Cenário Mundial, Perspectivas para o Brasil e Importância da Produção de Polímeros Biodegradáveis/Compostáveis:

Produção de Bioplásticos:

Uma alternativa  de caráter sustentável para a agricultura.

                                                                                             

Brasil

1.

Dados da Empresa:A Biomater Eco-Materiais é uma empresa de base tecnológica que atua na pesquisa e desenvolvimento de bioplásticos, integrando a cadeia produtiva agrícola dentro do conceito de "Biorefinaria" para produção de amidos termoplásticos (TPS), envolvendo a participação efetiva de produtores agrícolas na criação dessas agroindústrias (plantas para produção de bioplásticos). A Biomater trabalha orientada para a transferência de tecnologia para a produção e ao desenvolvimento de aplicações para estes novos materiais, fornecendo suporte técnico para o correto o devido processamento, serviços de caracterização de propriedades, certificação, eco-design e análise do ciclo de vida para seleção de matérias primas em função de suas aplicações e características de disposição final de produtos biodegradáveis e compostáveis.

Produção de Bioplásticos: Uma alternativa  de caráter sustentável para a agricultura. Cenário Mundial, Perspectivas para o Brasil e Importância da Produção de Polímeros Biodegradáveis/Compostáveis.  A maioria dos plásticos produzidos no mundo são sintéticos, compostos derivados de petróleo e demoram de 200-400 anos ou mais para se degradarem.  No Brasil a produção é de 6 milhões de toneladas por ano. o problema maior dessa grande demanda é que estudos mostram que somente 15% dos plásticos são reciclados,

As pesquisas iniciais na busca de materiais biodegradáveis começaram a muitas décadas, muitos produtos estão no mercado a mais de uma década.

Fontes agrícolas (mandioca, batata, milho, cana de açúcar, girassol) e muitas outras culturas, como alternativas economicamente viáveis aos materiais provenientes de recursos fósseis não renováveis como os derivados de petróleo quando observado a análise ciclo de vida desses materiais e seus impactos ambientais.

Biodegradável é todo produto que em contato com o meio ambiente, no solo e/ou na água e sob determinadas condições se degrada e transforma-se nos elementos naturais que o compõe, fechando assim o ciclo de vida natural. Neste panorama, o "plástico biodegradável", aparece como uma tecnologia emergente e uma grande alternativa de produção para a agricultura, a indústria e o meio ambiente, degradado por microorganismos existentes na natureza, tem sido alvo de atenções como um material polimérico que não sobrecarrega o meio ambiente.

Numa época em que ocorre o aquecimento global do planeta, a exaustão dos recursos fósseis se aproxima, ou seja, uma deterioração do ambiente terrestre, busca-se com mais ênfase uma solução alternativa a escalada de preços dos derivados de petróleo.

Drivers para mudanças Drivers para mudanças na tecnologia de materiaisna tecnologia de materiais

Tempo

Valor

• Ingredientes Naturais

• Trabalho Intensivo

• Estética Atrativa

• Petróleo barato

• Fácil Manufatura

• Baixa Necessidade Mão-de Obra

• Excelente Funcionalidade

SedaAramidas

Lycra

Vinil

Poliester

Nylon

Seda Artificial

Lã

Algodão

Pluma

Peles

Materiais Tradicionais

Sintéticos Materias Ambientalmente

Favoráveis

Produtos/Processos

TECNOLOGIA SUSTENTÁVELPAD

Mudança do Paradigma

• Biodegradável

• Bio baseado (fontes renováveis)

• Reciclável

• Não Poluidor

• Eficiência Energética

• Funcionalidade

Um plástico biodegradável pode ser produzido tanto de matérias primas

de fontes renováveis como também de fontes não renováveis

Materiais de embalagem Fontes não-renováveis

Materiais de embalagem de fonte renovável amplamente utilizados

papel e o papelão ondulado derivados da celulose, o polímero renovável mais abundante no mundo

Sustentabilidade - o uso de materiais de fonte renovável é bastante interessante!

Mesmo desempenho dos materiais utilizados atualmente? Agregam mais valor?

BiopolímerosMateriais derivados de Fontes Renováveis

3 categorias (origem e produção)

1 - Polímeros extraídos diretamente da biomassa

Amido - Batata, Milho, Trigo, ArrozCelulose - Algodão, Madeira

Polissacarídeos GomasAlginatosQuitina / QuitosanaDerivados

Origem Animal - Colágeno / Gelatina Caseína

Proteínas Queratina Origem Vegetal - Glúten de farinha de milho

Proteínas de soja Glúten de trigo

Lipídeos Triglicerídeos reticulados

Biopolímeros

2 - Polímeros produzidos por síntese química clássica usando monômeros de fonte renovável ou de petróleo.

Poliácido lático - PLAbiopoliéster polimerizado a partir de ácido lático e monômeros, produzidos pela fermentação de carboidratos

Poliésteres sintéticos Ex: Ecoflex, Ecopol, EstarBio e outros. (não renovável)

Biopolímeros3 - Polímeros produzidos por microrganismos ou bactérias modificadas geneticamente

Polihidroxialcanoatos – PHAs, Polihidroxibutirato – PHB, PHBv, etc.

Celulose bacteriana

Gomas - p.e. goma xantana

Produção de todos os tipos de embalagens bandejas, copos, garrafas, filmes – monocamadas, laminados e compósitos, etc.)

Mesmos equipamentos e técnicas de processamento utilizados para os polímeros convencionais, desde que sejam feitos os devidos ajustes das máquinas de acordo com as propriedades reológicas do polímero em processamento

Aplicação destes materiais depende de suas propriedades, ou seja, propriedades mecânicas, térmicas, de barreira a gases e ao vapor d´água.

Produtos para a agricultura como a aplicação em Seed Tubs –Tubetes Biodegradáveis demostra alto potencial de desenvolvimento de mercado

puxado pela indústria de reflorestamento para Pinnus e Eucalipitos.

Biopolímeros para embalagem de alimentosRequisitos de proteção: propriedades de barreira: água, gases, luz e aroma propriedades óticas: transparência, haze propriedades de moldagem e de resistência mecânica propriedades de impressão limites de migração propriedades de resistência química e térmica requisitos de disposição final propriedades anti-estáticas conveniência custo competitivo

Algumas aplicações de biopolímeros para embalagem de alimentos

Produto Exemplos de materiais

Bandeja expandida de PLABandejas à base de polpaMistura de polpa de madeira e amidoFilmes de com até 28% de amido de milhoRevestimentos comestíveis à base de alginato, carragena, celulose, gelatina e proteína de soja

Bandejas para batatas fritas feitas com polpa e amido revestidos

Refeições prontas Embalagem expandida à base de amido

Sacolas de compra e

Produtos cárneos

AmidoSacos de lixo Amido de Mandioca, Batata, Trigo e Milho e PCL/PLA

Produto Exemplos de materiais

Papel cartão revestido com biopolímeroPLA

Laticínios Misturas de PLA (1:9 PLA/co-poliéster, 1:9 PLA/co-poliamida, 1:9 PLA/amido, 1:9 PLA/PCL)Laminado à base de amido Celofanes revestidos com nitrocelulose

Redes biodegradáveis à base de biopolímeros de amidoBandejas de polpa de papel recicladoCelofaneBandejas e caixas de papelão onduladoCelofanes revestidos com nitrocelulose

Frutas e vegetais Laminado de quitosana (14,5%) / celulose (48,3%) /policaprolactona (36,2%)/proteína (1%)Laminado de amidoBandejas de papelão ondulado revestidas com PHB ou PLA recobertas com saco de amidoRevestimentos comestíveis à base de quitosana, cera de carnaúba, glúten de farinha de milho, alginate, caseinato de sódio, etc

Aplicações de biopolímeros

Planet Friendly® - AlphaPackaging /Cargill

Garrafas biodegradáveis de PLA (Empresa: NatureWorks LLC - Cargill)

Desintegram em 75-80 dias em condições de compostagem (50-60°C, umidade e microorganismos)

Aprovação: FDA e Biodegradable Products Institute 3 volumes: 350, 500 e 1000 mL Não recomendadas para produtos carbonatados (creep) Necessidade do desenvolvimento de uma pré-forma

otimizada O sopro pode ser feito no mesmo equipamento do PET BIOTA - Custo de cerca de 25% superior no produto final

Brasil - PHB Industrial - Biocycle

PHB e derivados

Tecnologia do IPT - COPERSUCAR

Embalagem de alimentos, cosméticos e defensivos agrícolas

Uso Medicinal: Cápsulas de liberação gradual; Implantes ósseos; Cremes.

Injeção, extrusão ou revestimento

Produtores de biopolímeros

PHB Industrial S. A. – Usina daPedra – BioCycle

Atual: Plana Piloto com 60 t/ano

2007-8: Planta Industrial para 2.000 t/ano de Biocycle

Expansões graduais, conforme o mercado

PHB – poli(-hidroxi-butirato)

Bioplásticos derivados de Amidos

Conceito: resinas constituídas por amido ou blendas de amido e outras resinas ou plastificantes biodegradáveis; o amido é normalmente obtido de milho, batata e mandioca.

Aplicações: filmes para embalagens, sacolas, sacos de lixo, fraldas, espumas, peças injetadas e termoformadas

Preço: R$ 12 / kg para blendas; ~ R$ 0,9 / kg para amido puro

Aditivos pró-degradantes -Dúvidas que ainda existem1. Escala de tempo para mineralização

completa (se ocorrer) em diferentes ambientes, e quais são os ambientes adequados.

2. Os resíduos são tóxicos aos organismos do ambiente em alta concentração?

3. Podem ser utilizados para alimentos sem nenhuma restrição?

A "European Bioplastics "Associação Internacional da Indústrias de Bioplásticos e Polímeros Biodegradáveis" publicou recentemente (em anexo) a sua posição a respeito de desses materiais, face a grande controvérsia ainda existente sobre o tema devido a falta de informações e legislação competente em muitos países, porem já ocorre um movimento global de esclarecimento e posicionamento a respeito desse tema.

A posição unânime que observo nos eventos científicos desta área, estudos de universidades, pesquisas industriais é que estes produtos não atendem as normas internacionais de biodegradabilidade, são sendo considerados como "compostáveis". Portanto não atendem as especificações das principais normas ASTM D6400 e DIN EN 13432 utilizadas pela acadênia e indústrias do setor. Os produtos finais falham e podem causar danos ambientais e à saúde humana.

Análises realizadas indicaram altos níveis de cobalto e outros compostos, considerados carcinogênicos, trata-se de um contaminante perigoso para o solo e água, estes produtos químicos possuem restrições legais de produção e utilização em muitos países. Ativados a partir de sua incorporação, são fortes agentes oxidantes dos polímeros convencionais, provocam a degradação dos produtos finais e seus resíduos falham nos testes de eco-toxicidade. Também inviabilizam e/ou colocam em riscos produtos plásticos transformados a partir matéria prima proveniente de reciclagem pela possibilidade de contaminação.

Estes aditivos e plásticos oxo-degradáveis que clamam por reduzir a poluição dos plásticos e de serem ambientalmente corretos conquistaram algum mercado nos últimos anos, aproveitando-se da falta constatação científica sobre os impactos ambientais, desinformação, falta de políticas publicas sobre tratamento de resíduos sólidos urbanos e rurais, estão sendo muito questionados no mercado.

Seja pela falta de sustentabilidade no seu ciclo de vida, restrições de uso vigentes e/ou em implementação, desenvolvimento de novas tecnologias em biopolímeros que apresentam excelentes propriedades mecânicas e de biodegradabilidade, alternativas começam  a aparecer no mercado. Os filmes e artigos oxo–degradáveis não apresentam vantagens na sua utilização e podem ser considerados danosos ao meio ambiente e a vida. Já os biopolímeros e/ou  bioplásticos que são certificados como “compostáveis”  segundo rígidas normas técnicas e testes conduzidos em laboratórios acreditados, podem realmente contribuir para a “reciclagem natural” através da compostagem e maior aplicação de recursos renováveis "biomassa" para produção de embalagens e descartáveis em geral.

Fatores inibidores de adoção da tecnologia de Plásticos Oxo-Degradáveis

Produção de Bioplásticos de fonte renovável

• 2007 – 210 mil ton.

• 2009 – 505 mil ton.

• 2011 – 875 mil ton.

Fonte: European Bioplastics

Estimativas Global do Mercado

2005 Mercado - 100.000 toneladas

Entrada no mercado de paises como: Brasil, India, China e Tailândia.

2010Mercado: 1 – 1,5 milhões de toneladasPrincipais mercados: Embalagens e Agricultura

2020Mercado: > 10 milhões de toneladasPrincipais mercados: Embalagens, Agricultura, Automobilistica, Textil

1. O Brasil é o país com a maior área cultivável: aqui se encontram 22% da área cultivável de todo o mundo.

2. O agronegócio representa aproximadamente 33% do PIB total do Brasil e é responsável pelo emprego da maior parte 37% da população economicamente ativa do país.

3. Apresenta temperaturas predominantemente elevadas e recebe altas doses de irradiação solar.

4. O Brasil tem 13,7% da água doce disponível do planeta e 2/3 do maior aquífero subterrâneo do mundo, o Aqüífero Guarani.

5. Portanto, apresenta forte inclinação para ser um dos líderes em biotecnologia no futuro.

Fonte: Ministério das Relações Exteriores do Brasil, http://www.mre.gov.br; www.rankbrasil.com.br/maismais/agricultura/

Potêncial para o Brasil nesse cenário

Recursos renováveis:

Bens naturais cuja disponibilidade futura

é reversível com o uso, sempre que se utilizem

de técnicas de manejo em que a taxa de consumo não exceda a capacidade de carga do meio (comparável com desenvolvimento sustentável).

Um recurso renovável pode se auto-renovar em nível constante, porque se recicla rapidamente (água) ou porque está vivo e pode propagar-se ou ser propagado (organismos e ecossistemas).

Desenvolvimento sustentável:

Aquele que satisfaz as necessidades presentes, sem comprometer as necessidades das futuras gerações (ONU)

Alguns gêneros capazes demetabolizar hidrocarbonetosdiferentes de metano

Menos de 6 semanas a 55ºC

Plástico Biodegradável

É um plástico que pode ser decomposto por enzimas de organismos vivos, sendo transformado em substâncias mais

simples, tais como CO2, H2O, CH4, etc. É aproveitado na geração de energia e/ou na construção de biomassa.

Material Tempo de compostagem*(meses)

Amido termoplástico 0,0 – 0,8PHBV 0,0 – 1,0Proteínas 0,0 – 1,4Polilactato 0,5 – 1,5Policaprolactona 0,6 – 1,3PHA de cadeia média 0,8 – 3,2Copoliéster alifático 1,1 – 4,3Papel celulose 1,4 – 3,5Jornal 2,7 – 4,7Poliéster-amidas 3,0 – 6,0Copoliéster alifático/aromático 3,3 – 6,0Madeira 4,0 – 6,0

O tempo de compostagem não representa o tempo necessário para a completa biodegradação do material. O processo pode se completar posteriormente durante o uso do composto.

Tempo necessário para a compostagem de vários biopolímeros e outros materiais convencionais

* nível de tecnologia intermediária, com aeração e movimentação mecânica.

Ciclo global do carbono direcionamento ecológicoCiclo global do carbono direcionamento ecológico

CO2Biomassa/Bio-orgânicos

Fontes Fósseis(petróleo, gás natural)

Polímeros, Químicos& Combustíveis Indústria Química

Indústria Bio-Química

> 106 anos1 - 10 anos

Carbono Renovável

CO2 e Biomassa

Nova Indústria Bio-QuímicaPequena, Rede de Negócios

Polímeros “Verdes”e Químicos

• The

Em termos de energias renováveis constituem-se de uma nova geração de produtos que encontrarão espaço em muitos setores da indústria:

- Minimizando impactos ambientais.

- - Neutralizando emissões de gases geradores do aquecimento global

- - Reduzindo consumo de energia.

- - São desenhados para serem biodegradáveis,. Propiciando assim, atender as especificações para as mais diversas aplicações de curto ciclo de vida.

“Desenvolvimento sustentável é aquele que atende às necessidades presentes sem comprometer a possibilidade de as gerações futuras satisfazerem suas próprias necessidades”.

Definição de 1987 da ONU, Organização das Nações Unida

O processo de “biodegradação e compostabilidade característico de substâncias naturais serem assimiladas por microrganismos presentes no solo em um ciclo natural curto. Normas internacionais como (NBR ABNT 15448-1 e 2) e laboratórios certificadores atualmente garantem e certificam estas propriedades

•Properties & Samples

• Bioplastics

Ref. Bioplastics magazine may 2006

• - Mercado emergente dessas matérias-primas de origem biológica em substituição dos plásticos convencionais de origem fóssil. Alta taxa crescimento nos próximos anos (2007-2011, estimado em 20% ano);

• - Utilização do mesmo parque industrial de transformação dos plásticos convencionais, com produtividade e propriedades físico-químicas equivalentes para os bioplásticos;

• - Uso de recursos agrícolas renováveis e de seus resíduos na cadeia, reduzindo os custos de produção;

• - Promove o seqüestro e a redução das emissões de CO2, e a conservação das reservas de petróleo (Protocolo de Kyoto);

• - Redução do risco e incerteza econômica associada à dependência do petróleo;

• - Viabiliza a coleta de resíduos orgânicos urbanos e rurais, "reciclagem natural“. → decomposição produz somente biomassa, CO2 e água. certificados e identificados → pós-consumo → compostagem "húmus", adubos→ Biogás ou recuperação energética.

• - Desenvolvimento sustentável e aplicação de tecnologias limpas em diversos setores da economia, amplamente apoiado em termos de legislação ambiental em construção no mundo todo.

- Germany, France, etc;– San Francisco, CA (USA);– São Paulo/SP

Oportunidades de Mercado

Potencial para desenvolvimento da agroindústria de Amidos Termoplásticos para produção de bioplásticos e derivados: Os principais benefícios com o desenvolvimento desta cadeia agrícola produtora de (ex. batata, mandioca e milho) e para a sociedade com desenvolvimento desse mercado são: - Desenvolvimento sustentável e integração de tecnologias em diversos setores da economia como agricultura e indústria. - Competitividade e agregação de valor com o desenvolvimento de novos produtos derivados da produção dessas culturas. - Desenvolvimento regional das bases produtivas possibilitando conquistar novas fronteiras agrícolas e a produzirem mais do que alimentos, também matérias primas integrando-se a agroindústrias locais / regionais para produção de matérias primas para embalagens e produtos para utilização na própria agricultura. - Reconhecimento por atitudes de responsabilidade social, eliminação de desperdícios e tratamento de resíduos sólidos ( Ex: 300 mil Tons de descarte (resíduos) de batatas fora de tamanho aceito pelo mercado, danificadas e/ou com problemas que impossibilitem a venda para o consumo, poderiam ser destinadas à produção de bioplásticos como insumo industrial).

Novas oportunidades de investimento e negócios principalmente em exportação, porque embalagens de cunho ecológico, já são atualmente requisitos de entrada em muitos paises para qualquer produto importado da indústria eletrônica, alimentícia, fruticultura e floricultura. O mais importante é a constatação de que novas oportunidades estão surgindo como alternativas para produção mais limpas, com menor consumo de energia, minimizando impactos ambientais, principalmente produtos de curto ciclo de vida como, descartáveis em geral de plásticos convencionais e, já são realidade em diversos mercados com inúmeros benefícios para a sociedade ajudando e economizar recursos fosseis não renováveis.

Cenário este, em que o Brasil ocupa posição privilegiada no futuro desse mercado, pelas nossas potencialidades na produção de matérias primas agrícolas renováveis e seus derivados. Assim cada cadeia produtiva agrícola deverá se organizar para participar e aproveitar essas grandes oportunidades de desenvolvimento econômico.

Conclusões

MPA EAESP-FGVSPNew Ventures Managing

Business Plan

Danos ambientais causados pelos plásticos a nível mundial

Leira de Compostagem Contaminada com Plásticos

Sociedade entre as Empresas

A Biomater Eco-materiais Ltda é uma empresa de base tecnológica que, em parceria com a USP - Universidade de São Paulo, UFSCar - Universidade Federal de São Carlos, Embrapa e Rodenburg Biopolymers BV, dedica-se à pesquisa e ao desenvolvimento de novas aplicações; à produção, à pesquisa de mercado e comercialização de uma nova classe de materiais plásticos a base matérias-primas provenientes de recursos renováveis (mandioca, batata, milho, celulose e outros) denominadas internacionalmente como: “Bioplásticos e/ou Biopolímeros – Blendas e Compostos Termoplásticos Biodegradáveis e Compostaveis” e seus derivados.

A Rodenburg Biopolymers South América é uma empresa do Grupo Rodenburg, sediada na Holanda. Pioneira e lider no desenvolvimento e mercado biopolímeros na Europa.

Transformam principalmente resíduos da indústria alimentícia em bioplásticos, utilizando tecnologia de ponta e processos ambientalmente sustentáveis. Em conjunto com clientes, estão constantemente procurando soluções sustentáveis e economicamente plausíveis.

Tecnologia e Processo de Produção

Batata

Glycerol

PLAPHAPHBPHBvPCLPA

Solanyl

Extrusão

Aditivos

Bio-Mat

Mandioca

Extrusão

Aditivos

Localização Geográfica

City HectaresAverage Prod. per Hectare

Total (tons)

Araxá 1.750 30.000 52.500

Sacramento 3.300 34.000 112.200

Perdizes 1.710 35.000 59.850

Pratinha 180 27.000 4.860

Ibiá 1.040 25.000 26.000

Tapira 2.300 28.500 65.550

Pedrinópolis 120 25.000 3.000

Santa J uliana 1.000 28.000 28.000

Campos Altos 3.720 24.000 89.280

Total 15.120 256.500 441.240

Existem muitas possibilidades para implantação de fabricas.

Segundo Ministério da agricultura 15% da safra de batata.

-

.

- Indústria de artefatos plásticos e de embalagens de caráter sustentável;- Fontes de matérias-primas agrícolas, que não são utilizadas para consumo humano, sendo descartadas na natureza;- Contribuir para o desenvolvimento regional

Produtos

Bio-Sacks: Materiais para produção de produtos em bioplásticos para fabricação de (Sacos e sacolas de compras e promocionais) disponíveis em todos tamanhos e formatos regulares de mercado, diversas possibilidades de acabamentos, impressão, corte e solda.

Bio-Agriflora: Materiais para produção de produtos em bioplásticos (filmes de cobertura de solo, tubetes, potes, vasos, sacos para mudas, clipes e outros) para aplicação na agricultura, reflorestamento, silvicultura, fruticultura, floricultura e paisagismo.

Bio-Pack: Materiais para produção de produtos em bioplásticos (filmes, laminados, fibras, injetados, termoformados, soprados e outros) para embalagens em geral, bandejas, redes, blisters, sacos e descartáveis em geral.

Bio-Sani: Materiais para produção de produtos em bioplásticos ( sacos e sacolas ) para coleta de lixo de resíduos orgânicos compostáveis.

Bio-Lazer: Materiais para produção de produtos descartáveis em bioplásticos ( copos, partos, talheres e outros)

Aplicações: Produtos Acabados biodegradáveis/ compostáveis que podem ser obtidos com os materiais Solanyl e Compostos Especiais Bio-Mat.

Obrigado pela atenção!

www.biomater.com.brwww.biopolymers.com.br

Eng. João Carlos de Godoy Moreira

(11) 8528 3069 / (16) 3361-1685

E-Mail. jcgodoy@biomater.com.br