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Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
Cloreto de Vinilo e PVC
2013/2014
Armando Sousa João Bastos
Equipa 7:
Supervisor: João Bastos Monitor: António Silva
Estudantes & Autores:
Ana Pereira, [email protected] Celina Fernandes, [email protected]
Beatriz Pedroso, [email protected] Daniela Silva, [email protected]
Catarina Andrade, [email protected] Emanuel Sampaio, [email protected]
Catarina Rebelo, [email protected]
O Cloreto de Vinilo e o PVC 1/28
Resumo
Ao longo deste relatório o tema deste projeto será aprofundado de forma concisa e
completa, tendo em conta as pesquisas e estudos realizados acerca do Cloreto de Vinilo e do
PVC. Este relatório irá começar com a abordagem ao processo de formação do cloreto de
vinilo (monómero que dá origem ao polímero PVC), prosseguindo com a explicação dos
processos de formação do PVC. De seguida serão expostas as diversas aplicações que o
PVC pode ter na sociedade atual, desta forma será descrito o impacto que este termoplástico
tem nos mercados mundiais, nacionais, nas sociedades e no ambiente.
Palavras-Chave
Cloreto de Vinilo; Monómero; PVC; Polímero; Termoplástico.
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Abstract
Throughout this report the theme of this project will be concise and complete in depth,
taking into account the research and studies about the vinyl chloride and PVC. This report will
start with the approach to the process of formation of vinyl chloride (monomer that gives rise
to the PVC polymer), continuing with the explanation of the formation processes of PVC. Then
will be exhibited the various applications that PVC can have in current society, thus will be
described in the impact this thermoplastic has on world markets, national societies, and the
environment.
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Agradecimentos
Para a elaboração deste trabalho foi essencial a colaboração de várias entidades. Deste
modo, agradecemos desde já ao monitor António Carvalho bem como ao supervisor João
Bastos, que estiveram sempre dispostos a ajudar nas tarefas propostas ao grupo e a todas
as questões que eventualmente surgiram ao longo da realização deste projeto.
Agradecemos também ao coordenador da Semana do Projeto FEUP, Armando Sousa, e
a todas as entidades envolvidas, pelos conhecimentos transmitidos nas palestras que
decorreram e que nos enriqueceram para futuro uso pessoal e académico.
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Índice Lista de figuras .................................................................................................................... 5
Lista de Tabelas .................................................................................................................. 5
Glossário.............................................................................................................................. 6
1. Introdução ........................................................................................................................ 7
2. A produção do Cloreto de Vinilo ..................................................................................... 8
2.1. Matérias-primas .................................................................................................... 8
2.1.1. Cloro ................................................................................................................... 8
2.1.2. Eteno .................................................................................................................. 8
2.2. Processos Alternativos para a formação de Cloreto de Vinilo............................. 8
2.2.1 Cloração direta do etileno ................................................................................... 8
2.2.2 Hidrocloração do acetileno ................................................................................. 8
2.2.3 De-hidrocloração do dicloroetano obtido por cloração de etileno ..................... 9
2.2.4 De-hidrocloração do dicloroetano obtido por oxi-hidrocloração de etileno ....... 9
3. Processo de formação do Policloreto de Vinilo ............................................................ 10
3.1. Processo de polimerização do cloreto de vinilo por suspensão ........................ 10
3.1.1. Componentes da Receita de Polimerização ................................................... 11
3.1.2. Mecanismo de formação de partículas ........................................................... 12
3.2. Polimerização do Cloreto de Vinilo em Emulsão ............................................... 12
3.2.1. Processo Industrial de Produção .................................................................... 13
3.2.2. Componentes da Receita de Polimerização ................................................... 14
3.2.3. Mecanismo de Formação de Partículas .......................................................... 14
3.3. Polimerização do Cloreto de Vinilo em Massa................................................... 15
3.4. Processo de Polimerização do Cloreto de Vinilo em Solução ........................... 16
3.4.1.Processo de aditivação ..................................................................................... 17
4. Vantagens e aplicações do PVC .................................................................................. 18
5. Mercados Mundiais do PVC ......................................................................................... 20
6. Problemas da Indústria do PVC.................................................................................... 22
7. Indústria do PVC em Portugal ...................................................................................... 24
8. Conclusões .................................................................................................................... 26
9. Referências bibliográficas ............................................................................................. 27
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Lista de figuras
Figura 1: Representação esquemática do processo de polimerização em
suspensão.(Adaptado de CMAI (2000). World vinyls analysis)……………….………………..11
Figura 2: Representação esquemática do processo de polimerização em emulsão.
(Adaptado de CMAI (2000). World vinyls analysis)…………………………………………….…13
Figura 3: Representação esquemática do processo de polimerização em massa.
(Adaptado de CMAI (2000). World vinyls analysis)…………...................……………..………15
Figura 4: Representação esquemática dos processos de polimerização em solução.
Adaptado de Nass, L. I.; Heiberger, C. A. (editores) (1986). Encyclopedia of PVC – Volume 1:
Resin manufactures and properties…………......…………………………………………….….16
Figura 5 - Distribuição do consumo do PVC em 2011 pelos segmentos dos
mercados………………………………………………………………………………………….…19
Figura 6 - Evolução do mercado do PVC nos EUA e no mundo [d]………………….......20
Figura 7 - O consumo de PVC no ano 2010 dividido por regiões (Kunststoffe,
2010)…………………………………………………………………………………………….……21
Figura 8 – Importações de Cloreto de vinilo em Portugal……………….…………………24
Figura 9 - Exportações de cloreto de vinilo em Portugal ……………………………....….25
Lista de Tabelas
Tabela 1 - Etapas na formação de grãos de PVC (suspensão) ………………………….12
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Glossário
Polímeros: são materiais que podem ser de origem natural, artificial ou sintética e
ainda de natureza orgânica ou inorgânica. Estes são constituídos por macromoléculas que
por sua vez se tratam da repetição de pequenas unidades. [e]
Monómeros: são a matéria-prima para a obtenção dos polímeros. Estes são uma
molécula simples capaz de reagir por pelo menos duas das suas terminações, sendo que em
condições propícias se origina a unidade de repetição das cadeias que originam os polímeros.
No caso do PVC o monómero é o Cloreto de Vinilo. [e]
Polimerização: conjunto de reações químicas que conduzem os monómeros a reagir
e formar polímeros. [e]
O Cloreto de Vinilo e o PVC 7/28
1. Introdução
Ao longo do tempo, os plásticos transformaram-se de curiosidades de laboratório para
itens de produção industrial que, em pouco tempo, alcançaram o reconhecimento mundial
devido às suas vastas aplicações e caraterísticas desejáveis. Esta evolução foi possível a
partir da intensa investigação científica neste campo que permitiu uma compreensão
detalhada dos fenómenos químicos envolvidos. Dos materiais plásticos destaca-se o PVC,
um dos materiais mais consumidos a nível mundial e o objeto de estudo deste trabalho.
É a partir do cloreto de vinilo que, através de certas reações, o PVC é formado. O
cloreto de vinilo (monómero do PVC), por sua vez, pode ser formado através de várias
reações químicas sendo que a escolha dessas mesmas reações na sua formação é feita
tendo em conta a comparação do lucro bruto calculado previamente para cada uma.
O PVC foi pela primeira vez sintetizado em 1835 pelo químico Victor Regnault, no
entanto, só em 1932 foi descoberto o processo que permitia que o PVC rígido pudesse ser
plastificado, pelo desenvolvimento de estabilizadores e compostos apropriados que
conduziram ao sucesso comercial deste produto. A expansão industrial do PVC só ocorreu
depois da deflagração da segunda guerra mundial, consequência da perda das plantações
de borracha natural.[a]
Hoje em dia, o PVC é o segundo termoplástico mais consumido em todo o mundo e é
utilizado nos mais diversos segmentos de mercado, mostrando uma excelente relação custo-
benefício nas suas aplicações e confrontando-se com materiais concorrentes como a
madeira, metais e cerâmicas. As características deste polímero permitem que este seja
utilizado nas mais variadas áreas, desde a indústria, medicina, construção, decoração, entre
outros setores.
Por outro lado, o PVC apresenta também uma vertente negativa, isto é, por ser um
plástico muito resistente às condições ambientais demora anos a deteriorar-se para além de
que durante a sua produção ocorrem reações que geram toxinas altamente nocivas, capazes
de provocar perigosas doenças nos humanos.
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2. A produção do Cloreto de Vinilo
2.1. Matérias-primas
2.1.1. Cloro
A produção de Cloro é feita por meio da eletrólise do Cloreto de Sódio (NaCl) em meio
aquoso.[d]
2 𝑁𝑎𝐶𝑙 + 𝐻2𝑂 → 2 𝑁𝑎𝑂𝐻 + 𝐶𝑙2 + 𝐻2
2.1.2. Eteno
O eteno é obtido por meio de processos convencionais da indústria petroquímica a
partir de petróleo, gás natural ou etanol.
Frações destas matérias-primas são ricas em hidrocarbonetos leves, os quais são
convertidos em eteno por processos de craqueamento, onde ocorre desidrogenação e quebra
das moléculas de hidrocarbonetos saturados.[d]
2.2. Processos Alternativos para a formação de Cloreto de Vinilo
As reações químicas podem ser consideradas alternativas viáveis para a produção de
Cloreto de Vinilo são:
2.2.1 Cloração direta do etileno
Ocorre espontaneamente a algumas centenas de graus centígrados, sendo que a sua
seletividade baixa o impede de controlar a ocorrência de outras reações, o que dá origem à
produção de subprodutos indesejados, especialmente de dicloroetileno.[f]
𝐶2𝐻4 + 𝐶𝑙2 → 𝐶2𝐻3𝐶𝑙 + 𝐻𝐶𝑙 (1)
2.2.2 Hidrocloração do acetileno
Com esta reação exotérmica, a partir do acetileno, consegue-se elevada conversão e
seletividade a 150 ºC na presença de um catalisador de cloreto de mercúrio (HgCl2)
impregnado em carvão ativado. Nestas condições é possível converter 98% do acetileno em
cloreto de vinilo - C2H3Cl. [f]
𝐶2𝐻2 + 𝐻𝐶𝑙 → 𝐶2𝐻3𝐶𝑙 (2)
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2.2.3 De-hidrocloração do dicloroetano obtido por cloração de etileno
Esta reação tem a vantagem de permitir melhor seletividade para o produto desejado,
na medida em que a conversão do etileno em 1,2-dicloroetano é cerca de 98% a 90 ºC se
estiver presente um catalisador de cloreto de ferro. O 1,2-dicloroetano intermédio é
convertido, por fim, em cloreto de vinilo final através da reação de de-hidrocloração que tem
um rendimento de conversão de 65%.[f]
𝐶2𝐻4 + 𝐶𝑙2 → 𝐶2𝐻4𝐶𝑙2
𝐶2𝐻4𝐶𝑙2 → 𝐶2𝐻3𝐶𝑙 + 𝐻𝐶𝑙
_____________________________________
𝐶2𝐻4 + 𝐶𝑙2 → 𝐶2𝐻3𝐶𝑙 + 𝐻𝐶𝑙 (3)
2.2.4 De-hidrocloração do dicloroetano obtido por oxi-hidrocloração de
etileno
Na reação de oxi-hidrocloração do etileno é produzido 1,2-dicloroetano que, por sua
vez, sofre uma de-hidrocloração por efeito térmico. O cloro necessário à ocorrência desta
reação provém do HCl. A reação liberta grandes quantidades de energia (exotérmica) e o
rendimento da conversão do etileno em 1,2-dicloroetano é cerca de 95% a 250 ºC na
presença de um catalisador de coreto de cobre. [f]
𝐶2𝐻4 + 2𝐻𝐶𝑙 + 1/2𝑂2 → 𝐶2𝐻4𝐶𝑙2 + 𝐻2𝑂
𝐶2𝐻4𝐶𝑙2 → 𝐶2𝐻3𝐶𝑙 + 𝐻𝐶𝑙
______________________________________
𝐶2𝐻4 + 𝐻𝐶𝑙 +1
2 𝑂2 → 𝐶2𝐻3𝐶𝑙 + 𝐻2𝑂
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3. Processo de formação do Policloreto de Vinilo
A produção de Policloreto de Vinilo (PVC) é feita a partir, principalmente, de quatro
processos:
- Suspensão;
- Emulsão;
- Massa;
- Solução.
A técnica em Suspensão, que é feita em fase aquosa, é usada em cerca de 80% da
produção mundial, sendo seguida pelos 12% da Emulsão e em terceiro lugar, com 8% da
produção mundial, está o processo em Massa.[g]
3.1. Processo de polimerização do cloreto de vinilo por suspensão
Trata-se de um método que é utilizado em larga escala a nível industrial para a obtenção
de PVC. A água em conjunto com o cloreto de vinilo (após a adição deste) leva a que este
fique disperso em gotículas devido à forte agitação a que são sujeitos estes dois
componentes. Pala além destes são usados agentes de suspensão que vão auxiliar à
estabilização dessas gotículas. Existem ainda outros componentes a serem adicionados à
“receita” como iniciadores consoante o fim pretendido.
A fase dispersante do sistema reacional usada neste método é a água. Este processo
de polimerização dá se dentro das gotículas do monómero formadas sobre a água, sendo
que a dispersão é estabilizada com os agentes de suspensão. É ainda usado um iniciador
solúvel que origina radicais livres. Inicialmente é removido todo o oxigénio do reator (uma vez
que tem efeitos adversos no processo de polimerização, levando ao aumento do tempo de
reação e afeta as propriedades do produto final) ou, é criada uma atmosfera inerte, sem
efeitos hostis, à base de azoto dentro do reator. Após a criação deste meio, faz-se a carga
do monómero e o aquecimento do reator com vapor sob pressão e são colocados os restantes
componentes da receita de polimerização. Esta reação é altamente exotérmica sendo que a
capacidade de remoção do calor do meio reacional é geralmente o fator limitante para a
redução dos tempos de reação. Uma vez que há o aumento dos volumes do reator, a remoção
do calor do meio é ainda mais complicado e a única solução é o arrefecimento do reator com
água gelada que é iniciado com o começo da reação. Quando a conversão atinge a faixa
entre os 75% e os 95% a reação para e o monómero que resta é recuperado.
O monómero é recuperado ao submeter o polímero obtido na forma de lama por um
processo de stripping no qual o Cloreto de Vinilo restante é extraído por meio da aplicação
de vácuo e temperatura, tanto em reatores comuns como em torres. Em ambos a lama é
submetida a contracorrente de vapor sob pressão. Assim, a lama passa por um processo de
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concentração via centrifugação, e a torta húmida resultante é seca em secadores de leito
fluidizado.
A resina seca é, por fim, peneirada para retenção de partículas extremamente
grosseiras e armazenada em silos.[d]
3.1.1. Componentes da Receita de Polimerização
Esta receita resume as condições da mistura reacional quer no tipo e quantidade de
matérias-primas, quer nas condições de operação (temperatura, velocidade, agitação) e
conversão final requerida.
Água: trata-se do meio fundamental da reação (é a fase contínua ou meio dispersante),
na qual há a dispersão de gotículas do cloreto de Vinilo. Esta confere à mistura reacional a
elevada capacidade de transferência de calor e ainda controlo sobre a viscosidade da
suspensão.
Agentes de suspensão: são usados como controlo da distribuição granulométrica e
morfologia das partículas. Existem os agentes primários e os secundários, os primeiros têm
como principal função o controlo de distribuição de tamanho de partículas. Já os agentes
secundários, devido à sua natureza interferem na tipologia da superfície das partículas em
formação controlando, então, a porosidade de grãos de modo a que haja uma boa remoção
do monómero residual e que haja uma boa absorção de aditivos.
Iniciadores: a sua decomposição origina radicais livres, que ao reagir com o cloreto de
Vinilo, dão início à reação de polimerização.
Agitadores: estes permitem o controlo da morfologia e granulometria, mistura e
transferência de calor entre fases. Este é um sistema importante uma vez que permite a
Figura 1: Representação esquemática do processo de polimerização em suspensão. (Adaptado de CMAI (2000). World vinyls analysis)
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dispersão do cloreto de vinilo em gotículas na fase aquosa e promove a transferência de
calor.
Temperatura: condiciona o peso molecular médio do produto final assim como a
morfologia de grãos.
Conversão: condiciona a definição da morfologia das partículas finais assim com a
produtividade reacional.
3.1.2. Mecanismo de formação de partículas
Com o início da reação as moléculas de polímero começam apressadamente a precipitar
acabando por originar uma nova fase dentro das gotículas do monómero. As partículas de
PVC são então o resultado da formação e crescimento de Micro-Domínios que se juntam e
formam Domínios de maiores dimensões. Ao atingir este ponto cessa a formação de Micro-
Domínios e há apenas o crescimento de Domínios que originam as Partículas Primárias. Com
o avanço da polimerização há maior contacto inter-particulas o que leva à passagem das
Partículas Primárias a Aglomerados. Estes últimos vão crescer e juntar a novas Partículas
Primárias levando ao aumento da sua dimensão e complexidade. Por fim dá-se o
esgotamento da fase do monómero em que os Aglomeradores aumentam de tamanho e
originam o grão final de PVC.[g]
3.2. Polimerização do Cloreto de Vinilo em Emulsão
Esta é a técnica mais antiga de obtenção do PVC. Tal como na técnica de Suspensão a
água é usada como meio dispersante. No final obtém-se uma mistura coloidal de partículas
Tabela 1 - Etapas na formação de grãos de PVC (suspensão)[e]
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de PVC em água com diâmetro variável. Após um rápido processo de secagem é obtido um
pó que pode conter Aglomerados de partículas. O produto final é misturado com plastificantes
dando origem a uma dispersão designada por Pasta.
O tipo e concentração de tensioativos (substâncias com a capacidade de diminuir a
tensão superficial da água e auxiliam na formação de emulsões) usados na emulsão
desempenham um papel fundamental na estabilização de partículas de polímero assim como
as propriedades do produto final.
3.2.1. Processo Industrial de Produção
Existem três tipos de processos de Emulsão: descontínuos, semi-contínuos e contínuos,
no entanto os semi-contínuos tratam-se do processo mais usado a nível industrial devido à
versatilidade no controlo de velocidade de reação, distribuição granulométrica, composição
final do polímero e estabilidade coloidal. Após se atingir um determinado ponto de conversão
surgem novas cargas de agentes e monómero que são controladas de forma a obter o
produto final desejado.
Após esta fase o polímero que se encontra disperso na água e estabilizado com
emulsionante. De seguida é descarregado para um tanque após a desintegração de
aglomerados num moinho mecânico. Do tanque de descarga, o emulsionante/látex é enviado
para a instalação de desabsorção onde o teor de Cloreto de Vinilo que não reduziu é reduzido
devido ao contacto com vapor de água saturada num prato perfurado.
Essa dessorção ocorre num atomizador para a formação de pequenas gotículas
dispersas que vão entrar em contacto com uma atmosfera a uma temperatura de 150ºC.
Figura 2: Representação esquemática do processo de polimerização em emulsão. (Adaptado de CMAI (2000). World vinyls analysis) [e]
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Para que haja uma distribuição granulométrica regular do PVC seco e destruir os
Aglomerados são usados moinhos. O seu envio dá-se de seguida por transporte pneumático
para embalagem, isto a baixas velocidades de agitação.
3.2.2. Componentes da Receita de Polimerização
Água: é a fase dispersante/contínua em que o monómero é disperso em pequenas
gotículas.
Emulsionantes: atuam na estabilização das partículas de polímero, definição da
distribuição de tamanhos de partícula e propriedades finais do produto. São usados
tensioativos.
Iniciadores: são usados na formação de radicais livres que ao reagir com o monómero
de cloreto de Vinilo iniciam a polimerização. Geralmente são usados iniciadores solúveis em
água.
Agitação: é fundamental na transferência de calor e massa entre fases e estabilização
coloidal.
Temperatura: condiciona o peso molecular médio do polímero.
“Semente”: látex com tamanho da partícula previamente definido, é introduzido no início
da polimerização para produção de partículas de maior dimensão.
3.2.3. Mecanismo de Formação de Partículas
Os emulsionantes usados neste processo acabam por se comportar como eletrólitos, uma
vez que são carregados eletricamente, levando ao aumento da condutividade do meio
juntamente com a sua concentração. A partir de determinado valor de concentração de
emulsionante a condutividade estabiliza e nesta fase é possível observar a formação de
agregados moleculares do emulsionante. [g ]
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3.3. Polimerização do Cloreto de Vinilo em Massa
Este processo de polimerização está atualmente em desuso. No processo de formação o
cloreto de vinilo é polimerizado com a adição de 0,8% de peróxido de benzoílo num cilindro
rotativo contendo bolas de aço durante 17 horas a 58ºC. Não são usados solventes nem água
como meio de remoção de calor, ou seja é algo muito complicado visto que a reação é
altamente exotérmica. No entanto o produto deste processo apresenta um alto grau de
pureza.
A polimerização em massa do cloreto de vinilo é heterogénea pois o polímero é insolúvel
no monómero. A reação é auto catalisada pela presença do polímero sólido. O oxigénio tem
um efeito inibidor sobre a reação.
Esferas de aço facilitam a remoção do calor gerado, mas as dificuldades de controlo da
reação, principalmente do tamanho das partículas do polímero, tornaram o processo pouco
atraente. Inicialmente o cloreto de vinilo é convertido até 15% enquanto na segunda fase a
conversão atinge os 85%. Esta segunda fase permite que haja o controlo do tamanho de
partículas na primeira fase e haja controlo sob o peso molecular na segunda.
O produto final é caracterizado pelo alto grau de pureza e pela transparência e
estabilidade térmica.[d]
Figura 3: Representação esquemática do processo de polimerização em massa. (Adaptado de CMAI (2000). World vinyls analysis)[d]
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3.4. Processo de Polimerização do Cloreto de Vinilo em Solução
Este processo é empregado de maneira bastante limitada para o PVC por isso é só usado
para a produção de alguns polímeros destinados a tintas e vernizes.
O solvente geralmente empregado é o n-butano em sistemas dotados de reatores
individuais ou múltiplos. Em sistemas de reatores únicos o solvente, o comonómero e os
iniciadores são adicionados continuamente com controlo de viscosidade da solução. Já nos
sistemas de reatores múltiplos, tanto o cloreto de vinilo como o solvente podem der
adicionados de maneira incremental, limitando a distribuição de composição do copolímero.
O uso de outo solvente como cetonas alifáticas ou halogenados possibilita a redução da
pressão do sistema permitindo a transferência de cadeia do polímero para o solvente, sendo
que essa taxa é o fator determinante da temperatura de polimerização.
Figura 4: Representação esquemática dos processos de polimerização em solução. (Adaptado de Nass, L. I.; Heiberger, C. A. (editores) (1986). Encyclopedia of PVC – Volume 1:
Resin manufactures and properties.
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3.4.1.Processo de aditivação
O processo de aditivação e mistura de outros compostos é normalmente designado por
“Formulação” e o polímero formulado, resultante, é habitualmente designado por “Composto”.
Numa formulação típica de base de PVC são utilizados:
PVC: polímero base selecionado de acordo com o processo de fabrico.
Lubrificante: melhora o escoamento durante o processamento do polímero. Podem
ser externos (se impedirem a aderência do PVC às partes metálicas do equipamento) ou
internos quando reduzem a fricção entre as partículas primárias no decorrer do processo de
fusão.
Plastificante: confere flexibilidade ao PVC. São compostos com uma solubilidade
semelhante ao do polímero.
Modificador de impacto: destinam-se à melhoria das propriedades finais e ao tipo
de acabamento.
Carga: têm como objetivo principal a redução do custo (substituição do polímero),
embora isso leve a alterações de propriedades mecânicas como a rigidez e a resistência à
abrasão e compressão.
Estabilizante: têm como função a melhoria da estabilidade térmica. São altamente
reativos que substituem os grupos clorados instáveis resultantes dos erros estruturais na
macromolécula. Também auxiliam à neutralização do ácido clorídrico, prevenindo a oxidação
ao promover a saturação de cadeias.
Outros aditivos: pigmentos, anti-estáticos, anti-oxidantes, biocidas. [e]
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4. Vantagens e aplicações do PVC
O PVC é um termoplástico tenaz e rígido, que tem a capacidade de tornar-se flexível
e elástico mediante a adição de plastificantes. É pouco combustível, resistente a ácidos e
bases e a 70/80 ºC adquire plasticidade e flexibilidade e nesse estado pode-se moldar, soldar
e colar sem dificuldade.
Por outro lado, apresenta alta durabilidade, bom isolamento térmico (o que impede
transferências de energia acentuadas permitindo assim manter a temperatura estável de um
sistema), isolamento acústico, grande resistência mecânica e resistência à corrosão, alta
vedação e isenção de manutenção, sendo ainda um material reciclável. O PVC plastificado
contém como plastificantes ésteres de elevado ponto de ebulição, o que permite que este
possa ser tenaz como o couro ou elástico como a borracha, e resistente às intempéries e à
abrasão. Todas estas características vantajosas apresentadas tornam a utilização do
policloreto de vinilo propícia e eficaz em diversas áreas.[e]
Sendo assim, os compostos de PVC são utilizados no fabrico de uma série de
produtos, tais como:
Produtos médico-hospitalares: embalagens para medicamentos, bolsas de
sangue (sendo o material que melhor conserva o sangue), tubos para transfusão
e hemodiálise e artigos cirúrgicos;
Produtos destinados à construção civil: pisos, revestimento de paredes,
calhas, janelas, portas, esquadrias, recobrimento de fios, cabos elétricos,
divisórias, sistemas de irrigação, redes subterrâneas, filtros para poços e minas,
redes de drenagem agrícola, estradas, redes de saneamento e de distribuição de
água potável (tubos de canalização), revestimento de piscinas, túneis e tetos;
Embalagens: frascos para acondicionar cosméticos, produtos domésticos e
detergentes, garrafas, embalagens para conservação de alimentos e alguns
artigos escolares plásticos;
Decoração e vestuário: móveis de exterior, roupa, calçado, malas, couro
sintético, fibras, vernizes e pequenos acessórios plásticos;
Estruturas de computadores: peças técnicas destinadas à indústria eletrónica.
O Cloreto de Vinilo e o PVC 19/28
Figura 5 - Distribuição do consumo do PVC em 2011 pelos segmentos dos mercados []
Setores automóvel, agricultura, calçado e outros 25%
Setor elétrico 8,3%
Construção 55,5%
Embalagens 11,3%
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5. Mercados Mundiais do PVC
O PVC é o segundo termoplástico mais consumido em todo o mundo e estima-se que
0,25% do suprimento mundial de gás e petróleo são consumidos na produção do PVC.
“Embora a comercialização do PVC se tivesse iniciado em 1931, o seu
desenvolvimento industrial ocorreu principalmente depois da deflagração da segunda Guerra
Mundial, quase em simultâneo nos EUA e Alemanha, fazendo deste polímero parte de um
grupo de polímeros promovidos pela própria guerra”. (1)
Na década de 60 foram feitos melhoramentos aos processos da produção do PVC,
resultante da substituição do acetileno por etileno e devido à introdução do processo de
polimerização por suspensão, isto levou ao aumento do consumo do PVC registado na figura
6.
Em 1974 foi detetada uma incidência anormal de um tipo de cancro no fígado em
operadores de fábricas de PVC, normalmente ligados a tarefas nas quais estavam expostos
a grande a elevadas concentrações do monómero. Para além do problema grave relacionado
com a toxicidade do cloreto de vinilo a indústria de PVC viu-se confrontada, nos anos 70, com
os choques petrolíferos de 1973 e 1979, que forçaram os programas de produção de PVC a
brutas reduções de custos e, consequentemente, ao desenvolvimento de processos de
elevada produtividade a baixo custo.
Ainda decorrente dos problemas económicos na década de 80, assiste-se a uma
reorganização de vários produtores de PVC, com o fecho de fábricas mais antigas e o
aparecimento de grandes fabricantes.
A demanda mundial desta resina foi superior a 35 milhões de toneladas no ano de
2005, sendo a capacidade mundial de produção de resinas de PVC estimada em cerca de 36
milhões de toneladas por ano. Dessa demanda total, 21% foram consumidos na América do
Norte (principalmente nos Estados Unidos), 20% na China, 18% nos países da Europa
Ocidental, 5% no Japão, 2% no Brasil e 34 nos restantes países. [d]
Figura 6 - Evolução do mercado do PVC nos EUA e no mundo [d]
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Depois da queda no mercado em 2008, cerca de 8%, e em 2009, outros 2,5%, devido
à crise mundial, a demanda do PVC reverte esta tendência voltando a crescer 10% em 2010.
Neste ano produziram-se cerca de 34,8 milhões de toneladas, número perto do recorde que
ocorreu no ano 2007 com cerca 35,4 milhões de toneladas. No gráfico seguinte é possível
ver o consumo de PVC no ano 2010 dividido por regiões:
Figura 7 - O consumo de PVC no ano 2010 dividido por regiões (Kunststoffe, 2010) [o]
Por outro lado, segundo a GBI Research(1) a procura global de PVC passou de
22 200 000 toneladas em 2000 para cerca 32 310 000 em 2011. Esta procura tem tendência
a crescer em média anual de 4,9% entre 2011 e 2020 ano em que deverá atingir 49 534 145
toneladas. [i]
Ásia 48,0% America do Norte 14,1% Médio Oriente 5,4%
Europa 6,7% Outros 15,8%
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6. Problemas da Indústria do PVC
O PVC é um material que é abundantemente utilizado na indústria mas que acarreta
uma série de problemas para a sociedade e para o ambiente. É um plástico que não é
inteiramente composto por petróleo, contendo também compostos que são os reais
causadores dos problemas deste material, isto é, este material contém aproximadamente
57% de cloro que depois é misturado com etileno.
Não obstante, o PVC torna-se potencialmente prejudicial, dado que durante todo o seu
processo de produção ocorrem reações químicas das quais são oriundos subprodutos
nocivos. [J]
De acordo com o artigo da mestre em Arquitetura Sustentável pela Faculdade de
Arquitetura e Urbanismo da Universidade de São Paulo (FAU-USP), Daniela Corcuera, as
substâncias nocivas geradas ao longo de dois processos de fabrico do PVC (na produção do
gás cloro por eletrólise e na combinação do cloro com o etileno para produzir etileno
dicloretado) são, principalmente as dioxinas, os furanos e PCBs (Bifenilos Policlorados que
resultam da adição de átomos de cloro ao bifenilo), conhecidos como compostos
organoclorados, isto é, compostos orgânicos que contêm pelo menos um átomo de cloro
ligado covalentemente.
Todas estas substâncias, em especial as dioxinas (que são as substâncias químicas
mais tóxicas conhecidas atualmente), permanecem no meio ambiente durante muito tempo
(resitindo à degradação natural), são biocumulativas, ou seja, penetram nos tecidos e são
tóxicas, sendo potenciais causadores de cancro, de disfunção no sistema endócrino, de
lesões no cérebro e de muitas outras complicações para a saúde humana.
Para além disso, é considerado, de todos os plasticos utilizados, o mais problemático
para o ambiente, uma vez que é um dos mais resistente à degradação (em condições normais
demora cerca de 400 a 500 anos a degradar-se) e a sua combustão gera dioxinas capazes
de permanecer décadas ou séculos no meio ambiente.[k]
Neste caso os principais riscos estão associados ao défice de segurança durante o
processo de produção do PVC e aos cuidados necessários a ter com os residuos daí
resultantes. Mas tomando as devidas precauções estes riscos podem ser minimizados.
Caso se verifica-se a queima do PVC, o problema retornaria uma vez que a
incineração de subsâncias cloradas, como o plástico PVC, leva à libertação de dioxinas e de
outros compostos clorados, composto estes bastantes prejudiciais para a saude humana e
ambiental (como já foi referido anteriormente). [m]
Para poder tornar o PVC um produto considerado tanto rentável como “amigo do
ambiente” e “saudável” ter-se-ia que dispor de tecnologias alternativas à incineração, de modo
a evitar a libertação de toxinas perigosas.[l]
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Exemplos de alternativas à incineração poderá ser o tratamente dos resíduos em
autoclaves ou em microondas em unidades centralizadas, que para além dos benificios a nível
ambiental que acarretam são processos de baixo custo e mais económicos que a
incineração.[n]
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7. Indústria do PVC em Portugal
Em Portugal, a indústria da produção do PVC foi introduzida no início da década de
60, pela empresa pioneira a Companhia Industrial de Resinas Sintéticas, CIRES, S.A.R.L.,
através de uma joint-venture formada pela banca e empresas portuguesas e japonesas. Este
projeto resultou devido, por um lado, à maturidade que o fabrico do PVC já tinha adquirido a
nível mundial e, por outro lado, das necessidades da sociedade portuguesa. Nesta década,
enquanto a formação de PVC nos países mais industrializados era de mais ou menos 3 kg,
em Portugal rondava a ordem de 0,4 kg.
A fim de concretizar este projeto foi necessário obter tecnologia para o fabrico PVC.
Para a seleção do fornecedor foi necessário considerar dois aspetos: ter estabilidade
económica para participar neste financiamento e estar disposto a ceder a tecnologia. A
empresa que encaixou neste papel foi a SHIN-ETSU. Esta empresa tinha, além dos dois
aspetos anteriormente referidos, a capacidade de projetar e gerir a montagem da fábrica, um
quadro qualificado de engenheiros, que esclareciam duvidas sobre o processamento e
aplicações do PVC e diversas patentes sobre o fabrico do PVC. Para a produção do PVC a
SHIN-ETSU utilizava técnicas de suspensão, emulsão e polimerização em solução,
oferecendo assim artigos de quase toda a gama das resinas do cloreto de vinilo. [a]
Este foi o início de uma empresa que rapidamente impulsionou a indústria do PVC em
Portugal e alcançou projeção nacional e internacional. Hoje em dia esta indústria expande-se
muito além desta empresa e é bastante competitiva a nível mundial. Nos seguintes gráficos
consegue-se ver as entradas e saídas de PVC em Portugal nos últimos anos:
Figura 8 – Importações de Cloreto de vinilo em Portugal [b]
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Figura 9 - Exportações de cloreto de vinilo em Portugal [b]
Na primeira figura é percetível a diminuição das importações de cloreto de vinilo desde
2007 até 2012, enquanto que as exportações tem vindo a aumentar, em média, desde 2002.
Assim este monómero têm uma balança comercial positiva, pois foram exportadas cerca de
16 milhões de toneladas em 2012 que renderam mais de 14 milhões de euros e só foram
importadas 293 mil toneladas que renderam por volta de 312 mil euros. Desta forma, podemos
concluir que a produção de cloreto de vinilo tem crescido em Portugal sendo cada vez menos
necessário importar este composto.
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8. Conclusões
Apesar de no início o PVC ter sido tratado com um “ceticismo universal”, hoje em dia
este é considerado um dos polímeros sintéticos mais conhecidos e com extensas aplicações
comerciais. Isto deve-se ao conjunto de características únicas que possui, à escassez e aos
preços altos dos materiais naturais, que o tornaram adequado para a utilização em diversas
indústrias desde a elétrica à civil, à do calçado, à automóvel e até à do mobiliário.
O processo de produção deste composto é bastante complexo tendo evoluido devido
à necessidade criada pelas guerras mundiais e ao desenvolvimento da petroquímica. Com
esta evolução a reação de síntese de cloreto de vinilo e a sua polimerização foi ficando cada
vez mais rentável tornando os produtos da indústria do PVC comercialmente viáveis.
Existe um senão quanto a este polímero, que é o facto de os produtos tóxicos que são
libertados pela indústria durante a sua produção serem especialmente nocivos para a saúde
ambiental e humana. No entanto é um problema que poderá eventualmente ser corrigido com
tecnologias inovadoras (nomeadamente a autoclave e em microondas em unidades
centralizadas utilizados aquando do tratamento dos resíduos de PVC), o que fará deste
polímero para além de economicamente rentável também sustentável.
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9. Referências bibliográficas
[a] Callapez, Maria Elvira, Lisboa: Escolar Editora, 2010, “História do PVC em Portugal.
CIRES – Um caso de sucesso”
[b] http://www.apip.pt
[c]http://www.infopedia.pt/$policloreto-dvinilo;jsessionid=Ce8B9+vbCjfQWo4TNpa12g__
[d] RODOLFO Jr, Antonio, NUNES, Luciano R., OMANJI, Wagner; 2006, ‘Tecnologia do PVC’, 2ª
edição, Pro editors
http://www.braskem.com.br/Portal/Principal/Arquivos/Download/Upload/Tecnologia%20do%20PV
C%202a%20edi%C3%A7%C3%A3o_22.pdf
[e] http://www.institutodopvc.org/publico/
[f]: BASTOS, João C., ‘Elementos de Engenharia Química I’, 2013/2014
[g] TOMÁS, Arnaldo; 2009, ‘Polimerização do Cloreto de Vinilo em fase dispersa’ , MS diss.,
Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade de Aveiro, acedido a 5 Outubro de 2013 https://www.google.pt/?gws_rd=cr&ei=4-
1aUpDGHsiktAbY64F4#q=polimeriza%C3%A7ao+de+cloreto+de+vinilo+em+fase+dispersa+filetype:pdf&spell=1
[h] FEDAK, Anton; 2001, ‘Estudo e optimização do processo de condensação de Cloreto de
Vinilo’, MS diss., Departamento de Química, Universidade de Aveiro. http://ria.ua.pt/bitstream/10773/7332/1/1.%20Capa%20da%20Tese.pdf
[i] Campos, Carlos da Silva; 2012, “Reciclagem do PVC excede metas”
http://reviplast.wordpress.com/2012/10/28/reciclagem-do-pvc-excede-as-metas/
[j] Carvalheiro, José; on-line:http://paginas.fe.up.pt/.../temaspolemicos/queimalixo.htm
[k] [s.n](on-line: http://www.ecycle.com.br/... )
[l] [s.n](on-line: http://polimeros.no.sapo.pt/ambiente.html)
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[m] Profissionais de saude. (on-line:
http://www.noharm.org/.../toxicos/pvc_ftalatos/dioxinas.php)
[n] Profissionais de saude. (on-line:
http://www.noharm.org/.../temas/residuos/alternativas.php)
[o] Munich, Carl Hanser, Verlay, Kunstsoff international 10/2011
http://www.vinnolit.de/vinnolit.nsf/id/E134EE0F20C529E1C125792E00528B0A/$file/Vinnolit_
Trend%20Report%20PVC_PE110883_PE10_11_e.pdf