UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo
HELINE LAURA DE SOUSA MARTINS
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO AMBIENTAL NA
ABORDAGEM DE CICLO DE VIDA DO RESÍDUO
PLÁSTICO À LUZ DA ECONOMIA CIRCULAR
Campinas 2019
HELINE LAURA DE SOUSA MARTINS
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO AMBIENTAL NA
ABORDAGEM DE CICLO DE VIDA DO RESÍDUO
PLÁSTICO À LUZ DA ECONOMIA CIRCULAR
Dissertação de mestrado apresentada à Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo da UNICAMP, para a obtenção do título de Mestra em Engenharia Civil, na área de Saneamento e Ambiente.
Orientadora: Profª. Drª. Ana Paula Bortoleto
ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DA DISSERTAÇÃO DEFENDIDA PELA ALUNA HELINE LAURA DE SOUSA MARTINS, E ORIENTADA PELA PROFª. DRª. ANA PAULA BORTOLETO.
ASSINATURA DA ORIENTADORA
_________________ _____________________
Campinas 2019
Luciana Pietrosanto Milla - CRB 8/8129
Martins, Heline Laura de Sousa,
M366a MarAvaliação do desempenho ambiental na abordagem de ciclo de vida do
resíduo plástico à luz da economia circular / Heline Laura de Sousa Martins. – Campinas, SP : [s.n.], 2019.
MarOrientador: Ana Paula Bortoleto.
MarDissertação (mestrado) – Universidade Estadual de Campinas, Faculdade
de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo.
Mar1. Plásticos - Aspectos ambientais. 2. Avaliação do ciclo de vida. 3.
Desenvolvimento sustentável. 4. Resíduos sólidos. 5. Resíduos domiciliares. I. Bortoleto, Ana Paula, 1978-. II. Universidade Estadual de Campinas.
Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo. III. Título.
Informações para Biblioteca Digital
Título em outro idioma: Evaluation of environmental performance in the life cycle approach
of plastic residue in the light of the circular economy
Palavras-chave em inglês:
Plastic waste
Life cycle assessment Circular economy Waste prevention Municipal solid waste
Área de concentração: Saneamento e Ambiente Titulação: Mestra em Engenharia Civil
Banca examinadora:
Ana Paula Bortoleto [Orientador]
Carmenlucia Santos Giordano Penteado Sandro Donnini Mancini
Data de defesa: 22-08-2019
Programa de Pós-Graduação: Engenharia Civil
Identificação e informações acadêmicas do(a) aluno(a)
- ORCID do autor: https://orcid.org/0000-0001-5600-0657 - Currículo Lattes do autor: http://lattes.cnpq.br/2333571089902169
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E
URBANISMO
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO AMBIENTAL NA
ABORDAGEM DE CICLO DE VIDA DO RESÍDUO PLÁSTICO
À LUZ DA ECONOMIA CIRCULAR
HELINE LAURA DE SOUSA MARTINS
Dissertação de Mestrado aprovada pela Banca Examinadora, constituída por:
PROFa. DRa. ANA PAULA BORTOLETO
Presidente e Orientadora / Universidade Estadual de Campinas
PROFª. DRª. CARMENLUCIA SANTOS GIORDANO PENTEADO
Universidade Estadual de CampinasPROF. DR. SANDRO DONNINI MANCINI
Universidade Estadual PaulistaA Ata da defesa com as respectivas assinaturas dos membros encontra-se no SIGA/Sistema de Fluxo de Dissertação e na Secretaria do Programa da Unidade.
Agradecimentos
Agradeço inicialmente à Ana Paula Bortoleto, minha orientadora neste trabalho, que auxiliou e deu luz aos primeiros passos da minha caminhada na pesquisa acadêmica, instigando a criticidade em mim e abrindo meu olhar durante essa pequena evolução pessoal que foi o mestrado.
Durante esse processo tive muita ajuda do Grupo de Estudo e Pesquisa em Resíduo Sólido – GEPRS, do qual fiz parte. Seus membros, em especial a Luana, Evelin, Marcela e a Nádia, dividiram comigo suas experiências, frustrações e conquistas para que eu pudesse chegar, senão preparada, ciente ante as dificuldades e lucros.
Agradeço também aos membros do departamento de energia da Faculdade de Engenharia Mecânica, em especial o Jorge e o Rafael, que em um dos momentos mais difíceis deste trabalho me deram a mão e ajudaram a superar barreiras para continuar com a pesquisa.
Devo agradecer imensamente ao Renato, meu superior na Prefeitura de Artur Nogueira, por toda a sua compreensão, possibilitando flexibilizar meus horários de trabalho para que eu pudesse cumprir com as atividades do mestrado.
Agradeço à minha família pelo incentivo, que não é de hoje, aos estudos, especialmente quando minha mãe, no momento mais alto da decisão de iniciar o mestrado em função das dificuldades latentes, me encorajou como sempre soube fazer.
Agradeço por fim, ao meu companheiro de vida, Natanael. Sem seu apoio incondicional em todos os âmbitos esse trabalho não teria sido iniciado, desenvolvido e muito menos finalizado.
“Não herdamos a terra de nossos
pais, pegamos emprestada de nossos filhos”
Resumo
O plástico é um material amplamente difundido entre os bens consumo. Por suas características práticas tornou-se em menos de um século o símbolo do consumo descartável. O seu uso indiscriminado e descartabilidade transformaram o material plástico em um desafio de saúde pública e conservação ambiental. Fragmentos plásticos já foram encontrados no pulmão humano, na água doce, no estômago de animais marinhos, dispostos no ambiente ou na cadeia alimentar. Soma-se a esse cenário as custosas ações necessárias para gerenciar a crescente presença de plásticos no resíduo sólido urbano, particularmente o politereflalato de etileno. O conceito de economia circular propõe a circulação dos materiais de forma regenerativa, considerando os sistemas produtivos como parte do ecossistema de fluxos de materiais, energia e informação. Este conceito é apontado por alguns autores como um potencial método de prevenção de resíduo sólido pois suas estratégias seguem a hierarquia de gestão de resíduo sólido. O objetivo deste estudo é avaliar o desempenho ambiental do resíduo plástico em diferentes abordagens de ciclo de vida no contexto da economia circular com base no município de São Paulo. Diferentes cenários para o resíduo plástico foram avaliados visando a sua prevenção. A metodologia consiste em uma pesquisa exploratória e experimental, utilizando avaliação do ciclo de vida para determinar o desempenho ambiental do resíduo plástico dentro do contexto de economia circular. Embalagens de bebidas não alcoólicas foram analisadas, evitando a alocação e extrapolando os resultados para o limite espacial do município de São Paulo. Como ação de prevenção, foi proposta a substituição do material plástico por vidro mantendo a mesma funcionalidade e permitindo o reuso por 25 vezes. Os impactos ambientais relativos ao transporte destas embalagens foram avaliados separadamente. A efetividade da economia circular para o resíduo plástico foi avaliada através do índice de circularidade de cada cenário proposto que determina a sua aplicabilidade. Os resultados comprovam a validação da hierarquia de gestão do resíduo sólido, demonstrando que as atividades de prevenção analisadas possuem o maior desempenho ambiental em 7 de 8 categorias de impacto. A reciclagem energética mostrou o segundo maior desempenho ambiental para gestão do resíduo plástico seguido pelo cenário de aterro. A reciclagem mecânica apresentou o menor desempenho ambiental nas 8 categorias de impacto bem como o menor índice de circularidade devido a contribuição ambiental dos processos adicionais da reciclagem do material. O transporte das diferentes embalagens representou maiores benefícios ambientais para a embalagem plástica ao considerar o trajeto. A consideração por unidade funcional apresentou mais benefícios ao transportar a embalagem de vidro. Por fim, foi proposta uma atividade de prevenção aplicável ao resíduo coletado seletivamente e ao resíduo proveniente da coleta convencional no município de São Paulo. Em conclusão, os resultados apontam que o conceito de economia circular ainda possui divergências com a sua adoção de forma empírica, necessitando de maior criticidade no estabelecimento de diretrizes. Foi concluído também que a abordagem de ciclo de vida do plástico descartável apresenta melhor desempenho na prevenção e pode ser aplicado como política pública no município de São Paulo.
Palavras chave: Resíduo Plástico. Avaliação do Ciclo de Vida. Economia Circular. Prevenção de Resíduo Sólido. Resíduo Sólido Urbano
Abstract
Plastic is a widespread material among consumer goods. Due to its practical characteristics it became in less than a century the symbol of disposable consumption. Its indiscriminate use and disposability have made plastic material a public health and environmental conservation challenge. Plastic fragments have already been found in the human lung, in fresh water, in the stomach of marine animals, disposed in the environment or in the food chain. Added to this scenario are the costly actions required to manage the growing presence of plastics in urban solid waste, particularly polyethylene terephthalate. The concept of circular economy proposes the circulation of materials in a regenerative way, considering the productive systems as part of the ecosystem of material, energy and information flows. This concept is pointed by some authors as a potential solid waste prevention method because their strategies follow the solid waste management hierarchy. The aim of this study is to evaluate the environmental performance of plastic waste in different life cycle approaches in the context of the circular economy based in the São Paulo city. Different scenarios for plastic waste were evaluated aiming at its prevention. The methodology consists of an exploratory and experimental research, using life cycle assessment to determine the environmental performance of plastic waste within the circular economy context. Non-alcoholic beverage packages were analyzed, avoiding allocation and extrapolating the results to the spatial limit of the city of São Paulo. As a preventive action, it was proposed to replace the plastic material with glass maintaining the same functionality and allowing reuse for 25 times. The environmental impacts related to the transport of these packages were evaluated separately. The effectiveness of the circular economy for plastic waste was evaluated through the circularity index of each proposed scenario that determines its applicability. The results prove the validation of the solid waste management hierarchy, demonstrating that the prevention activities analyzed have the highest environmental performance in 7 of 8 impact categories. Energy recycling showed the second best environmental performance for plastic waste approach followed by the landfill scenario. Mechanical recycling presented the lowest environmental performance in the 8 impact categories as well as the lowest circularity index due to the environmental contribution of the additional material recycling processes. Transporting different packages represented major environmental benefits for plastic packaging when considering the route. Consideration by functional unit had the most benefits when transporting the glass packaging. Finally was proposed a prevention activity applicable to selectively collected waste and waste from conventional collection in São Paulo city. In conclusion, the results show that the circular economy concept still has divergences with its empirical adoption, requiring greater criticality in establishing guidelines. It was also concluded that the disposable plastic life cycle approach presents better prevention performance and can be applied as a public policy in the São Paulo city.
Keywords: Plastic Waste. Life Cycle Assessment. Circular Economy. Waste Prevention. Municipal Solid Waste.
Lista de Figuras
Figura 1: Ilustração da embalagem plástica de leite ... 28
Figura 2: Estrutura química do PET ... 32
Figura 3: Fases da vida do polímero PET ... 34
Figura 4: Distribuição das embalagens PET por macrorregiões brasileiras ... 35
Figura 5: Materiais usados para envasamento de água em 1999 ... 36
Figura 6: Percentual de consumo de água envasada por tamanho da embalagem.. 37
Figura 7: Média das taxas de crescimento da população urbana por continente ... 40
Figura 8: Proposta de estrutura organizacional mínima para GIRSU ... 41
Figura 9: Relação dos contaminantes com a saúde de trabalhadores diretos e moradores próximos à aterros e incineradores ... 45
Figura 10: Geração de RSU per capita por macrorregião no Brasil em Kg/hab/dia .. 47
Figura 11: Composição gravimétrica da coleta seletiva dos RSU no Brasil ... 49
Figura 12: Características do resíduo plástico oriundos da coleta seletiva dos RSU brasileiros ... 49
Figura 13: Regiões de convergência marítima com acumulação de detritos plásticos ... 52
Figura 14: Ciclo de vida dos plásticos pós-consumo ... 61
Figura 15: Símbolos de identificação da composição polimérica de plásticos ... 62
Figura 16: Hierarquia de abordagens para gestão de resíduo sólido ... 69
Figura 17: Ações e etapas da gestão do resíduo sólido ... 70
Figura 18: Evolução da coleta de garrafas PET na Alemanha (em 1000 toneladas) 76 Figura 19: Consumo de vidros planos processados em m² no Brasil ... 79
Figura 20: Economia circular restaurativa pelo design ... 84
Figura 21: Aspiração para uma Nova Economia do Plástico ... 91
Figura 22: Visão geral dos blocos de catalisação para uma nova economia de plásticos ... 92
Figura 23: Gestão territorial no serviço de coleta do RSU em São Paulo – SP ... 96
Figura 24: Fluxo da coleta de resíduo sólido domiciliar em São Paulo ... 97
Figura 25: Fluxo da coleta seletiva em São Paulo ... 98
Figura 26: Pontos de Entrega Voluntária de resíduo sólido seco em estabelecimentos do comércio varejista no município de São Paulo ... 99
Figura 28: Cenário 1 – Prevenção do resíduo de garrafa PET... 103
Figura 29: Cenário 2 – Reciclagem mecânica ... 103
Figura 30: Cenário 3 – Reciclagem energética ... 104
Figura 31: Cenário 4 – Disposição em aterro sanitário ... 104
Figura 32: Fluxograma do ciclo de vida da garrafa de vidro, conforme cenário 1. .. 109
Figura 33: Fluxograma do ciclo de vida da garrafa PET, conforme cenário 2. ... 113
Figura 34: Fluxograma do ciclo de vida da garrafa PET, conforme cenário 3. ... 114
Figura 35: Fluxograma do ciclo de vida da garrafa PET, conforme cenário 4. ... 115
Figura 36: Fluxograma da montagem do inventário no ciclo de vida para o Cenário 1 ... 119
Figura 37: Fluxograma da montagem do inventário no ciclo de vida para o Cenário 2 ... 120
Figura 38: Fluxograma da montagem do inventário no ciclo de vida para o Cenário 3 ... 121
Figura 39: Fluxograma da montagem do inventário no ciclo de vida para o Cenário 4 ... 121
Figura 40: Gráfico de Avaliação de Impacto do Ciclo de Vida gerado pelo SimaPro dos cenários propostos ... 129
Figura 41: Diagrama da economia circular dos plásticos reformulado ... 139
Figura 42: Representação das fases consideradas na avaliação do ciclo de vida .. 174
Figura 43: Triângulo SETAC ... 177
Figura 44: Fases da Avaliação do Ciclo de Vida e suas aplicações ... 180
Figura 45: Fluxo de etapas a serem definidas... 182
Figura 46: Estágios ou processos elementares de um ciclo de vida de um produto – o sistema de produto ... 183
Figura 47: Exemplo de um sistema de produto ... 184
Figura 48: Abordagens de categoria de impacto ... 186
Lista de tabelas
Tabela 1: Comparativo entre demanda de resina PET e reciclagem de PET pós
consumo no Brasil ... 66
Tabela 2: Exemplos de viscosidade intrínseca para diferentes aplicações de PET .. 67
Tabela 3: Quantitativo de equipamentos utilizados na coleta seletiva em São Paulo ... 99
Tabela 4: Higienização da garrafa de vidro ... 108
Tabela 5: Efluente proveniente da higienização das garrafas ... 109
Tabela 6: Fluxos de entrada e saída da fabricação de flakes de PET ... 111
Tabela 7: Fluxos de entrada e saída da fabricação de fibras de PET ... 111
Tabela 8: Fluxos de entrada e saída na fabricação da camiseta com tecido de PET ... 111
Tabela 9: Dimensões consideradas na ACV do transporte ... 123
Tabela 10: Parâmetros do transporte ... 123
Tabela 11: Quantitativo em toneladas do RSD de coleta convencional no final de 2017 ... 126
Tabela 12: Quantitativo em toneladas do RSD convencional coletado no início de 2018 ... 126
Tabela 13: Resumo do quantitativo em toneladas do RSD de coleta convencional no período de 12 meses ... 127
Tabela 14: Resumo do quantitativo em toneladas do RSD de coleta seletiva no período de 12 meses ... 127
Tabela 15: Estimativa do resíduo sólido de interesse no RSD de coleta convencional e seletiva no período de 12 meses ... 127
Tabela 16: Avaliação de Impacto do Ciclo de Vida dos cenários propostos ... 130
Tabela 17: Demandas materiais e energéticas para fabricação e recuperação dos materiais ... 137
Tabela 18: Conservação quantitativa, qualitativa e índice de circularidade dos cenários ... 137
Tabela 19: Emissões de poluentes pelo caminhão ... 140
Tabela 20: Contribuição das emissões do transporte para as categorias de impacto ... 140
Tabela 21: Valores de contribuição com as categorias de impacto em função do fluxo
de referência das garrafas na ACV principal ... 142
Tabela 22: Desempenho ambiental atual abordagem – reciclagem e aterro ... 143
Tabela 23: Desempenho ambiental da prevenção total do resíduo PET ... 144
Tabela 24: Prevenção parcial do resíduo PET em São Paulo... 145
Tabela 25: Inventário do ciclo de vida dos cenários de abordagem (continua) ... 190 Tabela 26: Inventário do ciclo de vida dos cenários de abordagem (continuação) . 191 Tabela 27: Inventário do ciclo de vida dos cenários de abordagem (continuação) . 192 Tabela 28: Inventário do ciclo de vida dos cenários de abordagem (continuação) . 193 Tabela 29: Inventário do ciclo de vida dos cenários de abordagem (continuação) . 194 Tabela 30: Inventário do ciclo de vida dos cenários de abordagem (continuação) . 195 Tabela 31: Inventário do ciclo de vida dos cenários de abordagem (continuação) . 196 Tabela 32: Inventário do ciclo de vida dos cenários de abordagem (continuação) . 197 Tabela 33: Inventário do ciclo de vida dos cenários de abordagem (continuação) . 198 Tabela 34: Inventário do ciclo de vida dos cenários de abordagem (continuação) . 199 Tabela 35: Inventário do ciclo de vida dos cenários de abordagem (continuação) . 200 Tabela 36: Inventário do ciclo de vida dos cenários de abordagem (continuação) . 201 Tabela 37: Inventário do ciclo de vida dos cenários de abordagem (continuação) . 202 Tabela 38: Inventário do ciclo de vida dos cenários de abordagem (continuação) . 203 Tabela 39: Inventário do ciclo de vida dos cenários de abordagem (continuação) . 204 Tabela 40: Inventário do ciclo de vida dos cenários de abordagem (continuação) . 205 Tabela 41: Inventário do ciclo de vida dos cenários de abordagem (continuação) . 206 Tabela 42: Inventário do ciclo de vida dos cenários de abordagem (continuação) . 207 Tabela 43: Inventário do ciclo de vida dos cenários de abordagem (continuação) . 208 Tabela 44: Inventário do ciclo de vida dos cenários de abordagem (continuação) . 209 Tabela 45: Inventário do ciclo de vida dos cenários de abordagem (continuação) . 210 Tabela 46: Inventário do ciclo de vida dos cenários de abordagem (continuação) . 211 Tabela 47: Inventário do ciclo de vida dos cenários de abordagem (continuação) . 212 Tabela 48: Inventário do ciclo de vida dos cenários de abordagem (continuação) . 213 Tabela 49: Inventário do ciclo de vida dos cenários de abordagem (continuação) . 214
Lista de Quadros
Quadro 1: Detergentes adotados ... 108
Quadro 2: Fluxo de etapas do cenário 1 ... 109
Quadro 3: Fluxo de etapas do cenário 2 ... 112
Quadro 4: Fluxo de Etapas do cenário 3 ... 114
Quadro 5: Fluxo de Etapas do cenário 4 ... 115
Lista de Gráficos
Gráfico 1: Depleção abiótica nos cenários de abordagem do ciclo de vida ... 131
Gráfico 2: Depleção abiótica – combustíveis fósseis dos cenários de abordagem do ciclo de vida ... 131
Gráfico 3: Mudanças climáticas nos cenários de abordagem do ciclo de vida ... 132
Gráfico 4: Depleção da camada de ozônio nos cenários de abordagem do ciclo de vida ... 133
Gráfico 5: Toxicidade humana nos cenários de abordagem do ciclo de vida ... 133
Gráfico 6: Oxidação fotoquímica nos cenários de abordagem do ciclo de vida ... 134
Gráfico 7: Acidificação nos cenários de abordagem do ciclo de vida ... 134
Gráfico 8: Eutrofização nos cenários de abordagem do ciclo de vida ... 135
Gráfico 9: Avaliação de impacto do ciclo de vida dos cenários de abordagem ... 136
Gráfico 10: Índice de circularidade dos cenários estabelecidos ... 138
Gráfico 11: Contribuição das emissões do transporte para as categorias de impacto ... 141
Gráfico 12: Valores de contribuição com as categorias de impacto em função do fluxo de referência das garrafas na ACV principal ... 142
Gráfico 13: Comparação do desempenho ambiental entre a atual abordagem e a proposta de prevenção total ... 144
Gráfico 14: Comparação do desempenho ambiental para a proposta de prevenção parcial ... 146
Lista de Abreviaturas e Siglas ABCV Associação Brasileira de Avalição do Ciclo de Vida Abipet Associação Brasileira da Indústria do PET
ABIPLAST Associação Brasileira da Indústria do Plástico ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas ACV Avaliação do Ciclo de Vida
AFS Análise do Fluxo De Substâncias AICV Avaliação de Impacto do Ciclo de Vida AMF Análise de Fluxo de Material
AMLURB Autoridade Municipal de Limpeza Urbana ANVISA Agência Nacional de Vigilância Sanitária BPA Bisfenol A
CDR Centro de Disposição de Resíduos CETEA Centro de Tecnologia de Embalagem
CETESB Companhia Ambiental do Estado de São Paulo
CML Centrum Voor Milieuwetenschappen
CNEI Central Nacional de Embalagens Industriais CTL Central de Tratamento Leste
DBO Demanda Bioquímica de Oxigênio DEG Dietileno Glicol
DEHP Ftalatos
DHET Dihidroxetileno Tereftalato DMT Dimetiltereftalato
DPG Deustsche Pfandsystem Gmbh
DQO Demanda Química de Oxigênio EC Economia Circular
EC Economia Circular
EEA European Environmental Agency
EG Etileno Glicol
EMF Ellen Macarthur Foundation
EPA Environmental Protection Agency
FDA Food And Drug Administration
GIRS Gestão Integrada de Resíduo Sólido
GIRSU Gestão Integrada de Resíduo Sólido Urbano GLP Liquefeito de Petróleo
GRSU Gerenciamento de RSU
GWP 100a Global Warming Potential For 100-Year Time Horizon
Ibict Instituto Brasileiro de Informação Em Ciência e Tecnologia IC Índice de Circularidade
ICM Indicador de Circularidade Material ICV Inventário do Ciclo de Vida
INMETRO Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia
ISO International Organization For Standardization
ITAL Instituto Técnico de Alimentação
MEG Monoetilenoglicol
NAFTA North American Free Trade Agreement
NMVOC Non-Methane Volatile Organic Compound
OMS Organização Mundial da Saúde ONU Organização das Nações Unidas
PBACV Programa Brasileiro de Avaliação do Ciclo de Vida
PCCP Plastic Particles In Personal Care And Cosmetic Products
PE Polietileno
PEAD Polietileno de Alta Densidade PEBD Polietileno de Baixa Densidade PET Politereftalato de Etileno PET-PCR PET Pós-Consumo Reciclado PEV Pontos de Entrega Voluntária PMSP Prefeitura Municipal de São Paulo PNRS Política Nacional de Resíduos Sólidos
PNUMA Programa das Nações Unidas Para o Meio Ambiente POP Poluentes Orgânicos Persistentes
PP Polipropileno PS Poliestireno PU Poliuretano
PVC Policloreto de Vinila
REPA Resource And Environmental Profile Analysis
RICV Red Iberoamericana de Ciclo de Vida
RMSP Região Metropolitana De São Paulo
RoW Rest Of The World
RS Resíduo Sólido
RSD Resíduo Sólido Urbano Domiciliar RSU Resíduo Sólido Urbano
SETAC Society Of Environmental Toxicology And Chemistry
SICV Banco de Inventário do Ciclo de Vida Para a Competitividade Ambiental da Indústria Brasileira
TPA Ácido Tereftálico
UNEP United Nations Environment Programme
VI Viscosidade Intrínseca VUC Veículos Urbanos de Carga
WasteMAP Waste Management And Prevention WRAP Waste And Resources Action Programme
Sumário 1. Introdução ... 19 2. Objetivos ... 25 3. Revisão bibliográfica ... 26 3.1 O Plástico na Sociedade ... 26 3.1.2 Politereftalato de etileno ... 31
3.2 Plástico e o resíduo sólido urbano ... 37
3.2.1 O resíduo plástico ... 50
3.3 O Plástico no Cenário da Reciclagem ... 55
3.3.1 Reciclagem do PET ... 66
3.4 Prevenção de Resíduo Sólido ... 68
3.4.1 Iniciativas de prevenção do resíduo plástico... 73
3.4.2 Garrafas de vidro como estratégia de prevenção do resíduo plástico ... 78
3.5 Economia circular ... 80
3.5.1 Economia Circular e o Resíduo Sólido ... 88
3.6 Avaliação do ciclo de vida e o resíduo ... 92
3.7 O resíduo sólido em São Paulo... 94
4. Materiais e Método... 101
4.1 A pesquisa experimental ... 101
4.2 O local de estudo ... 102
4.3 Definição de cenários ... 102
4.3.1 Cenário 1 - Prevenção ... 102
4.3.2 Cenário 2 – Reciclagem mecânica ... 103
4.3.3 Cenário 3 – Reciclagem energética ... 104
4.3.4 Cenário 4 – Disposição em aterro ... 104
4.4 Avaliação do Ciclo de Vida ... 105
4.4.1 Definição de Objetivo e escopo ... 105
4.4.2 Fronteiras do sistema e fluxo de etapas ... 107
4.4.3 Inventário dos fluxos dos processos ... 116
4.5 Avaliação do ciclo de vida do transporte de referência ... 122
4.6 Avaliação do grau de circularidade ... 124
5.1 Estimativa da quantidade de resíduo gerado no município de São Paulo 126
5.2 Avaliação de impacto do ciclo de vida dos cenários da ACV ... 128
5.3 Índices de circularidade de cada cenário ... 136
5.4 Avaliação de impacto do ciclo de vida do transporte ... 139
5.5 Desempenho ambiental das diferentes abordagens de gestão do resíduo plástico de interesse gerado em São Paulo ... 143
5.6 Discussão ... 146
6. Conclusão ... 153
Referências* ... 155
Apêndice 1 ... 173
1. Introdução
A produção de resíduo sólido é exclusiva e intrínseca das sociedades humanas. A sua geração excessiva é um dos grandes problemas enfrentados por estas sociedades e, tende a se agravar simultaneamente ao crescimento da população. A disposição final inadequada do resíduo sólido gera importantes impactos de cunhos sociais, ambientais, econômicos e administrativos. Dentre os impactos está a contaminação de solos, com consequente contaminação dos mananciais, poluição atmosférica, alteração de paisagens, proliferação de vetores, intensificação de enchentes, favorecimento de condições insalubres aos catadores e altos custos de gestão. A superação destas questões é tida como fator fundamental para a sustentabilidade urbana, tema que se tornou prioritário desde a Rio – 92 (JACOBI; BESEN, 2011).
A transformação de um produto em resíduo depende essencialmente da abordagem empregada ao material com base em sua utilidade para o tomador de decisão. A definição de resíduo sólido adotada pelo Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente – PNUMA é a de materiais sólidos dos quais os proprietários não consideram mais sua utilidade e se torna indesejado, necessitando de tratamento e/ou disposição final (REICHERT, 2013). O problema no aspecto econômico do material caracterizado como resíduo está em sua falta de valor para o sistema, fator que leva a negligência de cuidados com o material, que passa a causar impactos socioambientais no final de seu ciclo de vida. O conjunto de ações voltadas a solucionar as problemáticas envolvendo o resíduo sólido é denominado Gestão Integrada de Resíduos Sólidos, que deve considerar as dimensões política, econômica, ambiental e social. Do montante de resíduo sólido gerado nas variadas atividades econômicas, cerca de 14% representa a fração de resíduo sólido urbano, que inclui os materiais sólidos pós-consumo geridos pelo poder público para coleta, tratamento e destinação adequados. A composição do resíduo sólido urbano reflete os padrões de consumo, hábitos alimentares, estrutura social e outros aspectos de uma sociedade. A presença de materiais plásticos nesta classe de resíduo configura-se como a principal fonte de resíduo plásticos gerados no mundo (LUDWIG; HELLWEG; STUCKJ, 2003).
O plástico é um material singular utilizado em incontáveis aplicações, desde embalagens descartáveis a equipamentos médicos. Suas características de leveza, flexibilidade, baixo custo e facilidade de processamento o levou a compor inúmeros produtos e marcar presença em incontáveis nichos de mercado (PERUGINI; MASTELLONE; ARENA, 2005). A popularização dos materiais poliméricos chegou ao mercado de bebidas, em que as garrafas anteriormente retornáveis passaram a ser substituídas por garrafas descartáveis (FABI, 2004). A sua grande disseminação passou de solução para transtorno no momento de seu descarte, em que o material ocupa grandes volumes nos aterros sanitários ou se mantêm por grandes períodos no ambiente quando descartado incorretamente. Tais consequências, aliadas ao crescente consumo com rápido descarte de produtos, se traduzem em um grande desafio para o gerenciamento do resíduo plástico gerado. Tais resíduos significam diretamente maiores volumes no resíduo sólido, maiores custos para possibilitar a sua correta triagem para reciclagem a partir do resíduo sólido urbano e, diversos impactos ambientais decorrentes do descarte incorreto (SWINDEN et. al., 2007).
A grande quantidade de resíduo plástico gerada anualmente causa danos ambientais em diversas esferas. Por esta vertente, existem estudos que defendem a classificação do resíduo plástico como resíduo perigoso em função de seu próprio potencial tóxico e de sua alta capacidade de adsorver poluentes (ROCHMAN et. al., 2013). Entre os impactos ambientais causados por este resíduo sólido, a poluição visual é frequentemente citada, quando considerados os grandes volumes ocupados pelo resíduo e a capacidade de se manter no ambiente por longos períodos (SILVA; SANTOS; SILVA, 2013). Outro impacto ambiental que tem ganhado ampla atenção dos diversos atores sociais é com relação aos microplásticos. A degradação do plástico no ambiente transforma o resíduo plástico em partículas microscópicas (microplásticos secundários), e, alguns produtos utilizam os microplásticos primários como componentes. Com tamanhos menores que 5 mm, os sistemas de tratamento de água e esgoto convencionais não são capazes de removê-los na totalidade, assim, atingem a água doce e chegam ao oceano. No ambiente marinho, o maior volume de resíduo plástico é composto por macro fragmentos, entretanto, em quantidade, o tamanho dominante é o de microplásticos. Os impactos causados por essa grande presença de plástico nos oceanos vão desde a mortandade da fauna em função de ingestão ou estrangulamento, desequilíbrio do ecossistema em função do potencial
abrigo para espécies de micro-organismos e ovos de insetos, até a magnificação trófica de químicos pela cadeia alimentar (HOUSE OF COMMONS, 2016).
Apesar da percepção comum de que o resíduo plástico não deve se acumular no ambiente, ainda há pouco consenso com relação à melhor estratégia a ser adotada na abordagem do material para torná-lo sustentável (KRAM; VOLKER, 2018).
Com relação ao termo sustentável, desde a difusão do uso do termo “sustentabilidade” no relatório da Comissão Mundial sobre o Meio Ambiente e Desenvolvimento, no ano de 1987, o seu uso se tornou ordinário, transformando o sentido da palavra para “qualquer coisa ambientalmente melhor que outra”. Em alguns casos, inclusive, utilizado como greenwashing. Apesar de o uso frequente da palavra sustentável parecer positivo, o seu real sentido tende a perder o impacto, além do uso inapropriado levar a interpretações enganosas sobre os reais impactos ambientais do processo. Embora existam essas angústias, há uma busca comum pelo desenvolvimento sustentável, com esforços políticos e econômicos surgindo ao redor do globo. Com tantas possibilidades e tantas vertentes ecológicas, faz-se necessário o uso de ferramentas que auxiliem a mensuração do conceito de produto e processo sustentável (AKATU; THE WORLDWATCH INSTITUTE, 2013).
Com relação à gestão integrada do resíduo sólido, é requerida a consideração integrada de todos os pilares da sustentabilidade – ambiental, social e econômico – mesmo antes do material tornar-se resíduo. Entre as estratégias para medição do desempenho ambiental do resíduo sólido está a Avaliação do Ciclo de Vida – ACV. A ACV é capaz de determinar os impactos ambientais de um produto avaliando todo o seu ciclo de vida. Desta maneira, esta ferramenta possibilita o esclarecimento destes impactos dentre as fases de vida do produto, de forma que se for alterada a estratégia de gerenciamento do produto pós-consumo, é possível avaliar o impacto ambiental do produto como um todo (MCDOUGALL et. al., 2001).
A avaliação do ciclo de vida é um instrumento que conduz a avaliar o inventário de todas as contribuições de entrada e saída relativas ao objeto de estudo, determinando seus potenciais impactos para o ambiente de forma holística. A ACV é padronizada pela International Organization for Standardization - ISO, sendo normatizada no Brasil através das normas da Associação Brasileira de Normas
Técnicas – ABNT. A estrutura deste tipo de estudo consiste em quatro principais fases, iterativas entre si: definição de objetivo e escopo, análise de inventário do ciclo de vida, avaliação de impacto do ciclo de vida e interpretação. A seleção criteriosa dos limites estabelecidos para o estudo é determinante para os resultados a serem obtidos, sendo de extrema importância entender o objetivo do público alvo para que estas escolhas sejam assertivas, além da fundamental transparência de cada limite determinado. Apesar de ser quantitativa, a ACV não define qual a ação deve ser adotada, mas sim, auxilia na tomada de decisão através do esclarecimento dos efeitos ambientais de cada cenário. É importante esclarecer que este método não considera alguns efeitos como poluições sonoras e visuais, odores, etc., fatores que devem ser levados em conta pelos tomadores de decisão (ARENA; MASTELLONE; PERUGINI, 2003).
Quando a etapa pós-consumo é considerada em uma ACV, é geralmente estudada isoladamente do restante do ciclo de vida, desconsiderando os impactos ambientais anteriores, utilizando como referência unidades funcionais de massa/volume de resíduo. A abordagem dada ao produto/sistema estudado ao longo do seu ciclo de vida é que determina se o mesmo será ou não caracterizado como resíduo, sendo aconselhável, portanto, que as fronteiras utilizadas contabilizem toda a vida do produto (SUBRAMANIAN, 2016). A abordagem de um material deve seguir a hierarquia de gestão de resíduo sólido, da qual a prevenção é a abordagem de maior preferência. A prevenção objetiva a redução da quantidade e da toxicidade do resíduo sólido gerado, assim como a ampliação da eficiência dos materiais na etapa de uso e viabilização do melhor gerenciamento no pós-uso. Após a prevenção, a hierarquia de gestão de resíduo sólido segue, consecutivamente, as abordagens de reuso, reciclagem, recuperação energética e disposição final (EUROPEAN COMISSION, 2012).
Em consonância com a hierarquia de gestão de resíduo sólido, a Economia Circular – EC propõe uma mudança no paradigma de modelo linear de desenvolvimento, propondo alternativas de abordagens de produtos e sistemas, que reduzem os impactos ambientais ao longo do ciclo de vida. A EC objetiva direcionar o emprego de recursos para a manutenção dos materiais o maior tempo possível dentro da cadeia produtiva, buscando também o fechamento do seu ciclo de vida, ou seja, o retorno do material pós-uso como insumo em sua própria cadeia produtiva. A adoção
de alternativas que tornem a economia de produtos circular tende a minimizar os impactos ambientais causados pela permanente extração de recursos naturais e pela indesejável geração de resíduo sólido. Uma circularidade perfeita dos materiais é considerada impossível em função da entropia e dissipação energética. Entretanto, este é um ideal teórico que pode potencializar o uso de recursos e ser usado como referencial para ações em direção à desejada sustentabilidade (STAHEL, 2016; CULLEN, 2017).
Neste sentido, este trabalho foca em avaliar cenários de gestão do resíduo plástico, com base nos preceitos da economia circular, para entender as alternativas viáveis para este material e os respectivos impactos ambientais relacionados, através da avaliação do ciclo de vida. Foram determinados cenários de prevenção, reciclagem, incineração e disposição final direta. A hipótese geral deste estudo estabelece que o cenário de maior hierarquia para gestão de resíduo sólido tenha melhor desempenho ambiental quando aplicado ao resíduo plástico, e, que a circularidade dos cenários não segue as diretrizes e diagramas propostos, necessitando de melhorias no conceito, especialmente na adoção do termo pelo setor econômico. Espera-se que os resultados obtidos com este estudo possam servir de direcionamento para os tomadores de decisão sobre a ação mais apropriada para lidar com o material plástico, em especial o descartável, além de incentivar a melhoria do desempenho ambiental de ações de economia circular adotadas pelo mercado. Ensejo também que este estudo possa inspirar pesquisas futuras sobre resíduo plástico e economia circular.
Para direcionar o desenvolvimento desta pesquisa foi escolhido polímero politereftalato de etileno – PET, que compõe a maior porção do resíduo plástico dentro do espectro de resíduo sólido urbano (CEMPRE, 2019). Especificamente, foi considerado o PET utilizado na embalagem de água mineral, considerando seu amplo crescimento no mercado consumidor e o rápido descarte do material. Como área de estudo foi selecionado o município de São Paulo, que se caracteriza como área estratégica para o mercado de água mineral embalada em PET, em função da maior aglomeração regional de indústrias transformadoras de plástico e o maior mercado consumidor do país (ABIPLAST, 2017a). No cenário de prevenção foi estabelecida a substituição do PET por vidro na constituição da garrafa, possibilitando a sua permanência na cadeia produtiva por reuso e reciclagem sem comprometer as
características essenciais para embalagem de produtos alimentícios, justificada pela sua composição mineral. A diferença de peso entre essas embalagens levou o estudo a incluir os impactos ambientais do transporte destes materiais, para isso foi calculado um transporte de referência para pautar a tomada de decisão dos atores estratégicos, esta referência foi elaborada para reduzir as incertezas da variabilidade de trajeto para diferentes cenários.
Feita esta introdução, o presente trabalho está estruturado em mais cinco capítulos. O segundo capítulo explicita o objetivo desta pesquisa. O terceiro capítulo aborda a pesquisa bibliográfica realizada para embasar a presente pesquisa, de forma abrangente e contextualizada. Este capítulo está dividido em sete temáticas principais: O Plástico e a sua Importância na Sociedade, O Plástico e o Resíduo Sólido Urbano, O Plástico no Cenário da Reciclagem, Prevenção de Resíduos, Economia Circular, Avaliação do Ciclo de Vida e o resíduo e, O Município de São Paulo – São Paulo. O quarto capítulo traz a metodologia utilizada na pesquisa, com os procedimentos e as considerações envolvidas, abordando a avaliação do ciclo de vida dos cenários de abordagem estabelecidos, a quantificação do resíduo plástico gerado no município de São Paulo, a avaliação do ciclo de vida do transporte das embalagens e o índice de circularidade dos cenários. O quinto capítulo apresenta os resultados obtidos com os dados coletados e os cálculos realizados, através da demonstração do desempenho ambiental dos cenários de abordagem de ciclo de vida, a circularidade destes cenários, a implicação destes resultados no município de São Paulo e a influência do transporte nestes resultados. O capítulo também uma trouxe uma discussão quanto ao impacto destes dados na abordagem de ciclo de vida do resíduo sólido para a sociedade brasileira. O sexto capítulo finalmente apresenta a conclusão do trabalho, elencando os principais pontos que puderam ser concluídos com a pesquisa desta dissertação de Mestrado.
2. Objetivos
O objetivo principal deste estudo é analisar as estratégias de abordagem de ciclo de vida do plástico, antes e após sua caracterização como resíduo sólido, de modo a avaliar o desempenho ambiental do material em cenários definidos com base na hierarquia de gestão resíduo sólido, em consonância com o conceito de economia circular. Para isso, foi avaliado o ciclo de vida do polímero PET, especificamente o que compõe as embalagens de água mineral envazada, em abordagens de prevenção, reciclagem, recuperação energética e destinação final direta. Os cenários foram estabelecidos de acordo com os protagonistas deste produto no município de São Paulo e, as principais práticas de mercado. Para analisar o desempenho ambiental de cada abordagem foi utilizada a avaliação de ciclo de vida. Ao final, cada cenário teve sua circularidade avaliada, determinando a efetividade do conceito de economia circular de acordo com a abordagem de prevenção, minimização e gestão de resíduo. Pretende-se que os resultados desta pesquisa sirvam de base para atores estratégicos na tomada de decisão envolvendo o resíduo plástico e oriente para melhores práticas nas iniciativas de economia circular.
Os objetivos específicos são:
• Esclarecer a importância da prevenção de resíduo sólido, especialmente do resíduo plástico;
• Quantificar o resíduo PET produzido no município de São Paulo;
• Propor um cenário de prevenção de resíduo PET com viabilidade para ser considerado em políticas públicas;
• Determinar os impactos ambientais de cada cenário de abordagem de ciclo de vida do plástico;
• Testar a circularidade de cada cenário estabelecido;
• Avaliar a efetividade do conceito de economia circular quando aplicada à gestão de resíduo.
3. Revisão bibliográfica
3.1 O Plástico na Sociedade
Através da observação da natureza, as sociedades humanas modificam o meio em que vivem, reproduzindo e criando artifícios a seu benefício, utilizando-se de materiais naturais e os transformando para o uso em diversas finalidades. O desenvolvimento das primeiras ferramentas e sua gradual evolução levou às mais recentes conquistas científicas e tecnológicas, produtos desta busca incessante por conhecimento e domínio. Os primeiros instrumentos utilizados na história humana não sofriam grandes modificações artificiais, situação oposta ao visto nos instrumentos da atualidade, em que os materiais sofrem numerosas alterações até o produto final, em função das necessidades cada vez mais específicas para com os mesmos (PIATTI; RODRIGUES, 2005). Os materiais resinosos naturais são parte da sociedade e de seus instrumentos desde as conhecidas graxas do Antigo Egito usadas para carimbar ou colar documentos. Usos no novo mundo são registrados desde o século XVI, com extração do látex de árvores das Américas, os quais eram exportados e utilizados como borracha na Europa (CANEVAROLO JR., 2006).
No caminho desta evolução, em meados de 1665, Robert Hooke, um cientista experimental, propôs a fabricação de um material que atendesse a critérios como o de fácil moldagem e resistência. Esta proposta ficou apenas na teoria até a segunda metade do século XIX, quando em 1862 Alexander Parkes de Birmingham, na Inglaterra, criou o que viria a ser um dos primeiros materiais sintéticos com algumas propriedades plásticas, chamado de “parkesina”. Em 1869, o americano John Wesley Hyatt criou o celuloide, um material com mais características plásticas que ainda não satisfazia as necessidades propostas anteriormente. Com a evolução destas pesquisas, no século XX, Leo Baekeland desenvolveu a resina de fenol-formaldeído, conhecida como “baquelita”, Baekeland ficou famoso com a descoberta do produto polimerizado que possuía propriedades como resistência mecânica, resistência térmica e durabilidade, a baquelita ficou conhecida como o primeiro produto plástico da história (MULDER; KNOT, 2001).
O desenvolvimento do plástico ocorreu de forma acelerada após este período, resultando em sua ampla utilização durante a Segunda Guerra Mundial. Ao final desta e com o advento da Terceira Revolução Industrial, o plástico passou a ser utilizado como insumo de outros produtos, ocorrendo o fenômeno da substituição progressiva de materiais tradicionais por materiais sintéticos, fato que mudou o conceito de forma, ergonomia e utilidade dos objetos. O plástico passou a ocupar papel de destaque na aplicação industrial e, conquistou os mais diversos mercados devido a sua versatilidade e características singulares. Com o estabelecimento deste material em larga escala no mercado, houve a popularização da tecnologia de novos polímeros e surgiram demandas por novos mercados, como o de descartáveis e artigos de lazer. Os polímeros ocupam, desde então, as atividades econômicas de forma preponderante, com aplicação nos setores de embalagens, automotivos, construção civil, eletroeletrônicos, têxtil, saúde, agrícola, e outros, demonstrando contínuo avanço nas aplicações e contínuo desenvolvimento destes materiais (GUAMÁ et. al., 2008).
Após a segunda guerra mundial houve a instalação no Brasil de indústrias transformadoras de plástico. Em 1967 o consumo de plástico nacional era de 1,3 kg/pessoa ao ano, montante que equivale a cerca de um artigo plástico consumido no ano, obtido com matéria prima nacional e importada. Esse período correspondeu ao fim do primeiro estágio de industrialização, com montantes de 89 milhões de habitantes e PIB de U$ 30,59 bilhões. Os produtos plásticos ainda eram raros no cotidiano, os poucos carros que continham partes em polímero totalizavam apenas dois ou três quilos de plástico por carro. Desta forma, havia a expectativa de duplicação desse consumo plástico até o final da década de 70. A produção brasileira do setor ganhou representantes em diversos estados, empresas como Tigre®,
Rhodia® e a Brinquedos Estrela®, sendo que o estado de São Paulo já sediava parte
substancial dessa cadeia produtiva. Um marco da virada tecnológica foi a substituição da garrafa de vidro de leite por sacos plástico, utilizados para envase, transporte e manuseio do leite, protagonizada pela Indústria Itap® para o cliente Laticínio Poços de
Caldas® (Figura 1). Em meados de 1971 o Brasil possuía 2.200 indústrias
transformadoras, as quais majoritariamente possuíam menos de 10 funcionários e, 70% da matéria prima era importada. Tal demanda, associada à instituição do II Plano Nacional de Desenvolvimento anos depois, culminou na instalação de Petroquímicas
Brasileiras, inicialmente a Petroquímica União, seguida da Copene e da Triunfo. Na década de 90 o setor passou por privatização, e, houve a criação da Braskem® em
2002, a qual se tornou a maior petroquímica da América Latina em 2010 (ABIPLAST, 2017b).
Figura 1: Ilustração da embalagem plástica de leite
Fonte: ABIPLAST (2017b)
Os materiais plásticos possuem características que os tornam ideais para suas aplicações, especialmente, como embalagem alimentícia. De forma geral, são materiais com baixo custo associado, relativamente leves, fortes, duráveis, resistentes à corrosão, isolantes térmico e elétrico. A diversidade de polímeros e a versatilidade de suas propriedades são apropriadas para o emprego em uma vasta gama de produtos, que incluem aplicações médicas e avanços tecnológicos, que traduzem a importância deste material para a sociedade na era da informação (THOMPSON et.
al., 2009). Entre os benefícios Pilz, Brandt e Fehringer (2010) destacam a
potencialidade do plástico em reduzir o consumo de energia e emissão de gases de efeito estufa (GEE) em cenários específicos.
A palavra “plástico” deriva do grego “plastikos", ou seja, material apropriado para ser modelado. O termo “material plástico” se refere a uma gama de materiais sólidos formados por macromoléculas que podem ser moldados por ação de calor/pressão. O termo polímero tem origem do grego poli (muitos) e mero (unidade
de repetição) (CANGEMI et. al., 2005). Definindo quimicamente, são macromoléculas que possuem unidades químicas ligadas covalentemente, denominadas meros, sendo que a quantidade de meros na cadeia polimérica determina o grau de polimerização. A unidade mínima de um polímero é denominada monômero. Os polímeros existem de forma natural, como o DNA, a celulose ou o amido, e, são reproduzidos em polímeros artificiais ou sintéticos a partir de modificações químicas, com propriedades especialmente adaptadas às necessidades humanas (CANEVAROLO JR., 2006).
Os polímeros artificiais podem ser classificados em função do tipo de monômero, da estrutura química, do método de preparação, da composição da cadeia polimérica ou do tipo de ligação covalente. Podem ser classificados ainda quanto às características termomecânicas como elastômeros ou plásticos. Os elastômeros se caracterizam pela elevada elasticidade à temperatura ambiente, a pelo menos duas vezes o seu comprimento, repetidamente, retornando ao formato original após a retirada do esforço. Os plásticos por sua vez se dividem em termofixos ou termoplásticos. Os termofixos possuem um número elevado de ligações covalentes entre suas cadeias, desta forma se caracterizam como materiais rígidos que não permitem remodelagem ainda que sob efeito de calor. Os termoplásticos, foco deste trabalho, permitem remoldagem e fundição com emprego de calor, possibilitando a sua reciclagem (GORNI, 2003). Cerca de 90% das resinas poliméricas produzidas são termoplásticas, este material sofre ataques químicos e físicos durante sua vida útil e durante uma eventual reciclagem, fato que geralmente diminuiu a massa molar e restringe suas aplicações futuras e até mesmo novos ciclos de reaquecimento. (CANEVAROLO JR., 2006).
A principal obtenção dos polímeros artificiais inicia-se na extração e refino de petróleo, que produz a nafta, produto que é destilado e craqueado, formando petroquímicos básicos como eteno, propeno, xilenos, toluoeno, butadieno e benzeno. Estes materiais são, por sua vez, a base da indústria de polímeros sintéticos, que através de reações químicas formam centenas de tipos de resinas, entre elas, polietileno (PE), polipropileno (PP), poliestireno (PS), poliuretano (PU), politereftalato de etileno (PET) e policloreto de vinila (PVC). Finalmente, as resinas são moldadas e transformadas em produtos plásticos com diferentes formas e cores para seguirem ao mercado consumidor varejista ou atacadista (ZANIN; MANCINI, 2015).
O PET possui boa resistência mecânica e transparência, é usado comumente em garrafas de bebidas, frascos de fármacos e uma grande variedade de produtos. O polietileno é dividido entre polietileno de alta densidade (PEAD) e polietileno de baixa densidade (PEBD). O PEAD é a resina com alta resistência a substâncias químicas, amplamente utilizado em mangueiras, tampas, tanques de combustível e diversos outros usos. O PEBD possui baixa condutividade térmica e elétrica, com uso comum em sacos plásticos, embalagens longa vida, telas de sombreamento, etc. O PVC, também conhecido como vinil, é versátil em relação ao formato, leve, impermeável, isolante térmico, elétrico e acústico, resistente a fogo e intempéries, seus principais usos são como tubulação de água e esgoto, cabos e fios, brinquedos, e, uma gama de outras finalidades. O PP possui resistência elétrica e mecânica, alguns de seus usos são como filmes para embalagens de alimento, sacolas e seringas. O PS é leve, resistente a impactos, ácidos, bases e sais, na sua forma expandida (EPS) é conhecido como isopor, seus principais usos são como embalagens de alimento, copos e pratos descartáveis, entre outros (BRASKEM, 2017).
Segundo dados da Associação Europeia de Fabricantes de Plásticos –
Plastics Europe (2018), com menos de um século de seu desenvolvimento, a
produção de plásticos atingiu o patamar de 350 milhões de toneladas no ano de 2017 (montante que não inclui fibras de PET, poliamidas e fibras poliacrílicas). Os líderes mundiais em produção de material plástico são a China com participação em 29,4% da produção, seguida da Europa com 18,5% e países do Tratado Norte-Americano de Livre Comércio - NAFTA (North American Free Trade Agreement em inglês) - com 17,7% da produção mundial. Segundo a Associação Brasileira da Indústria do Plástico – ABIPLAST (2018), a produção física de transformados plásticos no Brasil foi de 6,2 milhões de toneladas em 2018. Esta produção gerou um faturamento de R$ 78,5 bilhões, sendo que o país importa cerca de US$ 3,4 bilhões e exporta US$ 1,2 bilhões em transformados plásticos. Já o consumo aparente de transformados plásticos em 2018 foi de aproximadamente 6,6 milhões de toneladas, 8% maior que no ano anterior. O setor de transformação e reciclagem de materiais plásticos no Brasil abrange seis polos petroquímicos, com 11.127 empresas e empregam cerca 312.934 pessoas, a maior concentração destas empresas e empregados está no estado de São Paulo.
As empresas e os empregos do setor de transformados plásticos no Brasil estão concentrados nas regiões Sudeste e Sul, representando 84% do total do setor (DEPECON, 2015). O estado de São Paulo, por ser um dos estados com melhor estrutura industrial estabelecida e estar estrategicamente próximo do maior estado produtor de petróleo – Rio de Janeiro -, além de possuir o maior porto brasileiro, é responsável pelo maior emprego de mão de obra nas indústrias de transformados plásticos entre as Unidades da Federação, englobando em torno de 44,79% do volume de empregos nacionais deste setor. Dentro do estado, grande parte destes empregos (cerca de 38%) está concentrada na região Metropolitana de São Paulo, o que revela que estas empresas tendem a se localizar próximas aos grandes centros de consumidores finais, ainda que este tipo de indústria seja fornecedora de bens para consumidores intermediários, como no uso como embalagens de diversos produtos e no uso como insumo em outras indústrias. O setor de transformados plásticos é um dos que mais se destacam dentro das indústrias de transformação da Região Metropolitana de São Paulo o qual representa cerca de 10% do total de emprego formal na região e, compreende em torno de 8% dos estabelecimentos de indústrias de transformação (GARCIA; ROMERO; ARAUJO, 2010).
3.1.2 Politereftalato de etileno
O Poli (tereftalato de etileno) – PET –, conhecido inicialmente como fibra sintética, foi desenvolvido por químicos ingleses em meados da década de 1940, quando em plena Guerra Mundial os materiais plásticos eram desenvolvidos e utilizados amplamente nos campos de batalha. Em 1950, com o fim da Segunda Guerra Mundial, este polímero passou a ser encaminhado para utilização na fabricação de fibras, iniciando nos Estados Unidos e Inglaterra, por empresas como a ICI® e I. E. Du Pont de Nemours®. A sua utilização na produção de garrafas teve início
apenas na década de 1970, após diversos estudos sobre suas possibilidades de aplicação e considerações sobre segurança e meio ambiente. No Brasil, o politereftalato de etileno chegou um pouco mais tarde, em 1988, seguindo a mesma trajetória. Inicialmente foi empregado na produção de fibras têxteis e, alcançou expressiva demanda no mercado de embalagens apenas no ano de 1993 (LIMA, 2001).
O PET é um poliéster termoplástico rígido, com excelente transparência, resistência, elevada dureza, inércia à químicos, óleos, gorduras, gases, compostos carbonatados, umidade e propriedades de isolamento elétrico. O polímero tem alta temperatura de fusão e estabilidade hidrolítica (PEREIRA; MACHADO e SILVA, 2002). O PET possui algumas propriedades mecânicas e resistência à variação de temperatura que o torna apropriado para utilização em embalagens de alimentos pré-cozidos e que passarão por processo de aquecimento em contato com a embalagem. Além dos usos como embalagem de bebidas e alimentos, o PET é utilizado para fibras têxteis, carpetes, fitas, entre outros. Com relação à origem, o PET é um polímero de condensação derivado de ácido tereftálico e etilenoglicol. Sua polimerização é realizada através do aquecimento destes junto ao catalisador (SANTOS, 2009a). Sua fórmula molecular é C10H8O4. Sua estrutura química é demonstrada pela Figura 2.
Figura 2: Estrutura química do PET
Fonte: Romão et al. (2009).
A fabricação do PET convencional inicia-se com a extração do petróleo. O petróleo é formado por matéria orgânica decomposta e armazenada por milhões de anos, daí sua definição de não renovável. Tem característica oleosa, inflamável, quimicamente apolar, menos denso que a água e com cheiro característico. Sua composição química é uma mistura de hidrocarbonetos, formados principalmente por hidrogênio e carbono. Sua extração é feita por perfuração até o lençol petrolífero, que jorra espontaneamente no início ou necessita de injeção de água sob alta pressão. Em seguida o petróleo extraído é encaminhado para refino, que compreende etapas como o dessalgamento e destilação, a qual consiste em separação de componentes com bases em seus diferentes pontos de ebulição. O processo de destilação tem início com bombeamento contínuo de trocadores de calor que aquecem o material antes de ser encaminhado a torre de pré-fracionamento. A entrada da torre é a zona de vaporização, onde ocorre a separação do petróleo em três frações: estado vaporizado, encaminhado para um tanque de estabilização onde se separa em gás liquefeito de
petróleo – GLP e nafta leve, a segunda, encaminhada para uma torre de destilação atmosférica que promove a separação da mistura em outras três correntes, e, a última, constituída por nafta pesada. As naftas leve e pesada são encaminhadas para petroquímicas para a obtenção de compostos como o etileno e o p-xileno. (VALT, 2004).
Na petroquímica de primeira geração a nafta passa por aquecimento através de pirólise, gerando gás combustível e outros produtos como vapor, gasolina, aromáticos e uma fração com uma mistura de hidrocarbonetos, separada por compressão, onde encontra-se o etileno, que posteriormente passa por um processo de purificação. Após purificado, o etileno segue para a fabricação de monoetilenoglicol (MEG). A fração de aromáticos passa por reforma catalítica e posterior destilação, a qual a primeira fração é uma mistura rica em p-xileno, m-xileno e etilbenzeno. Esta mistura passa por adsorção para isolar e obter o p-xileno. O etileno passa por um processo de oxidação catalítica, transformando-se em óxido de etileno, que, em reação com a água forma o MEG. O etilbenzeno passa por oxidação, esterificação, cristalização e destilação, resultando em dimetiltereftalato (DMT) de elevada pureza. O DMT e o MEG são então encaminhados para a fabricação da resina PET (VALT, 2004).
A reação entre DMT e MEG adotada na pré-polimerização é a transesterificação, que produz o dihidroxetileno tereftalato (DHET). A reação de policondensação é induzida até que o peso molecular do PET seja alcançado e a resina seja completamente formada. Um método alternativo à transesterificação é a esterificação direta, que ocorre através da reação do ácido tereftálico (TPA) com etileno glicol (EG), produzindo o DHET. Após a pré-polimerização os compostos passam por policondensação e pela polimerização no estado sólido para obtenção do prolímero grau garrafa. Posteriormente, o polímero é extrudado e resfriado, formando grãos. Os grãos secos são enviados para a plastificação, processo que amolece o material e então o prepara para moldagem como preforma. Finalmente a preforma é encaminhada para o engarrafador e, através de sopro de ar quente a preforma é moldada como garrafa, que é higienizada e segue para a indústria alimentícia, para o envasamento de seus produtos com posterior venda ao mercado consumidor. Em muitos casos, a própria indústria alimentícia molda a preforma (ROMÃO et al., 2009).
A Figura 3 ilustra o fluxograma das fases de vida do polímero PET utilizado como garrafa.
Figura 3: Fases da vida do polímero PET
Fonte: adaptado de Valt (2004)
O consumo de PET em 2011 representava cerca de 572 kt no Brasil, segundo a Associação Brasileira da Indústria do PET – ABIPET (2013), levantamento que previa um aumento de cerca de 8% do consumo até 2016. Segundo a ABIPLAST (2017a) o consumo da resina PET representa cerca de 7,1 % entre os plásticos consumidos no Brasil. O maior consumo de embalagens PET se localiza no Sudeste Brasileiro (Figura 4).
Figura 4: Distribuição das embalagens PET por macrorregiões brasileiras
Fonte: ABIPET (2012)
Assim como no panorama global, no Brasil o PET foi inicialmente empregado no desenvolvimento de fibras têxteis (PETRY; PFITSCHER; ROSA, 2012). Sua utilização pela indústria de embalagens teve início nos anos 1980, através de garrafas desenvolvidas pela Du Pont® por processo de injeção e sopro com
biorientação. Em alguns anos o polímero passou a ser utilizado com expressividade pelo mercado de embalagens, apresentando indiscutíveis vantagens ao consumidor. No ano de 2006 o Brasil era o terceiro país no mundo com o maior consumo de PET destinado à produção de garrafas, com milhões de dólares sendo gastos em sua produção, logística e marketing (DIAS; TEODÓSIO, 2006). Atualmente a principal aplicação do PET é na indústria de embalagens, com envasamento de água, refrigerantes, óleos comestíveis, entre outros, correspondendo a cerca de 71% da utilização. Outros destinos dados ao polímero são as fibras têxteis, as embalagens de medicamentos, cosméticos, etc. (BORDONALLI, 2007).
3.1.2.1 O PET e a água engarrafada
O produto alvo deste trabalho são as garrafas PET utilizadas para o envasamento de água. O envase de água pode ser feito com embalagens de diferentes materiais, formas e cores (SANTOS, 2009b). Por muitos anos o vidro foi o material mundialmente mais utilizado para este fim, com início da substituição na década de 1960 pelo PVC para água sem gás (FERRIER, 2001). Com a chegada do PET em escala comercial, o PVC foi progressivamente substituído, passando a
compor a maioria das embalagens de água engarrafada. As garrafas de vidro deram início ao comércio de águas envasadas no mundo. No Brasil, houve uma aceleração da conquista de mercado pelas águas engarrafadas quando, em 1968, foi lançado o garrafão de água de 20 litros (BREI, 2007). Com a adoção progressiva de substituição por embalagens plásticas, as garrafas de vidro foram deixando de compor este nicho de mercado. Atualmente, as embalagens de vidro são utilizadas para águas de marcas que buscam adicionar status diferenciados ao produto. Por ser um material mais caro, é utilizado por marcas que almejam agregar valor de luxo e sofisticação ao produto (SILVEIRA; ROQUETTE; OLIVEIRA, 2013). A Figura 5 apresenta o percentual de materiais, entre plástico e vidro, usados no envasamento de água, em diversos países, no ano de 1999. Já no ano de 2015 o PET representava cerca de 67% do material utilizado para águas engarrafadas nos Estados Unidos (RODWAN JR., 2016).
Figura 5: Materiais usados para envasamento de água em 1999
Fonte: adaptado de Ferrier (2001).
O mercado da água engarrafada representa o mais crescente mercado de bebidas, com tendências a se tornar a categoria de bebida embalada mais consumida no mundo em termos de volume. Diversos são os motivos que levam o consumidor a escolher a água engarrafada em detrimento da água de torneira. Esses motivos têm origens psicológicas e contextuais, passando por fatores como a conveniência, as
normas sociais (por representar status ou por parecer deselegante oferecer água de torneira), o desconhecimento dos impactos ambientais, a preocupação quanto à qualidade da água, a questão do sabor, a possibilidade de consumir água com gás, etc. (ETALE; JOBIN; SIEGRIST, 2018). O consumo global de água envazada em 2015 superou a marca de 87 bilhões de galões (cerca de 328,86 bilhões de litros), sendo que o Brasil, neste mesmo ano, foi responsável pelo consumo de 5.357,4 milhões de galões de água envasada (aproximadamente 20.279,96 milhões de litros), perfazendo-se como o quinto maior consumidor mundial deste produto (RODWAN JR., 2015). Segundo Tavares (2018), cerca de 50% da água mineral consumida é através de garrafões retornáveis de 20 litros. A Figura 6 ilustra o percentual representado pelo restante das embalagens. As embalagens a partir de 5 litros são nominadas de consumo institucional.
Figura 6: Percentual de consumo de água envasada por tamanho da embalagem
Fonte: Orsetti (2016)
3.2 Plástico e o resíduo sólido urbano
A história do resíduo sólido, popularmente tratado pelo termo “lixo”, está atrelada à história da civilização humana. Desde os primórdios, quando passamos a nos fixar em território e formar comunidades, o convívio com o resíduo sólido passou a fazer parte do cotidiano. Inicialmente eles eram mantidos nas proximidades da moradia, e, algumas vezes, eram queimados ou enterrados. Essas iniciativas, nos primeiros núcleos habitacionais, eram tomadas individualmente, ou seja, cada
morador realizava a destinação de seus descartes da forma e no local determinados por si. Os primeiros registros de gestão de resíduo sólido de forma comunitária datam de 2.000 a.C., na cidade de Mahenjo-Daro, no Vale Indu. Conforme ocorreu o crescimento das populações urbanas, houve o aumento da geração de resíduo sólido que começaram a ser depositados em locais mais distantes da cidade. Ao final do período medieval, quando surgiram epidemias relacionadas ao saneamento básico precário, houve o início da intervenção de gestores para que esses materiais passassem a ser queimados ou enterrados, de forma a minimizar os riscos para a saúde pública (PINHO, 2011).
Após a revolução industrial e com o advento da era da informação, a humanidade passou por um processo de globalização, que continua em curso, caracterizado como um fenômeno de ruptura de barreiras territoriais de caráter político, econômico, tecnológico e cultural. O mundo globalizado trouxe nova roupagem às relações de consumo, em que o indivíduo se reconhece na sociedade a partir dos produtos e serviços aos quais consome. Ademais, os padrões culturais difundidos na sociedade globalizada induzem ao consumismo exacerbado, incentivado pela dinamicidade das tendências de produtos, serviços e de estilo de vida, em conjunto com a busca constante por adaptação a estas tendências e, apoiado na obsolescência programada dos objetos (SOUZA; OLIVEIRA, 2016).
As mudanças nas tendências de compra, somadas ao crescimento populacional e a mudança da composição dos produtos, elevam as taxas de geração de resíduo sólido de forma desmedida. A gestão e disposição adequada deste resíduo sólido é buscada com a finalidade de preservação do ambiente e, principalmente, da saúde pública, para tanto, é necessário conhecer suas variáveis, as quantidades e tipologias (FRANCHETTI, 2009). A gestão de resíduo é uma ação de saneamento, o qual é definido pela Organização Mundial da Saúde – OMS como “controle de fatores que atuam sobre o meio ambiente e que exercem, ou podem exercer, efeitos prejudiciais ao bem-estar físico, mental ou social do homem” (LUCKE, 2012). Considerando que a grande maioria da população vive em centros urbanos (UNITED NATIONS, 2014), de forma progressivamente adensada, a gestão do resíduo sólido e, consequentemente, do saneamento, torna-se um grande desafio para os gestores públicos. Segundo Gunther (2008) o resíduo sólido cuja responsabilidade de gestão
