os plásticos mais flexíveis e trabalháveis ao reduzir as forças entre as moléculas.
2. Estabilizadores: Esses agentes protegem os materiais contra a degradação quando expostos ao calor, luz ou oxigênio, prolongando assim sua vida útil.
3. Enchimentos: Eles melhoram as propriedades mecânicas e reduzem os custos de fabricação; ao mesmo tempo, garantem estabilidade dimensional.
4. Corantes: Corantes ou pigmentos que dão aos produtos uma aparência agradável e os tornam fáceis de identificar.
5. Retardantes de chamas: Produtos químicos que suprimem a ignição e retardam a combustão, tornando os itens mais à prova de fogo.
6. Antioxidantes: Usado durante o processamento ou em aplicações de uso final para evitar que os polímeros oxidem muito cedo.
7. Absorventes UV: Protegendo os plásticos contra os efeitos nocivos da radiação ultravioleta, que leva à fotodegradação, aumentando assim a longevidade.
8. Agentes de expansão: Eles criam estruturas de espuma dentro de materiais plásticos, melhorando assim as propriedades de isolamento e reduzindo o peso.

Efeitos dos aditivos nas características dos plásticos

As qualidades do plástico podem ser bastante melhoradas por certos aditivos. Para ilustrar, eles tornam o material mais flexível para que ele possa dobrar sem quebrar quando necessário, por exemplo, elasticidade em algumas aplicações. Eles evitam a degradação, expandindo assim sua vida útil sob diferentes condições ambientais onde os estabilizadores são importantes para mantê-los intactos, enquanto os enchimentos também ajudam a aumentar a resistência mecânica e a estabilidade dimensional, sem esquecer que esses dois componentes contribuem para a redução de custos por meio da minimização do consumo geral de materiais. Os corantes, por outro lado, também melhoram a estética, tornando os produtos facilmente distinguíveis uns dos outros, embora todos tenham sido fabricados usando métodos ou máquinas semelhantes; portanto, isso pode levar a melhores vendas. Os retardadores de chamas protegem contra incêndios, enquanto os antioxidantes protegem contra os absorvedores de UV, salvam os plásticos dos danos do sol, portanto, ao longo do tempo, ainda são capazes de manter sua forma e tamanho originais, mesmo após longos períodos de exposição à radiação de luz e calor, tão necessária para fins de isolamento, especialmente aqueles itens destinados ao uso em ambientes internos, como agentes expandidos, entre outros benefícios que incluem redução de peso. Além dessas vantagens, não há dúvida de que elas são necessárias se quisermos que coisas feitas de materiais plásticos nos sirvam melhor em várias indústrias em diferentes setores.

Medidas de segurança e controle regulatório sobre o uso de aditivos em materiais plásticos

O uso de aditivos em plásticos deve ser feito de acordo com as regras de segurança definidas pelas autoridades competentes, como FDA (Food and Drug Administration) ou EPA (Environmental Protection Agency). Essas regulamentações visam avaliar a adequação para uso de produtos químicos empregados durante os processos de produção em relação à saúde humana e às necessidades de proteção ambiental. Portanto, é importante que avaliações de risco sejam realizadas para estabelecer riscos potenciais em ambos os aspectos de saúde entre indivíduos que vivem em áreas vizinhas onde tais instalações existem, bem como o equilíbrio ecológico ao redor deles também pode ser afetado devido à presença desses produtos químicos. Os fabricantes devem manter registros mostrando que tipo de aditivo foi adicionado a um lote de produto específico, quanto nível de concentração adotado, além de seu valor funcional esperado para atender aos requisitos de segurança impostos por lei foram levados em consideração durante o processo de fabricação. Além disso, deve haver sempre rotulagem adequada para materiais perigosos, e isso deve ser seguido estritamente de acordo com as instruções fornecidas sobre o manuseio seguro de qualquer produto que deva entrar em contato com os consumidores. Isso implica que eles precisam saber se uma substância foi ou não incluída como parte de sua composição, fornecendo-lhes assim uma oportunidade de recusá-la ou tomar as precauções necessárias ao usar tais produtos, dependendo do entendimento do indivíduo. O monitoramento periódico envolvendo revisão de literatura científica juntamente com atualizações regulatórias torna-se primordial se alguém deseja que sua prática permaneça relevante em relação ao conhecimento emergente em torno de preocupações com a segurança de aditivos.

Qual é o impacto ecológico da fabricação de plástico?

Poluição Plástica e Como Ela Afeta o Mundo

O problema dos plásticos poluindo nosso planeta é sério porque afeta ecossistemas terrestres e marinhos. Habitats são destruídos, animais ficam presos ou os engolem, causando ferimentos ou morte, e cadeias alimentares são contaminadas com toxinas – essas são apenas algumas maneiras pelas quais essa poluição prejudica a biosfera da Terra. Além disso, pequenos pedaços chamados microplásticos, que vêm de quebras de itens maiores, se infiltraram em muitos lugares diferentes, como rios e oceanos, piorando assim a qualidade da água em todo o mundo e potencialmente entrando nas dietas humanas, agravando assim o que já pode ser descrito como nada menos que uma situação de crise quando falamos sobre plásticos novamente. Além disso, durante suas fases de fabricação e decomposição, os resíduos plásticos liberam gases de efeito estufa na atmosfera, o que acelera o aquecimento global.

Emissões de dióxido de carbono da produção de plásticos

A pegada de carbono deixada pelos processos de fabricação chega a números enormes, dado que milhões e milhões de toneladas são produzidas anualmente; a maioria delas vem da queima de combustíveis fósseis usados para fazer energia necessária apenas durante os estágios de produção, sem falar da extração de matéria-prima em si, onde o petróleo (óleo bruto) é obtido por meio de perfuração de poços seguido de refino para que se torne matéria-prima adequada o suficiente, necessária principalmente entre outras coisas, plásticos também. Portanto, cada etapa envolvida carrega grande importância para os esforços de conservação ambiental, considerando todos os aspectos envolvidos, desde a extração até o estágio de descarte.

Como podemos reduzir o desperdício de plástico e a poluição?

Para reduzir o desperdício de plástico e a poluição de forma eficaz, algumas estratégias incluem:

1. Sistemas de reciclagem melhorados: Desenvolver instalações de reciclagem mais eficientes e acessíveis a todos, aumentando assim as taxas de reciclagem de produtos e controlando seu destino final, para que eles não acabem contaminando o meio ambiente.
2. Campanhas de Educação Pública: Conscientizar as pessoas sobre os efeitos negativos causados pelo uso excessivo de materiais não biodegradáveis, como sacolas plásticas, e incentivá-las a adotar hábitos ecológicos, como, por exemplo, evitar completamente o uso de plásticos descartáveis.
3. Leis e regulamentos: Promulgar novas leis que proíbam a produção ou o uso de certos tipos de plásticos nocivos com o objetivo de salvar o meio ambiente de uma degradação ainda maior causada por processos de fabricação que levam à liberação desnecessária desses agentes poluentes ao nosso redor.
4. Inovações em novos materiais: Investir mais fundos em pesquisas científicas voltadas para a descoberta de substâncias biodegradáveis capazes de substituir os plásticos convencionais, tornando-os menos prejudiciais quando finalmente retornarem à natureza após o uso, em vez de permanecerem lá para sempre, causando impactos negativos nos ecossistemas nos quais isso acontece de qualquer maneira.
5. Responsabilidade Social Corporativa (RSC): As empresas precisam adotar princípios associados à economia circular, onde a redução, a reutilização e a reciclagem se tornam áreas de foco principais durante a fase de design do produto até o gerenciamento do ciclo de vida final, para que possamos ter um planeta mais limpo, habitado por pessoas mais saudáveis, sempre.

E a reciclagem na indústria do plástico?

Métodos de Reciclagem de Plástico

A reciclagem de plástico tem muitas maneiras diferentes de fazer isso. Aqui estão algumas delas:

1. Reciclagem Mecânica: É aqui que eles processam fisicamente o plástico em pequenos flocos ou pellets. Então, sem alterar sua composição, eles os usam como matéria-prima para fazer novos produtos.
2. Reciclagem Química: Este método quebra plásticos por meios químicos em monômeros ou outros produtos químicos básicos. Estes podem então ser usados para criar plástico fresco ou outros materiais.
3. Recuperação de energia: O que acontece aqui é que os resíduos plásticos são convertidos em energia por meio da incineração ou gaseificação. Isso fornece uma fonte de energia alternativa, ao mesmo tempo em que reduz o uso de aterros sanitários.
4. Reciclagem Biológica:Empregando processos microbianos ou enzimáticos para decompor plásticos a fim de produzir subprodutos biodegradáveis (embora ainda esteja sendo pesquisado e desenvolvido).

Cada técnica tem usos, limitações e impactos ambientais específicos que precisam ser considerados dentro de uma estrutura mais ampla de gestão sustentável de resíduos.

Complicações na reciclagem de diferentes tipos de plásticos

A complexidade dos tipos de plástico: Mais de 75 tipos de plástico contêm composições químicas distintas, o que dificulta sua classificação e reciclagem.

1. Contaminação: Resíduos de alimentos e outras impurezas podem interromper o processo de reciclagem, produzindo materiais reciclados de menor qualidade.
2. Demanda do mercado: Dependendo da quantidade necessária em um determinado momento, as operações de reciclagem podem ou não fazer sentido econômico devido às flutuações na demanda por plásticos reciclados, reduzindo assim os incentivos para coleta e processamento desses materiais.
3. Limitações tecnológicas: Alguns polímeros plásticos não pode ser tratado de forma ideal pela maioria das usinas de reciclagem, o que leva a ineficiências e ao aumento do desperdício.
4. Conhecimento do consumidor: A ignorância pública sobre as práticas corretas de reciclagem pode resultar no uso de métodos errados de descarte, o que complicaria ainda mais as coisas para os envolvidos no processo.

Avanços tecnológicos na reciclagem de plásticos

Separadores mais inteligentesA adição de inteligência artificial e aprendizado de máquina às máquinas de classificação melhorou sua capacidade de reconhecer e dividir diferentes tipos de plástico, aumentando assim a eficiência da reciclagem e reduzindo os volumes de produção.

1. Reciclagem Química: A invenção de processos químicos mais sofisticados torna possível decompor os plásticos nos seus monómeros originais, que podem ser usados para criar novos plástico de alta qualidade materiais.
2. Reciclagem em circuito fechado: Os sistemas de circuito fechado garantem que os produtos reciclados sejam colocados de volta no processo de fabricação, reduzindo assim o desperdício e promovendo a sustentabilidade.
3. Blockchain para transparência:O uso da tecnologia blockchain no setor de reciclagem aumenta a visibilidade ao longo da cadeia de valor, para que a responsabilização possa ser estabelecida para cada estágio dentro desta rede.
4. Plantas de Reciclagem Híbridas:Essas instalações combinam técnicas mecânicas e químicas para processar diversas categorias ou tipos de resíduos, incluindo plásticos.

O que causa a variação em diferentes tipos de plásticos?

Características do polietileno, poliestireno e cloreto de polivinila

1. Polietileno (PE): Polietileno é um material termoplástico versátil que possui forte resistência química, bem como durabilidade e flexibilidade. É leve e, portanto, frequentemente usado para materiais de embalagem, como recipientes ou filmes plásticos. As resistências variam dependendo se é de alta ou baixa densidade, o que afeta os níveis de permeabilidade.
2. Poliestireno (PS): Este polímero tem excelente transparência devido à sua estrutura rígida. Aplicações típicas incluem talheres descartáveis, materiais de embalagem e isolamento onde altas temperaturas não estão envolvidas, mas a resistência ao impacto não é crítica; no entanto, poliestireno expandido (EPS) pode ser usado em vez disso se a leveza precisar ser maximizada.
3. Cloreto de polivinila (PVC): PVCs são termoplásticos duráveis e rígidos que resistem à degradação ambiental de forma mais eficaz entre todos os tipos de plásticos. Eles podem ser flexíveis ou rígidos dependendo da área de aplicação, portanto, são amplamente aplicados na indústria da construção, como tubos para edifícios ou isolamentos elétricos, etc. No entanto, esse material deve ser manuseado com cuidado, pois, durante sua produção e descarte, substâncias nocivas podem ser liberadas no meio ambiente, o que requer práticas de gerenciamento adequadas para evitar problemas de poluição.

Aplicações e usos de diferentes tipos de plásticos

1. Poli(etileno) (PE): É comumente usado para fazer sacolas de compras, garrafas e recipientes porque é flexível e resistente à umidade.
2. Poliestireno (PS): Esse tipo é frequentemente feito em utensílios descartáveis como colheres ou garfos devido à sua dureza. Também é transparente, então as pessoas podem ver o que está dentro facilmente — uma ótima escolha quando precisamos de alguns painéis de isolamento!
3. Cloreto de polivinila (PVC): Uma maneira pela qual esse material poderia ser utilizado seria construindo canos usados para fins de encanamento; outra maneira envolve criar revestimentos em casas junto com caixilhos de janelas, já que essas coisas devem durar muito tempo fora dos edifícios sem apodrecer. Além disso, eles precisam de algo resistente o suficiente para não serem danificados facilmente pela água. Fios elétricos às vezes requerem materiais de revestimento que podem suportar certos fatores ambientais; portanto, o cloreto de polivinila serve como uma excelente opção graças à sua durabilidade contra a degradação causada pelo calor ou exposição à luz UV.

Vantagens e desvantagens dos plásticos descartáveis

Vantagens:

• Praticidade: Os descartáveis são uma solução rápida para embrulhar e servir coisas, facilitando a alimentação em qualquer lugar.
• Barato: Normalmente, custos de fabricação mais baixos se traduzem em preços mais baixos para consumidores e empresas.
• Limpeza: Frequentemente esterilizados antes do uso em ambientes médicos ou de serviços alimentícios, eles ajudam a prevenir a contaminação.

Desvantagens:

Impacto na natureza: Eles são responsáveis pela maior parte da poluição plástica do mundo, que leva centenas de anos para se decompor em aterros sanitários.

Use muitos recursos: Produzi-los requer muitos combustíveis fósseis que liberam dióxido de carbono na atmosfera somente durante as etapas de extração, refino e transporte.

Dificilmente reciclável: Não reciclável ou processado por sistemas de reciclagem ineficazes, quando disponíveis, prejudicando ainda mais o meio ambiente.

Fontes de referência

Plástico

Gás natural

Polímero

Perguntas frequentes (FAQ)

P: Quais são as principais matérias-primas na produção de plástico no mundo?

R: As principais matérias-primas usadas para a produção global de plástico são gás natural e petróleo. Em uma refinaria, a maioria dos plásticos sintéticos são derivados do petróleo que foi refinado para obter os elementos necessários.

P: Como o plástico é feito a partir de combustíveis fósseis?

R: O plástico é formado a partir de combustíveis fósseis por meio de processos químicos. Monômeros como etileno e propileno são produzidos pelo refino de petróleo bruto ou gás natural. Esses monômeros passam por polimerização para criar longas cadeias de polímeros, que compõem os plásticos. Frequentemente, eles vêm como pellets.

P: Qual foi o primeiro plástico feito pelo homem e para que ele era usado?

A: A baquelite, inventada por Leo Baekeland em 1907, foi o primeiro plástico sintético. Por ser não condutivo e resistente ao calor, é usado como isolante elétrico e para itens domésticos.

P: Qual o papel da indústria petroquímica na produção de plásticos?

R: O setor petroquímico é importante na fabricação de diferentes formas de plástico por meio da utilização de matérias-primas como petróleo e gás natural para criar monômeros e polímeros necessários que os formam. Ele também cria tipos específicos com diferentes propriedades para várias aplicações.

P: Quais coisas ao nosso redor são feitas de plástico?

R: Embalagens de alimentos, garrafas (plástico), brinquedos (plástico), dispositivos médicos (plástico), peças automotivas (plástico) e utensílios domésticos (plástico) são alguns produtos comuns feitos desse material versátil.

P: Como a produção de plástico afeta a saúde e o meio ambiente?

R: Tanto a saúde quanto o meio ambiente podem ser significativamente afetados pela produção de plásticos durante seu ciclo de vida. Esse processo usa produtos químicos tóxicos enquanto emite gases de efeito estufa, levando à poluição que causa mudanças climáticas, bem como geração de subprodutos prejudiciais, além de resíduos deixados sem tratamento que podem prejudicar a vida selvagem que vive dentro dos ecossistemas onde o lixo reside.

P: Existem alternativas aos plásticos produzidos a partir de combustíveis fósseis?

R: Sim, há alternativas aos plásticos derivados de combustíveis fósseis. Materiais como bioplásticos feitos de recursos renováveis como amido de milho ou cana-de-açúcar se tornaram cada vez mais populares nos últimos anos porque podem ajudar a reduzir nossa dependência de fontes de energia não renováveis, ao mesmo tempo em que têm um impacto ambiental menor.

P: Qual é o ciclo de vida dos produtos plásticos?

R: Extração de matérias-primas, produção e fabricação, distribuição, uso e descarte/reciclagem são todos parte do ciclo de vida de um produto plástico. Ao longo desse ciclo, diferentes impactos ambientais podem ocorrer, com resíduos sendo enviados para aterros sanitários ou oceanos sendo particularmente problemáticos.

P: Como o plástico atende à crescente demanda mundial por plásticos?

A: Para acompanhar a crescente demanda global por plásticos, a indústria constantemente cria novas maneiras de torná-los mais eficientes e adaptáveis. Os avanços tecnológicos, juntamente com as ciências dos materiais, abriram portas que permitiram a produção de muitos tipos diferentes, cada um ostentando qualidades únicas adequadas a vários setores.

P: O que acontece depois que jogamos fora os plásticos usados?

R: Após o descarte, os plásticos usados podem ser reciclados, incinerados ou enviados para aterros sanitários. A reciclagem é uma opção que converte itens antigos em novos, prolongando assim sua vida útil, mas nem todos os tipos podem ser reciclados. A incineração produz energia, embora também emita poluentes, enquanto o aterro sanitário deve ser evitado devido às suas consequências ambientais de longo prazo.