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1. INTRODUÇÃO
O material poliestireno expandido, conhecido também como isopor, é fabricado ha muito tempo, e devido à modernidade, atualmente esta cada vez mais comum este material em nosso meio. Segundo a Associação Brasileira do Poliestireno Expandido (Abrapex), foram produzidas 55 mil toneladas do material no Brasil em 2007 e outras 2 mil toneladas foram importadas junto a equipamentos eletrônicos e diferentes bens trazidos do exterior. Porem o EPS e totalmente reciclável e já existem algumas empresas no Brasil que o reutilizam. Podemos encontrar isopor em diversos lugares, nas embalagens de eletrodomésticos, bichinhos de pelúcia, em camaras frigorificas, na construção civil e em uma serie de outros produtos. Porem, sua composição tem um grande impacto ambiental, gerando uma enorme degradação no Meio Ambiente. O isopor sozinho não polui nem contamina a terra, mas como leva centenas de anos para se decompor, acaba ocupando muito espaço, diminuindo a área útil dos lixões.
2. OBJETIVO
Apresentar o polímero EPS, demonstrar as suas propriedades, características, processos de fabricação, aplicações, impactos ao meio ambiente e reciclagem.
3. HISTÓRICO
EPS e a sigla internacional do Poliestireno Expandido, de acordo com a Norma DIN ISSO-1043/78. No Brasil, e mais conhecido como “Isopor”, marca registrada da empresa Knauf Isopor Ltda. Foi descoberto em 1949 pelos químicos Fritz Stastny e Karl Buchholz, quando trabalhavam nos laboratórios da Basf, na Alemanha.
3.1 NOMES COMERCIAIS/EMPRESAS FABRICANTES
Isopor( Knauf Isopor ), estiropor (Basf) e em Portugal esferovite.
4 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
4.1. Poliestireno Expandido
O EPS e um plástico celular rígido, resultante da polimerização do estireno em água. Em seu processo produtivo não se utiliza e nunca se utilizou o gás clorofluorcarbono (CFC) ou qualquer um de seus substitutos. Como agente expansor para a transformação do EPS, emprega se o Pentano, um hidrocarbureto que se deteriora rapidamente pela reação fotoquímica gerada pelos raios solares, sem comprometer o meio ambiente. O produto final e composto de perolas de ate 3 milímetros de diâmetro, conforme mostrado na figura 2, que se destinam a expansão. No processo de transformação, essas perolas são submetidas à expansão em ate 50 vezes seu tamanho original, através de vapor, se fundindo e moldando em diversas formas. Expandidas, as perolas consistem em ate 98% de ar e apenas 2% de poliestireno. Em 1m3 de EPS, por exemplo, existem de 3 a 6 bilhões de células fechadas e cheias de ar. (ABRAPEX). Abaixo segue a estrutura química do PS.
Figura 1: Estrutura do PS
O EPS deve ser estocado em local limpo, seco, ventilado e coberto, deve-se manter longe de fonte de calor, fogo e locais que possuam acumulo de gases provenientes de combustíveis e derivados. E recomendado não deixar exposto ao tempo por longo período pois perde suas propriedades, podendo ser dissolvido, em contato com gasolina, querosene e derivados de petróleo em geral, ácidos, acetonas e ésteres. E atacado parcialmente por substancias derivadas de óleos, vaselina e tintas a base de solventes. Os produtos finais são inodoros, não contaminam o solo, água e ar, são 100% recicláveis e reaproveitáveis e podem voltar à condição de matéria prima. A estrutura celular e danificada pelos solventes sendo este processo acelerado com temperaturas elevadas. Nestes casos terá de se evitar o contato ou exposição a vapores destes materiais. O EPS e um material 100% reciclável podendo ser vendido para a reciclagem no seu tamanho original ou compactado. Como o EPS e feito de 98% de ar, se
elementos, o carbono e o hidrogênio. O isopor não contem qualquer produto toxico ou perigoso para o ambiente e camada de ozônio. O gás contido nas células e o ar. Por se tratar de um plástico e de ser muito leve, o processo de fabricação consome pouca energia e provoca pouquíssimos resíduos sólidos ou líquidos. O gás expansor incorporado na matéria prima (o poliestireno expansível) e o Pentano. O isopor pode ser considerado um produto ecológico, já que não contamina o solo, a água e o ar e 100% reciclável e reaproveitavel. (DIISO).
A utilização do isopor como isolamento térmico permite poupar energia que, durante a vida útil do edifício, pode chegar a ser centenas de vezes superior a energia consumida durante o seu processo de fabricação. Esta economia de energia significa que, para alem preservar os recursos energéticos, o uso de isopor reduz a emissão dos gases poluentes e dos gases que contribuem para o efeito estufa na atmosfera. (DIISO).
O EPS e 100% reciclável nas seguintes formas. Mecânica - pode ser transformado em matéria prima para a fabricação de novos produtos. Energética - para recuperação e geração de energia, devido ao alto poder calorífico. Química - para obtenção de óleo e gases.
Características
F 0 2 D
F 0 2 0 Baixo peso especifico: densidade variando de 9 kg/m3 podendo chegar ate mais de 40 kg/m3, normalmente, mais de 97% de seu volume e constituídos de ar, as peças moldadas, possuem maior densidade que os blocos. F 0 2 D
F 0 F 02 0^ Alta resistência a compressão: 7000 kgf./m2 ate 14000 kgf./m2. 2 D
F 0 2 0 Baixa condutibilidade térmica. F 0 2 D
F 0 F 02 0^ Estabilidade térmica. 2 D
F 0 2 0 Baixa absorção de água e umidade. F 0 2 D
F 0 F 02 0^ Inodoro. 2 D
F 0 2 0 Adere a outros plásticos. F 0 2 D
F 0 F 02 0^ Isolamento Acústico. 2 D
F 0 2 0 Durabilidade: não e conhecido o limite de idade do isopor, no entanto, as propriedades do isopor impõem a sua correta aplicação para que seja garantido um desempenho adequado ao longo do tempo.
Resistência aos produtos químicos
Produto Resist. Água + Água do mar + Ácido clorídrico a 36% + Ácido sulfúreo a 95% + Ácido fosfórico a 90% + Ácido azótico a 68% + Ácido fórmico a 80% + Ácido acético a 70% + Soda cáustica a 50% + Amônia a 25% + Álcool metílico + Álcool etílico + Álcoo propílico + Benzina isenta de aromáticos, óleo diesel - Carburantes com teor de benzeno - Éter acético -
O desequilíbrio de forcas na interface resulta em diversos fenômenos importantes. Na polimerização em suspensão ocorre a dispersão da fase orgânica na fase continua (água), criando uma grande área de interface. Essa dispersão e estabilizada pela ação da agitação turbulenta e a adição de agentes de suspensão. A medida que a conversão vai aumentando, a viscosidade da fase dispersa também aumenta, resultando numa variação na taxa de quebra e de coalescencia. Acima de um determinado nível de conversão, as gotas dispersas se aglomeram com maior intensidade, e em alguns casos, perde-se a estabilidade da suspensão.
5.1.2. Viscosidade
Na polimerização em suspensão e atribuída grande importância as viscosidades, da fase dispersa e da suspensão (lama), pois essas propriedades são fundamentais para a compreensão da evolução das distribuições de tamanho de partículas. Viscosidade e a resistência que um determinado fluido oferece ao escoamento. Se a viscosidade independe da taxa de cisalhamento aplicada, o fluido e chamado de Newtoniano; caso contrario, o fluido e nao-Newtoniano. Quando o fluido e composto por macromoléculas, as cadeias tendem a se orientar ao longo da direção do fluxo. O aumento da taxa de cisalhamento provoca aumento da orientação das cadeias, consequentemente, o nível de emaranhamento diminui, levando a uma diminuição da viscosidade. A partir de um valor critico, a viscosidade atinge um valor mínimo, tornando-se independente do aumento na taxa de cisalhamento. Quando se trabalha com soluções poliméricas, a contribuição do grau de orientação para a viscosidade diminui consideravelmente com a diluição, ou seja, o efeito da taxa de cisalhamento e bem menor em soluções poliméricas diluídas, que se comportam como um fluido Newtoniano. (Melo, Caio K.).
5.1.3. Determinação da viscosidade intrínseca das soluções.
A massa molecular viscosimétrica dos polímeros foi obtida a partir dos resultados da medida da viscosidade intrínseca das soluções dos polímeros sem
modificação e sulfonados. As medidas foram realizadas usando um viscosímetro de Oswald em um banho termostatizado a 25 oC. Para polímeros sem carga como o poliestireno antes da modificação, a viscosidade reduzida (ηsp/c) e uma função da concentração das soluções. Para sistemas que se comportam idealmente, esta relação e diretamente proporcional. 9 Neste caso, a viscosidade intrínseca pode ser determinada a partir da Equação de Huggins (1) e a massa molecular viscosimétrica a partir da relação de Mark-Houwink-Sakurada (2).
onde (ηsp/c) e a viscosidade reduzida (ηsp, viscosidade especifica e c, concentração), [η] e a viscosidade intrínseca, KH, constante de Huggins. Onde
onde K e A são constantes relacionadas a interação polímero solvente em uma determinada temperatura e Mv e a massa molecular viscosimétrica. (Filho, G.R).
- APLICAÇÕES
O EPS tem inúmeras aplicações como caixas térmicas, pranchas, porta gelo, para a agricultura e na construção civil onde e mais utilizado. E comprovadamente um material isolante. Sem ele, os países mais evoluídos não construiriam de modo atualizado e econômico, visando a economia de energia. Nos últimos 35 anos esse material ganhou uma posição estável na construção civil, não apenas por suas características isolantes, mas também por sua leveza, resistência, facilidade de manuseio e baixo custo.
6.1. Na construção
As aplicações do EPS na construção civil são extraordinariamente variadas, sendo de salientar que o EPS, para alem de ser um excelente material de isolamento térmico, pode também ser um sistema construtivo. Vantagens F 0 2 D
F 0 2 0 Baixa condutibilidade térmica - A estrutura de células fechadas, cheias de ar, dificultam a passagem do calor o que confere ao EPS um grande poder isolante. F 0 2 D
F 0 2 0 Leve - As densidades do EPS variam entre os 10-30 kg/m3, permitindo uma redução substancial do peso das construções. F 0 2 D
F 0 2 0 Resistência mecânica - Apesar de muito leve, o EPS tem uma resistência mecânica elevada, que permite o seu emprego onde esta característica e necessária.
F 0 2 D
F 0 2 0 Econômico - Tomando em conta os diversos parâmetros como as quebras, Mao de obra, manuseamento, baixo peso, transporte, armazenagem, a embalagem em EPS resulta economicamente vantajosa. F 0 2 D
F 0 2 0 Adaptável aos produtos - As características do EPS permitem criar embalagens "a medida" de qualquer produto, tornando o EPS num material versátil que oferece sempre as máximas prestações. F 0 2 D
F 0 2 0 Seguro e fácil de manusear - A superfície lisa e suave do EPS, bem como as suas características mecânicas permite o manuseamento das embalagens em perfeita segurança, tal como o seu armazenamento fácil e racional. F 0 2 D
F 0 2 0 Amigo do Ambiente - O EPS e um bom exemplo para o uso eficiente dos recursos naturais e 100% reciclável.
Alguns exemplos:
Painel EPS como termo isolante – e um painel do tipo sanduiche composto de uma placa central de EPS e externamente por chapas lisas de cimento com aproximadamente 4 mm coladas a placa de EPS. O objetivo desta inovação e ter um painel com função de vedação, isolamento térmico e acústico com utilização mínima de Mao de obra para sua instalação. E aplicado em paredes internas e externas, divisórias, sanitários, entre outros. São realizados vários ensaios como resistência ao impacto e verificação do comportamento a temperaturas elevadas. Para enchimento em laje e concreto leve – para essa utilização, o EPS tem uma favorável utilização pois e leve, resistente e não favorece a presença de cupim. Tem como vantagem resistência a compressão, material leve para manuseio, possibilita obter sobrecargas altas nas lajes, fácil manuseio, promove inter eixos entre vigas maiores gerando economia de aço e concreto. Para enchimento de pisos e muito procurado por possuir baixa absorção de água, e permite uma cura do concreto bem melhor e mais rápido. Possui uma perfeição dimensional, difícil de obter com outros materiais. Como concreto leve, no lugar da pedra britada e utilizado o EPS em forma de perola pré expandida, ou flocos de EPS reciclado através da moagem de pecas de EPS descartadas. Usando esse agregado leve com cimento, areia, água e aditivo monomassa em proporções e numa sequencia especifica de mistura, pode-se obter concreto leve com densidade aparente de 700 a 1600 kg/m3. Esse tipo de concreto pode ser usado desde que não haja exigência a grandes esforços. São aplicados para regularização de lajes em geral, pavimentos como calcadas, bancos para ambientes externos, entre outros.
Para enchimento em estradas – Solos com baixa capacidade de carga e muito comum de se encontrar, porem traz sérios problemas como fundação nas construções. Pelo alto custo na substituição e compactação de solo ou nas fundações profundas, criou-se o processo de aterro com EPS. Sobre o solo coloca se uma camada de areia nivelada para receber os blocos de EPS que são postos inteiros e com juntas desencostadas. Coloca-se outra camada sobre a primeira e assim sucessivamente, formando um tronco de pirâmide para distribuir a carga da estrada em uma área compatível com a resistência mecânica do solo.
Os blocos são cobertos com um filme de Polietileno para protege-los de eventual derramamento de solventes que possam ataca-los. Assim a base da pavimentação já pode ser preparada, nas laterais coloca-se terra para plantio de gramado, e quando o local tem problema com alagamento, devem-se colocar drenos no pe do aterro para evitar a ação do empuxo nos blocos. Para isolamento em telhados – quem pretende projetar ou construir com resultados confortáveis e de economia de energia com ar condicionado deve sempre pensar no isolamento térmico da cobertura. Em climas de variações muito grandes em relação as temperaturas de conforto o mesmo cuidado deve ser tomado também com as paredes. O EPS pode ser fornecido em placas nas espessuras adequadas ao isolamento térmico ou qualquer outra determinada pelo projetista, de modo a facilitar seu manuseio e aplicação.
7 O Impacto no Meio Ambiente
O isopor é um produto sintético proveniente do petróleo e deriva da natureza, tal como o vidro, a cerâmica e os metais. Na natureza o isopor leva 150 anos para ser degradado, conforme estimativas. Na natureza, pelotas de isopor são confundidas com organismos marinhos, como o plástico, e ingeridas por cetáceos e peixes, afetando-lhes o sistema digestivo.
Quimicamente, o isopor consiste de dois elementos, o carbono e o hidrogênio. O isopor não contem qualquer produto tóxico ou perigoso para o ambiente e camada de ozônio (está isento de CFCs). O gás contido nas células é o ar.
Por se tratar de um plástico e de ser muito leve, o processo de fabricação consome pouca energia e provoca pouquíssimos resíduos sólidos ou líquidos. O gás expansor incorporado na matéria prima (o poliestireno expansível) é o pentano. O isopor pode ser considerado um produto ecológico, já que não contamina o solo, a água e o ar e é 100% reciclável e reaproveitável.
A utilização do isopor como isolamento térmico permite poupar energia que, durante a vida útil do edifício, pode chegar a ser centenas de vezes superior à energia consumida durante o seu fabricação. Esta economia de energia significa que, para além preservar os recursos energéticos, o uso de isopor reduz a emissão dos gases poluentes e dos gases que contribuem para o efeito estufa na atmosfera.
Experiências sobre o Isopor
Reaproveitamento do isopor para fabricar concreto leve Curitiba vai ser a primeira cidade brasileira a reaproveitar o isopor que hoje é depositado como lixo nos aterros sanitários. Uma usina para fabricar concreto leve com a utilização do isopor coletado. A ideia do projeto é aproveitar o isopor para substituir a pedra britada na fabricação de concreto leve (mistura de
Nesta tabela compara-se o fabrico do EPS e seus materiais concorrentes sob alguns aspectos importantes do ponto de vista ecológico.
TIPO DE EMBALAGEM CARGA SOBRE O MEIO
AMBIENTE
COPOS DE MÁQUINAS DE
BEBIDAS
COPOS
EM EPS
COPOS DE
PAPEL
PRODUTOS QUÍMICOS 1 15
ELECTRICIDADE 1 13
ÁGUA DE REFRIGERAÇÃO 1 1,
ÁGUA DE PROCESSAMENTO 1 170
VAPOR 1 6
PETRÓLEO 1 0,
EMBALAGENS MOLDADAS EPS CARTÃO E
PASTA DE
CELULOSE
CONSUMO DE ENERGIA 1 2,3 - 3,
CONTAMINAÇÃO DO AR 1 3,1 - 4,
CONTAMINAÇÃO DA ÁGUA 1 2,3 - 2,
POTENCIAL CONTRIBUIÇÃO
PARA O EFEITO ESTUFA
CONSUMO DE ENERGIA 1 0,7 - 0,
MATERIAIS DE EMBALAGEM EPS MADEIRA,
PAPEL,
ETC.
CUSTO 1 1,
PESO 1 6,
CONSUMO DE ENERGIA 1 2,
VOLUME DE RESÍDUOS
SÓLIDOS
FONTES E REFERÊNCIAS
(1)University of Victoria, British Columbia, "Polyfoam versus paper cups..." (2)Info Kunststoff, Berlin, "EPS and corrigated cardboard
- a life cycle study" (3)Study of GVM, Wiesbaden
8 Reciclagem
Fernanda Kalaf Especial para o UOL Ciência e Saúde Ao ouvir falar sobre os danos causados ao ambiente pelo descarte incorreto do poliestireno expandido (EPS), popularmente conhecido como isopor, muita gente até percebe que contribui com a degradação, mas não sabe como evitá- la. Afinal, o isopor está hoje associado a um número cada vez maior de hábitos de consumo: das bandejas de padarias e supermercados às embalagens de proteção e até peças da construção civil.
Segundo a Associação Brasileira do Poliestireno Expandido (Abrapex), foram produzidas 55 mil toneladas do material no Brasil em 2007 e outras 2 mil toneladas foram importadas junto a equipamentos eletrônicos e diferentes bens trazidos do exterior. Mas, ao contrário da crença espalhada no país, o EPS é totalmente reciclável e já existem algumas empresas no Brasil que o reutilizam.
O presidente da Abrapex, Albano Schmidt, conta que metade da produção nacional de isopor é usada na construção civil e fica incorporada à obra, mas o restante poderia ser transformado. "Não temos dados concretos sobre a quantidade de EPS reciclado, mas estimamos que somente 5 mil toneladas recebam o destino adequado", afirma. Os principais entraves para que o produto não acabe flutuando nos rios, entupindo bocas de lobo ou sobrecarregando os aterros sanitários são a falta de conscientização da população - que coloca o material no lixo comum - e as características físicas do isopor - leve e volumoso -, que dificultam seu armazenamento e transporte.
8.1Coleta
Apesar das dificuldades, há quem já esteja trabalhando com o reaproveitamento do isopor. A cooperativa paulistana Coopervivabem começou a recolher e a vender o EPS em janeiro de 2007 e hoje funciona como um ponto de coleta para as outras cooperativas de reciclagem da cidade: ela compra o produto sujo, faz a remoção de fitas adesivas, papéis, grampos e outros materiais e o revende. "Antes o isopor não tinha finalidade nenhuma, ia parar no lixo. Agora, já tem valor comercial que torna a coleta viável", diz Elma de Oliveira Miranda, tesoureira da Coopervivabem.
O valor a que Elma se refere, no entanto, ainda é baixo se comparado com materiais mais caros, como o alumínio ou as garrafas PET. Em São Paulo, o quilo do EPS limpo é de R$ 0,40, R$ 3 a menos do que o quilo do alumínio e R$ 0.80 mais barato do que o quilo do PET.
etapas do processo de reciclagem do ISOPOR:
1a Etapa: “Quebra” do isopor em pedaços menores (forma correta para melhoria da reciclagem e ocupação do espaço). 2a Etapa: O material e aglutinado, através de exposição ao calor e ao atrito. 3a Etapa: Já bastante adensado, o material e colocado na extrusora, onde e submetido a novo aquecimento, em temperaturas controladas, ate seu “derretimento” (e não a queima). 4a Etapa: Nesse estado, o isopor e homogeneizado e transformado em filetes, na forma de “espaguete”. 5a Etapa: Depois de resfriados e secos, os filetes passam por uma maquina de picotes que transforma o poliestireno em grânulos. Após a cinco etapas do processo de reutilização, conforme informado acima, o material esta pronto para ser reutilizado novamente em diversas formas e formato. (TV ECOLOGICA). Figura
9 Possível substituição do EPS por um composto biodegradável
Um composto biodegradável que poderá substituir o isopor na maioria de suas aplicações foi desenvolvido pela empresa Kehl, instalada em São Carlos, no interior paulista. Obtido a partir do óleo de mamona, o novo produto foi patenteado com o nome de bioespuma. O composto é produzido à base de biomassa, ou seja, é um recurso renovável. Sua síntese envolve três reações: duas esterificações, a primeira entre o óleo de mamona e o amido, e a segunda com óleo de soja. O produto obtido, um poliol, deve reagir ainda com um isocianato (NCO) para que se chegue a uma espuma poliuretana biodegradável a bioespuma. Trata-se de um polímero caracterizado principalmente pela ligação química uretana (RNHCOOR), que lhe dá rigidez e flexibilidade. É a ligação uretana a principal responsável pelas propriedades físicas da bioespuma, como textura, densidade, resistência à compressão e resiliência. Essas características assemelham-se muito às do isopor. Trata-se de um intermediário entre a espuma tradicional e o isopor, plenamente capaz de substituí-lo, explica Ricardo Vicino, químico responsável pela descoberta do composto. Já a bioespuma se decompõe em um tempo consideravelmente menor. Testes feitos na empresa mostraram que entre oito meses e um ano ela desaparece totalmente no meio ambiente. Durante o verão esse tempo pode ser reduzido a até três meses, garante Vicino. Assim, o material pode ser classificado como biodegradável.Fonte: www.inan.org.br
10. CONCLUSÃO
Como foi relatada, a prática deste experimento tratava-se da produção de isopor, uma resina da família dos termoplásticos, que é formado a partir da reação de etileno com benzeno, produzindo o mero de estireno, que ao sofrer a polimerização, se transforma no poliestireno expansível. Após passar por um processo, ele é expandido, transformando-se em poliestireno expandido, que é o Isopor. Viu-se as suas características e propriedades físicas, e constatou que, por sua leveza e baixa condutibilidade térmica, seu uso é de grande escala mundial e é bastante econômico.
11. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Portal São Francisco-disponivel em WWW.portalsaofrancisco.com.br , acesso em 01/05/
Associação Brasileira de Poliestireno Expandido (ABRAPEX). Disponível em www.abrapex.com.br, Acesso em 28 de abril de 2010.
Associação Industrial do Poliestireno Expandido (ACEPE). Disponível em: www.acepe.pt. Acesso em: 28 de abril de 2010.
DISSO, industria de EPS, disponível em www.diiso.com.br, Acesso em 28 de abril de
Industria e Comercio de Embalagens Isoluma, disponível em www.isoluma.itsis.com.br, Acesso em 28 de abril de 2010.
Termotecnica – produzindo soluções, disponível em www.termotecnica.com.br, Acesso em 01 de maio de 2010.
Apostila do Curso Técnico em plástico – CPM1 Instrutor ítalo
BASF disponível em WWW.basf.com
