PROGRAMA DE APOIO À PESQUISA EM PARCERIA PARA INOVAÇÃO TECNOLÓGICA (PITE)

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Plásticos mais Competitivos

Parceria entre OPP e Ipen produz polipropileno de alta resistência e fácil de reciclar

ED. 74 | ABRIL 2002

 

Polipropileno: mais elasticidade, resistência e facilidade em reciclar

Um processo para tornar os produtos plásticos mais fáceis de produzir e de reciclar é o resultado de um projeto entre o Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen) e a OPP Química, uma empresa do grupo Odebrecht, dentro do Programa Parceria para a Inovação Tecnológica (PITE), da FAPESP. Em conseqüência da pesquisa conjunta, já foram depositadas três patentes que envolvem os procedimentos e os produtos obtidos. O foco do projeto é um processo de síntese do polipropileno de alta resistência do fundido. Esse nome refere-se à fase liquida desse material depois que a resina original sólida é transformada, em uma máquina chamada extrusora. Isso acontece antes da moldagem final do produto plástico.

O que os pesquisadores conseguiram foi proporcionar mais elasticidade ao polipropileno na fase fundida. Esse tipo de material, conhecido por HMS-PP (high melt strength polypropylene), vem ganhando mercado sobretudo na Europa, por motivos ambientais, onde a indústria passou a empregá-lo na fabricação de espumas para vários usos, principalmente, em painéis de veículos, porque são mais fáceis de serem reciclados. “As peças produzidas a partir da mistura de diversas outras resinas plásticas oferecem muitos obstáculos à reciclagem, podendo inviabilizá-la”, explica Ademar Benévolo Lugão, coordenador do projeto e do Departamento de Engenharia Química e Ambiental do Ipen.

No Brasil, os painéis dos automóveis ainda combinam componentes de polipropileno com elementos em polietileno, poliuretano, PVC e ABS. Todos esses materiais são termoplásticos, que, com os termofixos – como a resina epoxi, por exemplo – e os elastômeros, categoria que abrange todas as borrachas, constituem a família dos polímeros. Ou seja: são compostos por macromoléculas orgânicas, que, a grosso modo, é constituída pelo encadeamento de unidades básicas chamadas meros, com aparência semelhante à de um cordão ou de uma corrente. Os polímeros são sintetizados pelo entrelaçamento desses cordões, formando uma espécie de novelo, em imensos reatores industriais.

No polipropileno, originado do monômero propeno, a força de ligação entre as moléculas é baixa. Sua estrutura totalmente linear determina que o material seja altamente fluido e de difícil processamento no estado fundido, o que inibe sua aplicação em algumas técnicas de moldagem e na produção de espumas especiais. “De início, chegamos a pensar em tornar o polipropileno fundido mais elástico aumentando o tamanho da molécula e criando, assim, um emaranhado molecular”, lembra Lugão. “Conseguimos obter resultados melhores, porém, enxertando fragmentos de polipropileno no próprio polipropileno por irradiação com fonte de cobalto 60. Essas ramificações de cadeia longa criaram um nível muito elevado de emaranhamento. É quase como um prato de espaguete de fios compridos. Quanto mais compridos e ramificados, mais enrolados eles ficam, facilitando o processamento da resina.”

Na primeira fase do projeto, que teve início em 1999 e foi concluído há alguns meses, foram utilizadas fontes de radiação de cobalto de pequeno porte, típicas dos laboratórios de ensaios. Depois, quando os testes ganharam maior escala, o Ipen recorreu aos serviços da Empresa Brasileira de Radiações (Embrarad), de Cotia (SP), que fornece radiação gama com cobalto 60 a diversos segmentos econômicos. “A contribuição da Embrarad foi fundamental”, diz Lugão.

Segundo o pesquisador, considerando-se como referência o índice de fluidez, a resistência do polipropileno fundido multiplicou-se por 15 até 30, quando as tecnologias atualmente disponíveis nos países desenvolvidos surtem efeito multiplicador entre oito e dez. “Do ponto de vista da qualidade do material, estamos perfeitamente preparados para suprir a futura demanda dos mais exigentes usuários”, celebra Alexandre Elias, engenheiro de produto da OPP Química e representante da empresa na parceria com o Ipen. Elias acredita que a procura por HMS-PP será uma tendência absolutamente consolidada no mercado brasileiro dentro de, no máximo, cinco anos.

Mercado e escala
“Pretendemos iniciar a produção comercial antes disso”, observa ele. Por ora, a OPP e o Ipen continuam empreendendo esforços para aprimorar métodos e reduzir o custo do processo, que, para Lugão, ainda é alto. Na visão da OPP, o desenvolvimento do mercado para o HMS-PP no Brasil depende das montadoras de automóveis. “A utilização em veículos dará a escala necessária para a disseminação de outras aplicações possíveis”, prevê Elias.

Entre elas, estão, por exemplo, as chapas extrudadas – aquelas que passam pelo processo líquido e são solifificadas antes do molde – usadas para a fabricação de peças de grande porte como cestas de lixo, móveis, caixas etc. “Na verdade, há oportunidades em todos os segmentos nos quais o polipropileno não consegue conquistar participação expressiva devido à sua constituição semicristalina, que impõe limites à transformação e à baixa resistência”, postula Lugão. O polipropileno, comercializado desde a década de 1960, vem registrando o maior crescimento mercadológico entre os polímeros plásticos. Produzido em quase 50 países, tem volume de vendas anual de mais de 30 milhões de toneladas. Dados da Solvay, gigante internacional da petroquímica, indicam que 33% desse total é utilizado na fabricação de embalagens.

Nos países desenvolvidos, as aplicações para as quais o HMS-PP tem potencial consomem cerca de 1 milhão de toneladas de polímeros a cada ano, tomando-se em conjunto as vendas físicas de poliestireno, poliestireno de alto impacto, PVC, polietilenos de baixa e de alta densidade e ABS, entre outros, afirma Lugão. No Brasil, este mercado representa, pelo menos, algo em torno de 30 mil toneladas por ano,segundo estimativa da OPP. O valor do HMS-PP pode superar em US$ 100 o preço da tonelada do polipropileno convencional.

Ele destaca, também, a emergência de novas aplicações na área de embalagens de alimentos pré-cozidos para forno de microondas, na qual o HMS-PP pode concorrer com o polietileno tereftalato (PET) mais conhecido como matéria-prima das garrafas plásticas de refrigerantes. “As regulamentações ambientais estão desenhando duas tendências: a de redução do lixo sólido e a de aumento da fração reciclável desse lixo”, diz. “O HSM-PP pode contribuir para a consolidação de ambas, porque ao permitir maior controle da espessura, pode propiciar a produção de embalagens com paredes mais finas, e oferece bem menos problemas de reciclagem que o PVC, amplamente utilizado na produção de tubos e conexões, esquadrias prediais, pisos e forrações.”

Produto avançado
Na área de PVC, obtido pela polimerização do cloreto de vinila, a OPP também está preparada para dar conta de incrementos na demanda – pode, aliás, dobrar sua produção, que hoje gira em torno de 400 mil toneladas anuais, cerca de 60% do volume comercializado no país. Em novembro passado, a OPP recebeu o Prêmio Finep de Inovação Tecnológica, na categoria processo, pelo desenvolvimento, em conjunto com o Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), de um sistema automatizado de controle da temperatura nos reatores de PVC. Outro aspecto do projeto foi o acoplamento de condensadores de refluxo automaticamente acionáveis quando o calor ultrapassa limites previamente definidos, conforme as características a ser obtidas no produto.

O processo, que já foi implementado em três reatores da empresa, em Camaçari, na Bahia, reduziu o tempo da síntese do PVC de 12 horas para apenas 3,5 horas, proporcionando um incremento de produtividade da ordem de 80%. “Além disso, registramos ganhos de qualidade, porque aprimoramentos no controle do processo obviamente facilitam a conformação a padrões”, afirma Lucien Rebello dos Santos, responsável por desenvolvimento de processos da divisão de PVC da OPP. “Outro aspecto em que há melhorias sensíveis é o da segurança: conseguimos reduzir riscos para as pessoas e os equipamentos.”

A aproximação entre a companhia e o instituto paulistano teve início em 1994 e cresceu de maneira cuidadosamente planejada. Naquele ano, Marcos Alberto Castelhano Bruno, hoje diretor executivo do IPT e responsável pela administração das parcerias com empresas, estudou o caso da Companhia Petroquímica de Camaçari, em sua tese de doutorado em Administração de Empresas, que tratou da interação entre os meios acadêmico e corporativo, com suas vantagens e seus desafios. O controle acionário passaria às mãos do Grupo Odebrecht em 1995, quando o governo deu início à privatização do setor petroquímico.

Bom senso
“A parceria consolidou-se em 1997, com um programa de formação gerencial dos técnicos da empresa para habilitá-los ao intercâmbio com institutos e universidades”, lembra Bruno. Esse primeiro passo, diz Santos, foi fundamental para a definição das responsabilidades de cada uma das partes e para a geração de conhecimentos a partir do esforço comum. “Sem essa base, provavelmente não teríamos conseguido evoluir tanto”, reflete ele.

Do ponto de vista da companhia, um ingrediente importante da receita do sucesso do projeto foi a preservação dos aspectos da tecnologia tradicional de polimerização – a instalação dos condensadores de refluxo foi a única alteração a que os equipamentos foram submetidos. “Usamos o bom senso, evitando tanto a necessidade de fazer grandes investimentos em bens de capital quanto o aumento do consumo energético do processo”, observa Santos.

Na fase de conclusão do projeto, que no total teve duração de aproximadamente um ano e meio, dois pesquisadores do IPT passaram em torno de um mês em Camaçari, acompanhando o trabalho da OPP, primeiro em uma planta piloto e, por fim, nos reatores industriais da companhia. Um dos grandes desafios foi transformar as medidas de um reator de laboratório para a fase industrial. “Um segundo protótipo é dez vezes maior que o produzido em laboratório, e o industrial multiplica seu tamanho por dois. Juntos, aprendemos a mudar de escala”, conclui Santos.

No rumo das fusões e da inovação
A OPP Química deve passar a chamar-se Braskem até o final do ano, com a formalização da incorporação da Companhia Petroquímica do Nordeste (Copene), de Camaçari, que o Grupo Odebrecht adquiriu em 2001, em associação com o Grupo Mariani. Ao mesmo tempo em que a trajetória da empresa pode ser descrita como uma sucessão de fusões e aquisições nitidamente orientadas pela estratégia do conglomerado originário da indústria da construção de se fazer presente em toda a cadeia produtiva do setor petroquímico, a busca constante da inovação tecnológica é uma de suas marcas registradas.

“Com atividades de pesquisa voltadas para a multiplicação de resultados, a redução dos custos e o aumento da produtividade, investimos mais de US$ 70 milhões em PeD ao longo dos últimos dez anos”, afirma Antônio Bragança, diretor de tecnologia da OPP. A companhia emprega 117 pesquisadores, dos quais seis são doutores e cerca de 20 têm nível de mestrado. Mantém acordos para o desenvolvimento de tecnologias com diversos institutos de pesquisa e universidades. Além do Ipen e do IPT, sua extensa lista de parcerias com instituições acadêmicas inclui, por exemplo, a Universidade Estadual de Campinas, a Universidade Federal de São Carlos, o Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa (Coppe), da Universidade Federal do Rio de Janeiro, e a Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul. “Algumas vezes trabalhamos também com universidades estrangeiras, como a de Wisconsin, nos Estados Unidos, e a de Waterloo, no Canadá.”

De acordo com Braga, a OPP não enfrenta problemas em função da diferença de ritmo entre a academia e as empresas. “Desde que o planejamento seja bom e as diferenças respeitadas, há entendimento e as duas partes saem ganhando”, ressalta. Lucien Rebello dos Santos, responsável por desenvolvimento de processos da divisão de PVC, afirma que, da política de PeD da OPP, faz parte recorrer a universidades e institutos de pesquisa para a realização de projetos de domínio de tecnologias a longo prazo, mesmo que não gerem resultados imediatos. “Esse intercâmbio traz conhecimentos que em algum momento serão utilizados.”

Líder sul-americana na produção de polímeros termoplásticos e soda-cloro para fabricação do PVC e outros produtos como parafinas e aditivos a OPP, que detém 27,3% do capital da Copesul, centro do pólo petroquímico de Triunfo (RS), tem seis unidades operacionais naquela região, três no Estado da Bahia, duas em Alagoas e uma em São Paulo. Para realizar testes de produtos e de tecnologias em larga escala, a OPP utiliza quatro plantas piloto – três no Rio Grande do Sul e uma na Bahia.

A OPP foi assimilada pelo Grupo Odebrecht em meados dos anos 90, logo depois da aquisição do controle acionário da Trikem, antiga Companhia Petroquímica de Camaçari, em 1995. Posteriormente, as duas empresas unificaram sua administração. A compra da Copesul e da Copene consolida a importância do grupo no cenário petroquímico brasileira. A OPP não divulga seus resultados financeiros desde o fechamento de capital do Grupo Odebrecht, em maio de 2000. A Braskem será uma companhia de capital aberto, com ações nas bolsas de valores.

O projeto
Desenvolvimento de um Novo Processo de Síntese de Polipropileno com Alta Resistência do Fundido (nº 97/02390-6); Modalidade Parceria para Inovação Tecnológica (PITE); Coordenador
Ademar Benévolo Lugão – Ipen; Investimento R$ 36.500,00 e US$ 67.360,00 (FAPESP)E R$ 136.000,00 (OPP)


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