Ao entrarmos em 2022, uma das principais preocupações mundiais é a mudança climática. É amplamente aceito que um dos maiores contribuintes para as mudanças climáticas adversas é a queima de combustíveis fósseis – a queima de combustíveis fósseis, como carvão ou petróleo, leva à liberação de grandes quantidades de dióxido de carbono na atmosfera, retendo calor e causando o aquecimento global.
Os plásticos, material onipresente em produtos que vão desde sacolas de supermercado até para-choques de carros e roupas, são tradicionalmente feitos de polímeros sintéticos derivados do petróleo. Os blocos de construção desses polímeros são obtidos diretamente do refino de petróleo bruto ou sintetizados a partir de produtos de refino. Estima-se que os processos de fabricação de plástico consumam 8–10% do suprimento global de petróleo, com previsão de que esse número dobre até 2040.
A produção de petroquímicos e plásticos tradicionais ainda depende totalmente do petróleo, e esse recurso não renovável está sendo rapidamente esgotado do planeta Terra. O problema com os plásticos é, portanto, múltiplo: a produção padrão de plástico deve eventualmente cessar devido à escassez de recursos; esse método de produção danifica nosso ecossistema, e muitos produtos plásticos não são reutilizáveis, criando quantidades extraordinárias de resíduos e causando mais danos por não serem descartados ou reciclados adequadamente.
O cidadão comum pode reduzir sua "pegada ecológica" e ajudar o meio ambiente evitando plásticos de uso único e descartáveis, reduzindo o desperdício de embalagens e reciclando de forma responsável. Os fabricantes podem igualmente melhorar sua "pegada ecológica" escolhendo uma fonte alternativa ao petróleo ao desenvolver plásticos, o que implica selecionar biopolímeros em vez de seus equivalentes sintéticos.
Embora o termo "biopolímeros" seja às vezes usado para descrever polímeros biodegradáveis ou biocompatíveis (independentemente da origem), neste blog usamos este termo para nos referir apenas a polímeros de origem biológica, ou seja, polímeros criados a partir de biomassa. Eles são gerados a partir de fontes renováveis, que também fixam o CO2 da atmosfera e diminuem as emissões de gases de efeito estufa. Muitos biopolímeros também são biodegradáveis, proporcionando maior flexibilidade no descarte de produtos feitos com eles e permitindo a reciclagem.
Tipos de biopolímeros
Existem três classes principais de biopolímeros, separadas por sua fonte e método de produção:
- Classe A: Polímeros naturais obtidos diretamente da biomassa, como amido, celulose, proteínas, aminoácidos e derivados
- Classe B: Polímeros que são biossintetizados usando microrganismos e plantas, ou preparados diretamente a partir de monômeros que são predominantemente biossintetizados, como polihidroxialcanoatos (PHAs) e ácido polilático (PLA)
- Classe C: Polímeros convencionalmente à base de petróleo preparados a partir de monômeros alternativos de origem biológica, como polietileno e tereftalato de polietileno (PET)
Cada classe de biopolímero é adequada para diferentes aplicações comerciais, sejam elas materiais de embalagem, agricultura ou biomateriais para cirurgia:
- Os polímeros das classes A e B são todos biodegradáveis e quase todos de base biológica, mas possuem propriedades inferiores em comparação com os plásticos à base de petróleo, por isso são frequentemente usados em combinação com cargas de reforço ou modificadores de impacto
- Os polímeros da classe C são estruturalmente semelhantes aos plásticos à base de petróleo, mas, em sua maioria, não são biodegradáveis e, portanto, compartilham os mesmos problemas de descarte e reciclagem
O desafio para o aumento da adoção de biopolímeros é o custo. Iniciativas voltadas para melhorar o rendimento da fermentação e a eficiência, ou integrar a produção de biopolímeros em fábricas de alimentos ou instalações com fluxos de resíduos orgânicos, estão tentando reduzir os altos custos de fabricação, mas este continua sendo um obstáculo fundamental.
Para que os biopolímeros são usados atualmente?
Os bioplásticos comerciais têm sido usados principalmente em embalagens (Tabela 1). O amido e o PLA são os bioplásticos mais fabricados, muito provavelmente devido aos seus custos mais baixos. Os PHAs, por outro lado, têm altos custos de produção e, portanto, têm sido fabricados em quantidades muito menores.
Tabela 1. Produção e aplicações dos principais biopolímeros comerciais
É a tendência do momento: PlantBottle™ da Coca-Cola
A inovação sustentável em biopolímeros tem se desenvolvido nos bastidores há décadas, mas esses avanços raramente ganham destaque ou são vistos pelo público até que grandes empresas anunciem um novo produto.
No verão de 2015, a Coca-Cola Company revelou sua PlantBottle™ — a primeira garrafa plástica do mundo feita inteiramente de recursos renováveis. Essas garrafas têm a mesma aparência, função e capacidade de reciclagem das feitas de plástico tradicional, mas causam um impacto significativamente menor ao planeta por não utilizarem petróleo. Anúncios como este são encorajadores para o desenvolvimento contínuo de biopolímeros e sua adoção em produtos convencionais em todo o mundo.
Mitos e verdades sobre biopolímeros
A percepção pública sobre os biopolímeros também é importante para a implementação mais ampla desses produtos; embora os grandes benefícios dessas alternativas sustentáveis aos plásticos tradicionais sejam geralmente reconhecidos, eles também têm sido alvo de críticas. Algumas dessas críticas surgiram compreensivelmente de equívocos ou confusões, mas outras surgiram do nada — a Tabela 2 apresenta nossas opiniões sobre alguns dos tópicos mais discutidos.
Tabela 2. Mitos e verdades sobre biopolímeros.
PBAT = adipato tereftalato de polibutileno; PBS = succinato de polibutileno; PLA = ácido polilático.
O cenário da pesquisa em biopolímeros
A pesquisa em biopolímeros tem sido uma tendência nos últimos anos e foi escolhida como uma das dez principais tecnologias emergentes de 2019. A pesquisa e a inovação que levaram a isso vêm ocorrendo nas últimas duas décadas, como visto na CAS Content Collection™ (Figura 1), respondendo constantemente às flutuações nos preços do petróleo e ao movimento geral para aumentar a sustentabilidade e combater as mudanças climáticas. Os volumes de publicações em periódicos e patentes começaram a subir lentamente, mas aceleraram em um ritmo semelhante a partir de 2009. Por volta de 2014, o crescimento no volume de publicações de patentes desacelerou consideravelmente, em contraste com o forte aumento no número de publicações em periódicos até 2020.
Como os biopolímeros são desenvolvidos principalmente como alternativas renováveis aos plásticos de origem fóssil, aumentos substanciais nos preços destes últimos aumentariam a competitividade dos biopolímeros, além de impulsionar o entusiasmo e a confiança entre pesquisadores e inventores. Os preços do plástico estão fortemente ligados aos preços do petróleo, que tiveram um crescimento substancial desde meados dos anos 2000 e um pico acentuado sem precedentes em 2008, o que pode explicar o ponto de inflexão, particularmente visível na curva de número de publicações de patentes por volta de 2008. Os preços do petróleo despencaram após 2014, tornando os biopolímeros relativamente mais caros novamente, presumivelmente desencorajando inventores e fazendo com que o volume de publicações de patentes se estabilizasse exatamente no mesmo ano.
Leia nosso Relatório de Insights da CAS para saber mais sobre as vantagens, limitações e popularidade das diferentes classes de biopolímeros, e como o interesse em pesquisa e desenvolvimento nessas alternativas ao plástico tradicional mudou nas últimas duas décadas.
