{"id":30624,"date":"2018-11-12T10:15:48","date_gmt":"2018-11-12T13:15:48","guid":{"rendered":"http:\/\/planetaorganico.com.br\/site\/?p=30624"},"modified":"2018-11-28T15:32:00","modified_gmt":"2018-11-28T18:32:00","slug":"o-desafio-da-difusao-dos-bioplasticos","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/planetaorganico.agropecuaria.ws\/index.php\/o-desafio-da-difusao-dos-bioplasticos\/","title":{"rendered":"O DESAFIO DA DIFUS\u00c3O DOS BIOPL\u00c1STICOS"},"content":{"rendered":"

Por Jos\u00e9 Vitor Bomtempo e F\u00e1bio Oroski<\/em><\/p>\n

Nos \u00faltimos meses, a quest\u00e3o dos problemas causados pelos pl\u00e1sticos esteve em evid\u00eancia. Os pl\u00e1sticos de uso \u00fanico e a polui\u00e7\u00e3o dos mares t\u00eam sido discutidos amplamente. A Ellen MacArthur Foundation liderou a iniciativa New Plastics Economy que tem produzido estudos e incentivado inova\u00e7\u00f5es buscando solu\u00e7\u00f5es que permitam tornar circular e sustent\u00e1vel o uso dos pl\u00e1sticos. Algumas dessas inova\u00e7\u00f5es dependem de novos materiais como os biopl\u00e1sticos. O esfor\u00e7o no desenvolvimento de biopl\u00e1sticos tem sido crescente e existem proje\u00e7\u00f5es que apontam taxas expressivas de crescimento nos pr\u00f3ximos anos. Entretanto, a difus\u00e3o desses novos materiais tem encontrado dificuldades. Temos procurado em nossas pesquisas entender as inova\u00e7\u00f5es de produto na bioeconomia e os dilemas e desafios que cercam os bioprodutos. Nesta postagem exploramos um contraponto entre a difus\u00e3o do polipropileno, o \u00faltimo pl\u00e1stico de grande consumo a se desenvolver, e a difus\u00e3o do PLA* o primeiro biopl\u00e1stico a buscar atingir mercados expressivos.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

O surgimento, desenvolvimento e o sucesso comercial do Polipropileno (PP)<\/strong><\/p>\n

O polipropileno (PP), produzido a partir do mon\u00f4mero propeno, obtido no craqueamento da nafta, teve sua produ\u00e7\u00e3o comercial iniciada em 1957. Nessa \u00e9poca, os principais pl\u00e1sticos \u2013 polietileno (PE), policloreto de vinila (PVC) e poliestireno (PS) \u2013 j\u00e1 eram produzidos em escala comercial e tinham grande crescimento de demanda. Para a produ\u00e7\u00e3o desses pol\u00edmeros, o craqueamento da nafta visava \u00e0 produ\u00e7\u00e3o de eteno e gerava propeno como co-produto e sem utiliza\u00e7\u00e3o nobre. O desenvolvimento da cat\u00e1lise Ziegler-Natta possibilitou a utiliza\u00e7\u00e3o do propeno como mon\u00f4mero e a produ\u00e7\u00e3o de um novo material, o PP.<\/p>\n

Os primeiros produtores do PP foram: Montedison (It\u00e1lia; 6.800 t\/ano), Hercules (EUA; 9.000t\/ano) e Hoechst (Alemanha; 7.600 t\/ano). O produto lan\u00e7ado tinha muitos problemas e era visto como de baixa qualidade. O processo era ineficiente e, al\u00e9m disso, havia problemas de processabilidade nas m\u00e1quinas existentes no parque transformador, equipado para processar o PE. Por\u00e9m, um conjunto de condi\u00e7\u00f5es se reuniu e propiciou, em menos de 30 anos, o desenvolvimento do PP como um pl\u00e1stico de grande volume, versatilidade e amplo espectro de aplica\u00e7\u00f5es.<\/p>\n

Os amplos esfor\u00e7os de pesquisa em cat\u00e1lise, que eram centrais na agenda da engenharia qu\u00edmica na \u00e9poca, propiciaram o surgimento de sucessivas gera\u00e7\u00f5es de catalisadores, gerando um ciclo virtuoso de progressos nos processos de obten\u00e7\u00e3o do PP (produtividade) e melhorias no material (qualidade). As inova\u00e7\u00f5es permitiram a redu\u00e7\u00e3o das etapas e a simplifica\u00e7\u00e3o do processo, diminuindo de forma expressiva os custos de investimento e os custos operacionais. A obten\u00e7\u00e3o do PP passou de uma primeira gera\u00e7\u00e3o de plantas com quatro etapas (polimeriza\u00e7\u00e3o, neutraliza\u00e7\u00e3o do catalisador, elimina\u00e7\u00e3o dos at\u00e1ticos e extrus\u00e3o) para uma quarta gera\u00e7\u00e3o de plantas, a partir da difus\u00e3o da tecnologia Spheripol, com apenas uma etapa: a polimeriza\u00e7\u00e3o. A simplifica\u00e7\u00e3o do processo foi acompanhada de uma difus\u00e3o acelerada da tecnologia que foi comercializada pelos principais detentores: Himont (l\u00edder da ind\u00fastria em produ\u00e7\u00e3o pr\u00f3pria e licenciamento), Union Carbide e BASF.<\/p>\n

Ao mesmo tempo, \u00e0 evolu\u00e7\u00e3o dos processos somaram-se os esfor\u00e7os para evolu\u00e7\u00e3o do material PP como produto. As limita\u00e7\u00f5es iniciais, como a m\u00e1 resist\u00eancia \u00e0s intemp\u00e9ries e \u00e0s radia\u00e7\u00f5es UV (ultravioleta), restringiam sua utiliza\u00e7\u00e3o em v\u00e1rias aplica\u00e7\u00f5es. Essa defici\u00eancia foi resolvida nos anos 1970 com a participa\u00e7\u00e3o da Ciba Geigy, que n\u00e3o era produtora de PP, mas uma empresa qu\u00edmica de especialidades. Seguiram-se esfor\u00e7os de explora\u00e7\u00e3o das qualidades do material e a incorpora\u00e7\u00e3o de novos n\u00edveis de desempenho, como a resist\u00eancia ao impacto, a maior transpar\u00eancia e outros. A introdu\u00e7\u00e3o do PP exigiu o desenvolvimento de aditivos e m\u00e1quinas de processamento espec\u00edficas para o seu processamento e aplica\u00e7\u00f5es, o que s\u00f3 se tornou poss\u00edvel pela presen\u00e7a de agentes complementadores.<\/p>\n

A evolu\u00e7\u00e3o da produ\u00e7\u00e3o de PP nos EUA, entre 1960 \u2013 in\u00edcio da produ\u00e7\u00e3o comercial \u2013 e 1990 \u2013 ponto que marca a maturidade plena do produto com um amplo espectro de aplica\u00e7\u00f5es e um volume da mesma ordem de grandeza dos demais termopl\u00e1sticos \u2013 indica o sucesso em sua difus\u00e3o. O PP levou 10 anos para atingir, por volta de 1970, a capacidade total de 500.000 t\/ano. Nos 10 anos seguintes, foram adicionadas mais 1.000.000 t\/ano. A partir dos anos 1980, o pl\u00e1stico deslanchou e foram acrescentadas mais 1.500.000 t em apenas uma d\u00e9cada. A taxa de crescimento anual foi da ordem de 20% a.a. no per\u00edodo 1960\/1990.<\/p>\n

Trajet\u00f3ria do biopl\u00e1stico polilact\u00eddeo (PLA)<\/strong><\/p>\n

O PLA (polilact\u00eddeo) tem sido citado por empresas, pesquisadores e especialistas de mercado, como um dos biopl\u00e1sticos com maiores chances de difus\u00e3o. Obtido a partir da polimeriza\u00e7\u00e3o do \u00e1cido l\u00e1tico, com origem n\u00e3o f\u00f3ssil, via fermenta\u00e7\u00e3o do a\u00e7\u00facar, \u00e9 um material promissor, mas que, apesar de um efetivo crescimento, ainda n\u00e3o deslanchou como um produto de volume expressivo.<\/p>\n

Em 1997, foi anunciado o projeto Dow Cargill, uma joint venture entre a Dow, uma das maiores empresas produtoras de pl\u00e1sticos convencionais e a Cargill, uma das l\u00edderes do agroneg\u00f3cio, que prometia trazer ao mercado o PLA como o primeiro pl\u00e1stico biodegrad\u00e1vel. Apesar de taxas de crescimento da demanda expressivas, acima de 10% aa, e de an\u00fancios de novos investimentos, a capacidade de produ\u00e7\u00e3o de PLA situa-se ainda em torno de 200.000 t\/ano, evidenciando certa frustra\u00e7\u00e3o, j\u00e1 que volumes bem maiores eram esperados.<\/p>\n

Desde o come\u00e7o dos anos 1990 identifica-se um contexto que aparentemente favorece os biopl\u00e1sticos: instabilidade nos pre\u00e7os do petr\u00f3leo e a busca por solu\u00e7\u00f5es com menor impacto para o meio ambiente. Assim, tem sido not\u00e1vel o interesse em torno do PLA. Contudo, o pre\u00e7o de sua principal mat\u00e9ria-prima, o a\u00e7\u00facar, tem sido um obst\u00e1culo para a cria\u00e7\u00e3o de um contexto realmente favor\u00e1vel para a competi\u00e7\u00e3o. O a\u00e7\u00facar, que chega a representar 80% do custo vari\u00e1vel de produ\u00e7\u00e3o do PLA, tem apresentado fortes oscila\u00e7\u00f5es de pre\u00e7os e aumentos consider\u00e1veis. Isso confere ao PLA uma instabilidade que contraria um dos pontos motivadores de sua difus\u00e3o: a fuga da instabilidade dos pre\u00e7os do petr\u00f3leo.<\/p>\n

Na sua trajet\u00f3ria, de vinte anos, se contada a partir do in\u00edcio do projeto da Dow Cargill em 1997, tem-se observado a evolu\u00e7\u00e3o do processo de obten\u00e7\u00e3o e tamb\u00e9m do produto. A mais importante delas, j\u00e1 na d\u00e9cada de 2010, pode ter sido o lan\u00e7amento do chamado PLA de segunda gera\u00e7\u00e3o, desenvolvido pela Corbion (ex-Purac), l\u00edder mundial na fabrica\u00e7\u00e3o de \u00e1cido l\u00e1tico, principal intermedi\u00e1rio para a produ\u00e7\u00e3o do PLA. Os esfor\u00e7os visam \u00e0 redu\u00e7\u00e3o de etapas do processo produtivo e \u00e0 obten\u00e7\u00e3o de um material de melhor qualidade, com maior resist\u00eancia t\u00e9rmica, o que abriria um novo espa\u00e7o para aplica\u00e7\u00f5es do PLA.<\/p>\n

Entretanto, para uma s\u00e9rie de aplica\u00e7\u00f5es, o PLA apresenta ainda algumas propriedades que s\u00e3o inadequadas, como por exemplo, baixa taxa de cristaliza\u00e7\u00e3o, baixa resist\u00eancia ao impacto, baixo alongamento na ruptura e baixa resist\u00eancia t\u00e9rmica. Sua baixa temperatura de amolecimento (heat distortion temperature, HDT) impede que ele possa ter aplica\u00e7\u00f5es nas quais s\u00e3o exigidas temperaturas de aquecimento acima de 45\u00b0C. Essas propriedades t\u00eam sido melhoradas pelo emprego de aditivos.<\/p>\n

Nos \u00faltimos anos, percebeu-se uma mudan\u00e7a de posicionamento do PLA no mercado. Inicialmente \u201cvendido\u201d como material biodegrad\u00e1vel tornou-se um material apresentado por seu desempenho t\u00e9cnico. Atualmente, a ind\u00fastria tem utilizado aditivos para aumentar a sua vida \u00fatil e permitir outras aplica\u00e7\u00f5es para o material. Ou seja, o atributo inicial, que deveria assegurar a difus\u00e3o do material, foi parcialmente abandonado. Al\u00e9m disso, a biodegradabilidade do PLA exigiria condi\u00e7\u00f5es espec\u00edficas de compostagem. Por fim, ao ser utilizado como substituto das resinas de origem f\u00f3ssil, como PET, PS e PP, o PLA seria um material contaminante no processo de reciclagem dos pl\u00e1sticos, o que gera barreiras para a sua ado\u00e7\u00e3o. A tentativa de produzir garrafas para \u00e1gua mineral em substitui\u00e7\u00e3o ao PET aparentemente fracassou por essa raz\u00e3o. Vale acrescentar que n\u00e3o h\u00e1, no caso do PLA, uma aplica\u00e7\u00e3o espec\u00edfica de grande volume potencial, o que imp\u00f5e um grande esfor\u00e7o no desenvolvimento de diversas aplica\u00e7\u00f5es para mercados distintos. Uma explora\u00e7\u00e3o da trajet\u00f3ria do projeto Dow Cargill mostra que mais de 200 clientes foram desenvolvidos em diversas aplica\u00e7\u00f5es para tentar ocupar a capacidade da planta atual, corroborando para o tempo como uma condi\u00e7\u00e3o intr\u00ednseca no processo de difus\u00e3o dos biopl\u00e1sticos. A figura a seguir compara as curvas de crescimento da demanda de ambos os materiais, indicando claramente que o desenvolvimento do PLA como um pl\u00e1stico de volume exigir\u00e1 mais tempo.<\/p>\n

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Ao longo da trajet\u00f3ria do PLA, diversos agentes entraram e sa\u00edram, deixando incerteza sobre o futuro do material. Inicialmente acreditado como o pl\u00e1stico do futuro, tinha entre os agentes, a Dow, um dos principais atores da petroqu\u00edmica, que deixou a sociedade com a Cargill em 2005, alegando que o produto era \u201ccaro\u201d e n\u00e3o tinha atingido suas expectativas iniciais. Em 2007, a japonesa Teijin entra na associa\u00e7\u00e3o com a Cargill e a empresa passa a se chamar Natureworks, reafirmando seu compromisso de crescimento com futura expans\u00e3o de capacidade. Pouco tempo depois, a Teijin saiu da sociedade e decidiu continuar investindo no PLA sozinha, o que j\u00e1 fazia antes da associa\u00e7\u00e3o. Em 2011, outra parceira, tamb\u00e9m da \u00e1rea petroqu\u00edmica, a tailandesa PTT Chemicals entrou no neg\u00f3cio com a promessa de aporte de recursos para a constru\u00e7\u00e3o de uma segunda planta na Tail\u00e2ndia. Em 2009, um novo produtor surge com a joint venture entre a Total e a produtora de \u00e1cido l\u00e1tico Galactic, formando a Futerro. A Corbion, maior produtora de \u00e1cido l\u00e1tico do mundo, decide formatar um modelo de neg\u00f3cio alternativo, no qual a empresa fornece o mon\u00f4mero lact\u00eddeo para uma empresa transformadora que seria respons\u00e1vel pela produ\u00e7\u00e3o do PLA.Recentemente, foi anunciada uma joint venture entre Corbion e Total para constru\u00e7\u00e3o de uma planta de 75.000 t\/ano de PLA.<\/p>\n

Em resumo, figuram poucos participantes expressivos dentro do neg\u00f3cio do PLA, destacando-se entre eles empresas ligadas ao a\u00e7\u00facar e ao \u00e1cido l\u00e1tico. A Natureworks permanece como maior produtora mundial e divide as aten\u00e7\u00f5es do mercado do PLA com a Corbion. O aumento significativo de empresas fornecedoras de aditivos e de produtoras de blendas combinando PLA e outros materiais tende a contribuir para superar os desafios t\u00e9cnicos impostos pelo material, o que seria um ponto favor\u00e1vel dentro da trajet\u00f3ria de evolu\u00e7\u00e3o do biopl\u00e1stico.<\/p>\n

Algumas li\u00e7\u00f5es da compara\u00e7\u00e3o PP x PLA<\/strong><\/p>\n

O processo de desenvolvimento das aplica\u00e7\u00f5es exige a constru\u00e7\u00e3o de uma rede de complementadores. No caso do PP essa constru\u00e7\u00e3o contou com condi\u00e7\u00f5es favor\u00e1veis da pr\u00f3pria din\u00e2mica de inova\u00e7\u00e3o dos petroqu\u00edmicos, trajet\u00f3ria tecnol\u00f3gica \u00e0 qual o PP se juntou. Assim, os esfor\u00e7os em cat\u00e1lise e engenharia qu\u00edmica que se desenvolviam fortemente na \u00e9poca puderam ser aproveitados pela trajet\u00f3ria de desenvolvimento do PP tornando o processo mais eficiente e de menor custo.<\/p>\n

O PLA se insere numa nova trajet\u00f3ria tecnol\u00f3gica ainda em constru\u00e7\u00e3o e pouco se beneficia das experi\u00eancias de outros biopl\u00e1sticos em desenvolvimento.<\/p>\n

O pr\u00f3prio perfil de produtores seria tamb\u00e9m uma diferen\u00e7a a ser destacada. No caso do PP surgiram logo 3 produtores de peso, l\u00edderes da petroqu\u00edmica na \u00e9poca. A esses se juntaram novos produtores em diversas regi\u00f5es do mundo, contribuindo para o ganho de experi\u00eancia e conhecimento na utiliza\u00e7\u00e3o do PP. O PLA apesar de ter contado inicialmente com a participa\u00e7\u00e3o da Dow em joint venture com a Cargill, acabou ficando com apenas um produtor de peso at\u00e9 recentemente. Com a sa\u00edda da Dow ainda na fase inicial do projeto, o PLA ficou com a Cargill que criou a Nature Works para desenvolver o neg\u00f3cio.<\/p>\n

Por fim, a difus\u00e3o de um novo pl\u00e1stico, mesmo com as condi\u00e7\u00f5es favor\u00e1veis que o PP p\u00f4de reunir, se mostra claramente como um processo que leva tempo. Atingir um tipping point exige a reuni\u00e3o de um conjunto complexo de condi\u00e7\u00f5es que o PLA aparentemente, apesar dos esfor\u00e7os dos produtores e do ambiente em tese receptivo aos biopl\u00e1sticos, ainda n\u00e3o conseguiu acumular.<\/p>\n

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