O PLÁSTICO TEM UM PROBLEMA; A RECICLAGEM QUÍMICA É A SOLUÇÃO?

Plastic has a problem; is chemical recycling the solution?

Os negócios estão decolando para a Agilyx. Dezoito meses atrás, a pequena empresa abriu uma fábrica em Tigard, Oregon, que usa a pirólise para quebrar cerca de 10 toneladas (t) métricas por dia de resíduos de poliestireno em seu material de partida, o estireno.

Desde então, as grandes empresas químicas estão abrindo caminho até a porta da Agilyx. A Ineos Styrolution planeja usar a tecnologia da Agilyx para construir uma fábrica em Channahon, Illinois, que processará 100 t de resíduos de poliestireno por dia.
E a própria fábrica da Tigard agora faz parte de uma joint venture com a fabricante de poliestireno Americas Styrenics. As duas empresas estão perto de anunciar uma nova planta, com capacidade de 50 t por dia, no oeste dos Estados Unidos. A Trinseo e a Ineos Styrolution estão planejando mais uma planta de despolimerização da Agilyx na Europa.
“Este último ano e meio foi muito frenético”, disse Joseph Vaillancourt, CEO da Agilyx. “Muitas oportunidades; muito excitante. Ainda há muito por vir que ainda não divulgamos. ”

A Agilyx, diz Vaillancourt, está trabalhando com 30 empresas no total em projetos em vários estágios de desenvolvimento, incluindo esforços em tereftalato de polietileno (PET) e despolimerização de acrílico. Ele planeja lançar três novas plantas de despolimerização de poliestireno nos próximos meses.

A Agilyx não é a única empresa de reciclagem química em uma trajetória de crescimento acentuado. A Plastic Energy, que usa pirólise para transformar plásticos mistos em diesel e nafta, planeja construir 10 fábricas na Ásia e na Europa até 2023, incluindo uma no complexo químico da Sabic na Holanda. A Loop Industries está construindo uma planta comercial para decompor o PET em suas matérias-primas em Spartanburg, Carolina do Sul, como parte de uma joint venture com a grande fabricante de poliéster Indorama. E a Loop pretende construir mais três fábricas até 2023.

Os projetos são sinais de que a indústria de plásticos está apostando muito na reciclagem química, pois está sob intensa pressão para fazer algo em relação aos resíduos plásticos.

Os plásticos estão sob ataque como não acontecia há uma geração. Documentários mostrando praias cobertas de escombros e tartarugas marinhas emaranhadas em plásticos voltaram o público contra o material.

Empresas de produtos de consumo, como Coca-Cola, PepsiCo e Unilever, assumiram compromissos ambiciosos de incorporar material reciclado em suas embalagens, até 50% em alguns casos. Os governos estão buscando a proibição de plásticos de uso único, como canudos, e estão exigindo maior uso de conteúdo reciclado.

Mas os proprietários das marcas não querem comprometer o desempenho. E ocorreria isso se dependessem de processos tradicionais de reciclagem mecânica, que apenas lavam os plásticos e os derretem novamente. Métodos de reciclagem química que recuperam suas matérias-primas originais para serem refeitas em resinas de alta qualidade oferecem uma saída.

Os produtores de plásticos estão ansiosos para experimentar a reciclagem química, e dezenas de empresas iniciantes estão prontas para ajudá-los. Mas eles enfrentam desafios. Para ter uma chance de tornar a técnica lucrativa, eles precisam construir fábricas grandes e caras e agregar muito lixo plástico.

Os críticos dizem que nunca serão capazes de desenvolver a tecnologia com rapidez suficiente para diminuir o problema. Os fabricantes de produtos químicos dizem que podem – e, no processo, estabelecer uma economia circular para os plásticos.


A DISFUNÇÃO DA RECICLAGEM DE PLÁSTICOS

A reciclagem de plásticos, como existe hoje, é uma bagunça. Em 2015, os EUA reciclaram apenas 9,1% das 31 milhões de t de plásticos que os consumidores jogaram fora, de acordo com a Agência de Proteção Ambiental. A grande maioria acabou em aterros ou incineradores. Em contraste, dois terços do papel, um terço dos metais e um quarto do vidro foram reciclados naquele ano. Na União Europeia, cerca de 14,8% dos cerca de 27 milhões de t de resíduos plásticos foram reciclados em 2016, de acordo com a Comissão Europeia.

A reciclagem de plásticos é uma batalha contra a entropia. Os consumidores jogam plásticos de todos os tipos em lixeiras de calçada, onde se misturam com metal e vidro. Desses resíduos variados, as instalações de reciclagem usam classificadores óticos para retirar apenas os plásticos mais valiosos para reutilização.

As instalações de reciclagem estão mais interessadas em garrafas PET de bebidas e recipientes de polietileno de alta densidade, como jarros de leite - plásticos números 1 e 2, respectivamente. Eles são materiais relativamente limpos e homogêneos, e os recicladores manuseiam uma quantidade suficiente deles para fazer a extração valer a pena. Os processadores secundários os lavam, derretem e repeletizam para reutilização.

Alguns dos outros plásticos residuais - copos de iogurte de polipropileno e embalagens plásticas de multicamadas, por exemplo - são enfardados e enviados para processadores que tentam extrair plásticos adicionais de algum valor. Mas a maioria vai para aterros sanitários.

Mesmo os desejáveis números 1 e 2 que são separados dos córregos junto ao meio-fio são difíceis de reciclar. Eles estão contaminados com comida e sujeira. Nem todos os plásticos com o mesmo nome e número são iguais: o PET usado em um recipiente para viagem é diferente daquele usado em uma garrafa de água.

Por todas essas razões, os plásticos geralmente são reciclados para aplicações com especificações menos exatas do que aquelas para as quais os materiais virgens foram projetados. Uma garrafa de refrigerante não se torna uma garrafa de refrigerante novamente; é feito em um tapete ou um colete de lã. Em sua próxima encarnação, o jarro de leite se torna a camada interna de uma garrafa de detergente.
Altas aspirações

Para Nina Bellucci Butler, CEO da empresa de consultoria More Recycling, a economia se contrapõe à construção de uma infraestrutura de reciclagem adequada. “Há muitas ineficiências no mercado”, diz ela. “Mesmo as empresas que fazem grandes avanços para reduzir o impacto ambiental não percebem a recompensa ou vantagem competitiva porque nem todas as alegações de conteúdo reciclado ou reciclabilidade têm supervisão ou transparência adequadas. Também há uma falha em incorporar o custo e benefício ambiental no uso de materiais virgens versus reciclados ou o impacto ambiental total do aterro de nossos recursos. ”
Por exemplo, Butler diz que as taxas de depósito - o custo que os municípios pagam para depositar plásticos e outros tipos de lixo - são muito baixas, reduzindo o incentivo para tentar recuperar o valor dos plásticos residuais.

O mesmo ocorre com os preços dos plásticos virgens com os quais os materiais reciclados deveriam competir. No início de 2010, diz Butler, as empresas estavam investindo e os fabricantes de produtos de plástico estavam usando cada vez mais material reciclado. Isso desapareceu quando os preços do petróleo despencaram. A reciclagem não é atraente quando o petróleo está abaixo de US $ 100 por barril, diz ela. “As empresas não estão prontas para pagar prêmios de 20% por um produto que não tem o mesmo nível de qualidade de virgem, a menos que haja um incentivo de mercado para produzir um produto com uma pegada de carbono menor.”

A reciclagem química pode ser uma maneira de contornar algumas das deficiências da reciclagem mecânica. Os processos químicos são mais tolerantes à contaminação e produzem polímeros idênticos aos originais, eliminando a degradação. Extrair mais valor dos resíduos plásticos dessa forma, dizem os proponentes, poderia fornecer à indústria os incentivos e o dinheiro de que ela precisava, talvez criando um ciclo virtuoso.

“Se a Agilyx pudesse obter e tratar o material de forma que permitisse produção a baixo custo para que pudesse competir de um para um com o de material virgem, isso seria uma bela virada de jogo”, diz Butler.


A OPÇÃO QUÍMICA

Os executivos de empresas que desenvolvem processos de despolimerização para transformar o PET em matéria-prima estão ansiosos para falar sobre suas vantagens, como a capacidade de lidar com cada fardo de PET que pousa em suas docas de carregamento.

Um desses executivos é Martin Stephan, vice-CEO da startup francesa Carbios. A empresa está desenvolvendo um processo para quebrar o PET em ácido tereftálico purificado (PTA) e etilenoglicol com uma enzima projetada. Está construindo uma planta de demonstração, que custará cerca de US $ 10 milhões, perto de Lyon, na França.

A reciclagem mecânica de resíduos de PET em novas garrafas requer matérias-primas transparentes e puras, explica Stephan. Além disso, o PET se degrada toda vez que é reprocessado; depois de cerca de seis ciclos não é bom.

A abordagem de Carbios não tem tais limitações, diz Stephan. “Conceitualmente, é um processo de reciclagem infinito”, diz ele. “Você pode despolimerizar qualquer tipo de resíduo PET e fazer qualquer tipo de produto PET. Você pode fazer uma garrafa transparente preta usando uma camiseta preta como matéria-prima, ou você pode fazer uma camiseta preta usando uma garrafa transparente. ”

Stephan diz que o processo da Carbios pode tolerar altos níveis de impureza. A enzima simplesmente ignora as impurezas enquanto encontra o polímero PET no reator e o decompõe.

O processo da Loop Industries é explicitamente projetado para flexibilidade. A empresa foi fundada em 2014 para usar a hidrólise para quebrar o PET em PTA e etilenoglicol. Ela passou a usar metanólise para fazer tereftalato de dimetila, uma matéria-prima alternativa do PET, porque a purificação é muito mais fácil, disse o CEO Daniel Solomita. “A desvantagem do PTA é que é difícil de purificar”, diz ele.

A mudança facilitou para a empresa a retirada de tinturas, pigmentos, polímeros “estrangeiros” e até mesmo ketchup e maionese que podem acabar em fardos de resíduos de PET. O material que a Loop processará conterá em média 15% de contaminação, diz Solomita.

A joint venture Spartanburg da Loop’s com a Indorama foi inicialmente proposta para processar cerca de 20.000 t de plástico por ano. Ela lidará principalmente com materiais que os recicladores mecânicos raramente tocam, como embalagens PET tipo clamshells, bandejas de micro-ondas e carpetes. “Há uma abundância de material no mercado para o qual não há solução, exceto para Loop's”, diz Solomita.

As plantas de pirólise são ainda mais onívoras do que as instalações de despolimerização. A pirólise quebra longas cadeias de polímero em hidrocarbonetos de cadeia curta, como diesel e nafta, sob condições de baixo teor de oxigênio e temperaturas de mais de 400 ° C.

Um polímero que as plantas de pirólise não gostam é o PET porque contém oxigênio. Portanto, eles têm uma relação simbiótica com recicladores mecânicos, que preferem garrafas PET de refrigerante e de água.

A pirólise é mais adequada para lidar com uma mistura de polietileno e polipropileno. Embora a pirólise hoje se concentre principalmente em combustíveis, as empresas químicas esperam que mais empresas utilizem o processo para produzir nafta, que pode ser alimentada em plantas petroquímicas e se transformar em polietileno e polipropileno novamente.

Brightmark Energy tem um dos maiores projetos desse tipo. Ela iniciou a construção de uma planta de $ 260 milhões em Ashley, Indiana, que transformará 100.000 t por ano de resíduos plásticos em 68 milhões de litros de diesel e nafta, que serão vendidos para a BP, e 22 milhões de litros de cera industrial.

A matéria-prima será uma mistura de sobras de plástico das operações de reciclagem no nordeste de Indiana, diz o CEO da Brightmark Bob Powell. Brightmark irá abrir os fardos, remover contaminantes como latas de alumínio e, em seguida, triturar, secar e peletizar o plástico antes de enviá-lo ao reator.

Powell quer que a empresa evite a produção de combustíveis para combustão e foque em nafta para a fabricação de plásticos de novo. “No final das contas, a saída desse processo será usada para criar uma alta proporção de matéria-prima de plástico”, diz ele. “É possível; isso pode ser feito com esta facilidade. Isso realmente ajudará na economia circular. ”

É exatamente essa a ideia que a Dow tem em mente para a parceria com a startup holandesa Fuenix Ecogy. A Dow planeja alimentar um óleo parecido com nafta do processo de pirólise da Fuenix na planta petroquímica da Dow em Terneuzen, Holanda.

“A beleza da reciclagem de matéria-prima é que você pega o plástico residual, faz um óleo de pirólise e, no final do dia, faz um plástico virgem”, diz Carsten Larsen, que dirige a reciclagem na Europa e na Ásia para os negócios de plásticos da Dow. “Você tem um grau 100% normal de plástico aprovado para alimentos, exceto que em vez de vir de combustíveis fósseis, ele vem de resíduos de plástico.”

Ainda não está claro quanta nafta a Dow poderá adquirir, mas a empresa fez sua primeira entrega da matéria-prima em agosto. A meta da empresa para a Europa é incorporar 100.000 t de plástico reciclado em seus polímeros até 2025, tanto por meio da reciclagem mecânica quanto da parceria com a Fuenix. “O desafio para nós, como empresa, agora será escalar essa solução em quantidades que sejam relevantes para a indústria”, diz Larsen.

Embora a reciclagem química atraia os fabricantes, ela idealmente ofereceria benefícios ambientais além da redução de resíduos. Marco J. Castaldi, diretor do Earth Engineering Center no City College of New York, coloca a reciclagem química um degrau abaixo da reciclagem mecânica em termos de eficiência de emissões de gases de efeito estufa por causa das etapas extras e do calor envolvidos no processo. Por outro lado, “quando você tem a reciclagem onde está se decompondo, trazendo de volta aos monômeros e reconstruindo, isso ainda é bom”, diz ele. 'Isso é obviamente melhor do que descartá-lo.'

Um estudo de 2017 do Laboratório Nacional de Argonne descobriu que produzir combustível diesel com baixo teor de enxofre por meio da pirólise de resíduos plásticos é até 14% menos intensivo em gases de efeito estufa do que produzir o mesmo combustível a partir do petróleo bruto.

Da mesma forma, um estudo publicado no ano passado pelo think tank holandês CE Delft estimou que a adoção generalizada da reciclagem química na Holanda reduziria as emissões de gases de efeito estufa em cerca de 300.000 t por ano. Os pesquisadores descobriram que, ao evitar a produção de materiais virgens, a despolimerização economiza 1,5 t de CO2 por tonelada métrica de plástico reciclado. A reciclagem mecânica economiza 2,3 t.

Embora a reciclagem química ofereça alguns benefícios ambientais, Neil Tangri, diretor de ciência e política do grupo ambientalista Global Alliance for Incinerator Alternatives, está cético de que será uma solução significativa.

Com a produção global de plásticos crescendo de 3 a 4% ao ano, ele acredita que um limite na produção é uma abordagem melhor. “Não há como qualquer solução downstream, não importa quão boa seja a tecnologia, ser escalonada e acompanhar esse nível de produção”, diz ele.

Os defensores da reciclagem química adorariam provar que Tangri estava errado. Eles desejam nada mais do que aumentar a escala de seus processos, consumir mais resíduos e sobreviver economicamente.

“Eu examinei a economia sob uma série de condições diferentes e é bastante dependente da escala”, disse Mark Morgan, vice-presidente de consultoria química da IHS Markit. Por exemplo, uma planta de pirólise com 15.000 t de capacidade anual, processando poliolefinas, poderia produzir óleo de hidrocarboneto a um custo de cerca de US $ 800 por tonelada métrica na América do Norte e US $ 1.000 por tonelada métrica na Europa. Se a planta tiver capacidade de 55.000 t, os custos cairão para $ 500 e $ 600, respectivamente.

Essas fábricas maiores devem estar perto de grandes fontes de matéria-prima, diz Morgan. “Não vejo um caso de negócio para o movimento de longa distância de resíduos plásticos para fazer a reciclagem química”, diz ele.

Morgan tem conhecimento de primeira mão. No início da década de 1990, ele estava na BP quando a empresa estava desenvolvendo um processo semelhante a pirólise que teria fornecido matéria-prima para sua planta de etileno em Grangemouth, Escócia. Parte do problema era que os resíduos de plástico tinham de ser transportados de uma longa distância.

A economia da aquisição de matérias-primas depende do produto que a empresa deseja fabricar, diz Morgan. Uma empresa que despolimeriza PET provavelmente conseguirá pagar mais por sua matéria-prima e despachá-la para distâncias maiores do que uma empresa que tenta decompor plásticos mistos em nafta de baixo valor ou combustível sintético.

Cloé Ragot, chefe de política e sustentabilidade da Plastic Energy, diz que sua empresa tem a sorte de estar perto de matérias-primas e clientes com seu projeto na Holanda. Ela está construindo uma instalação de pirólise de resíduos plásticos nas instalações da Sabic em Geleen e fornecerá à gigante petroquímica sua produção de material semelhante à nafta como matéria-prima.

A planta terá cerca de 20.000 t de capacidade anual e funcionará com resíduos adquiridos localmente pela empresa de gerenciamento de resíduos Renewi. “Basicamente, é o que sobrou das recicladoras mecânicas”, diz Ragot. A maior parte do material, diz ela, será polietileno de baixa densidade, polipropileno e um pouco de poliestireno que, de outra forma, teria sido incinerado.

A empresa opera duas fábricas há 3 anos na Espanha, que fornecem diesel e nafta à petrolífera espanhola Repsol.
Em seu caminho para estabelecer 10 fábricas na Ásia, a Plastic Energy está planejando uma fábrica na Malásia e 5 na Indonésia. O abastecimento de matéria-prima será um desafio em uma região onde o plástico ainda não está separado do resto do lixo, reconhece Ragot. “Há muito pouca infraestrutura de triagem, o que significa que o plástico está muito contaminado, principalmente por resíduos de alimentos”, afirma.


O VALOR EM RESÍDUOS DE PLÁSTICO

A economia levou a Agilyx a mudar completamente seu modelo de negócios ao longo dos anos. A empresa começou fazendo combustíveis em seu processo de pirólise em 2004. A Agilyx fez a transição no ano passado para fazer estireno a partir de poliestireno, modificando um pouco seu processo de pirólise e também usando poliestireno como matéria-prima. Fez a mudança em grande parte porque o estireno vende por mais.

“No mercado de commodities, você tem um retorno menor dos combustíveis; você terá um retorno um pouco melhor com a nafta e alguns retornos bastante interessantes com polímeros discretos ”, diz Vaillancourt.

Fazer um produto de maior valor permitiu à Agilyx lançar uma rede geográfica mais ampla para resíduos de poliestireno. “É muito mais atraente do ponto de vista financeiro construir instalações regionais maiores” que estão próximas a clientes contratados, diz Vaillancourt. Isso se opõe a instalações locais menores. “Encontramos maneiras de sermos econômicos em relação à agregação de matéria-prima.”

A Agilyx construiu uma rede de 500 fornecedores de matéria-prima qualificados. Para a fábrica da Tigard, a empresa aceita matéria-prima de lugares tão distantes quanto a de um programa de merenda escolar na Flórida. A empresa paga pelo plástico, obtém de graça ou, em alguns casos, é paga para retirá-lo. Em suma, Vaillancourt diz, Agilyx não paga nada.

O conselho de Vaillancourt para outros recicladores de produtos químicos é se aliar a um parceiro que comprará volumes previsíveis de um único produto. “Não desenvolveremos nenhum projeto sem um parceiro comprometido”, diz ele.

A Agilyx tem um parceiro entusiasmado na Ineos Styrolution, que espera abrir a fábrica de Illinois em 2022. “Gostaria de ter a fábrica amanhã, para ser honesto com você”, diz Ricardo Cuetos, vice-presidente de produtos padrão da empresa.

No final deste mês, na feira de plásticos K em Düsseldorf, Alemanha, a Ineos Styrolution anunciará uma nova linha de produtos incorporando as resinas de poliestireno reciclado. Será voltado para uso em contato com alimentos, uma aplicação inadequada para poliestireno reciclado mecanicamente.

Na verdade, muito pouco poliestireno é reciclado, diz Cuetos, mas ele acha que a reciclagem química mudará isso. “Não havia mercado final para o poliestireno. Eram apenas bancos e porta-retratos ou coisas assim ”, diz ele. “Agora estamos fechando o ciclo em uma verdadeira economia circular. Vamos pegar o estireno e produzir um material virgem que vai para qualquer aplicação: alimentício, industrial, tudo. ”

Em todas as etapas do processo, prevê Cuetos, as empresas lucrarão e preservarão o valor original do polímero. “Acho que realmente vai ajudar a impulsionar a coleta de poliestireno”, diz ele.

Os produtos de espuma de poliestireno descartáveis são um dos alvos favoritos dos políticos. A cidade de Nova York, por exemplo, proibiu embalagens tipo clamshells de poliestireno para serviços alimentícios neste ano. Cuetos se pergunta o que acontecerá se o poliestireno se tornar 100% reciclável. “Espero que isso mude a percepção e a mentalidade do público”, diz ele.

Na esperança de reverter a sorte do poliestireno, a Ineos Styrolution está apostando em algumas abordagens para a reciclagem do poliestireno. Ela está trabalhando com a GreenMantra Technologies, que fabrica ceras sintéticas e aditivos para polímeros a partir de resíduos plásticos. E é uma parceria com a Pyrowave, que usa radiação de microondas para quebrar os polímeros.

Empresas de produtos de consumo, muitas das quais têm grandes compromissos com o uso de plástico reciclado, estão fazendo fila para comprar material reciclado quimicamente. A Coca-Cola visa 50% de conteúdo reciclado até 2030. A Pepsi quer uma média de 33%, a Nestlé Waters projeta 50% e a Unilever pretende atingir 25%, tudo em 2025.

Os governos também estão pressionando as empresas a usar mais plástico reciclado. A Califórnia quer que as embalagens de bebidas atinjam 50% de conteúdo reciclado até 2030. A União Europeia está pressionando por 30% até a mesma data.

“Se você olhar para a quantidade de conteúdo reciclado na indústria de plástico com a qual as empresas estão se comprometendo, elas não serão capazes de alcançar isso com as tecnologias mecânicas que existem hoje”, diz Bridget Croke, vice-presidente de assuntos externos da Closed Loop Partners, que estuda e investe em tecnologias de reciclagem. “Eles vão precisar de novas maneiras de conseguir o plástico de volta para que a qualidade do material seja alta o suficiente para entrar na embalagem novamente.”

Muitas das empresas de reciclagem química esperam que os gigantes dos bens de consumo estejam dispostos a pagar um prêmio por seus produtos para que possam cumprir suas metas de reciclagem. Na verdade, grandes clientes estão fazendo pedidos.
A Loop Industries tem acordos de fornecimento em vigor com a Coca-Cola, Danone e Pepsi. O material da próxima planta de Spartanburg é negociado, e a parceria já está considerando dobrar a capacidade para 40.000 t. “Esperamos crescer potencialmente porque a demanda é muito grande”, disse Solomita. A empresa também está considerando fábricas na Costa Oeste, no Canadá, e na Europa.

Da mesma forma, a Tupperware e a Unilever estão começando a usar polímeros resultantes da parceria da Plastic Energy com a Sabic. Por exemplo, em agosto, a Unilever lançou cubos de sorvete com a marca Magnum incorporando o material.

Os compromissos de usar material reciclado são um sinal de que os fabricantes de produtos de consumo percebem que precisam de mudanças reais para mitigar a reação contra o plástico. A reciclagem química não provou que será o meio pelo qual cumprirão essas promessas, mas empresas de todos os tipos apostam que a tecnologia fará parte da solução.

“O plástico ainda é fantástico”, diz Stephan da Carbios. “Mas o fim da vida útil do plástico não foi pensado o suficiente. Precisamos encontrar soluções para continuar a usar o plástico. ”

Fonte:

https://cen.acs.org/environment/recycling/Plastic-problem-chemical-recycling-solution/97/i39

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