Tudo sobre o polietileno: Tipos, propriedades, usos e fabrico

Alguma vez olhou para um jarro de leite de plástico ou para um saco de supermercado e se perguntou de que é que é feito? É provável que seja polietileno - o plástico mais comum no mundo! Este material simples mas fantástico O polietileno toca as nossas vidas todos os dias de inúmeras formas. Vamos explorar tudo o que precisa de saber sobre o polietileno, desde como é fabricado até onde vai parar.

O que é o polietileno?

Polietileno (PE) é um plástico leve e durável feito a partir da ligação de muitas moléculas de etileno. Pense no etileno como pequenos blocos de construção que se ligam entre si para formar longas cadeias. Estas cadeias podem ser dispostas de diferentes formas para criar vários tipos de polietileno com diferentes propriedades.

A maior parte do polietileno provém do petróleo ou do gás natural, embora algumas versões mais recentes utilizem materiais vegetais como a cana-de-açúcar. Este plástico é especial porque é..:

• Leve - flutua na água
• À prova de água - mantém as coisas secas
• Resistente a produtos químicos - não se dissolve em muitos produtos químicos
• Flexível - pode dobrar-se sem se partir
• Acessível - custa menos do que muitos outros plásticos

O polietileno foi criado pela primeira vez em 1933 e, atualmente, produzimos mais de 125 milhões de toneladas por ano em todo o mundo!

A história do polietileno

A história do polietileno começou em 1933, quando dois cientistas da Imperial Chemical Industries (ICI), em Inglaterra, Reginald Gibson e Eric Fawcett, o criaram acidentalmente. Estavam a trabalhar com gás etileno sob alta pressão quando repararam que se tinha formado uma substância branca e cerosa.

Eis uma breve cronologia da história do polietileno:

• 1933: Primeira descoberta acidental
• 1939: Início da primeira produção prática para a Segunda Guerra Mundial (utilizado para o isolamento de radares)
• 1950s: O desenvolvimento de melhores catalisadores facilita a produção
• 1960s: Diferentes tipos de polietileno criados para várias utilizações
• Hoje: Mais de 125 milhões de toneladas métricas produzidas anualmente

Este simples plástico mudou o mundo e ajudou a iniciar a nossa moderna "era do plástico".

Tipos de polietileno

Nem todo o polietileno é igual! Diferentes disposições desses blocos de construção de etileno criam plásticos com propriedades muito diferentes. Os principais tipos são:

Polietileno de alta densidade (HDPE)

PEAD tem cadeias fortes e rectas que se unem firmemente, tornando-o mais forte e mais rígido. Este tipo é firme e consegue manter a sua forma, mesmo quando é muito fino.

Utilizações comuns do PEAD:

• Jarros de leite e garrafas de detergente
• Tubos de plástico para água e gás
• Tábuas de cortar e brinquedos
• Caixotes do lixo e caixotes de reciclagem

O PEAD é rotulado com o código de reciclagem #2 e é um dos plásticos mais frequentemente reciclados.

Polietileno de baixa densidade (LDPE)

PEBD tem cadeias ramificadas que não podem ser compactadas com tanta força, tornando-o mais flexível e macio. Este foi, de facto, o primeiro tipo de polietileno descoberto!

Utilizações comuns do PEBD:

• Sacos de plástico e papel de embrulho para alimentos
• Garrafas de espremer
• Tampas flexíveis para contentores
• Revestimentos de fios e cabos

O LDPE é rotulado com o código de reciclagem #4 e é um pouco mais difícil de reciclar do que o HDPE.

Polietileno Linear de Baixa Densidade (LLDPE)

PEBDL combina caraterísticas do PEAD e do PEBD. Tem ramos curtos numa cadeia maioritariamente reta, o que lhe confere uma boa resistência, mantendo-se flexível.

Utilizações comuns do PEBDL:

• Película extensível e película aderente
• Sacos do lixo
• Tubos flexíveis
• Filmes agrícolas

O PEBDL tornou-se muito popular porque é forte, mas flexível e custa menos a produzir do que o PEBD.

Polietileno de peso molecular ultra-elevado (UHMWPE)

UHMWPE tem cadeias extremamente longas, o que o torna excecionalmente forte. Este tipo especializado tem algumas propriedades surpreendentes:

Utilizações comuns do UHMWPE:

• Coletes à prova de bala
• Articulações artificiais da anca
• Corda de alto desempenho (mais forte que o aço!)
• Rampas de skate

O UHMWPE é o tipo de polietileno mais resistente, mas também o mais caro de fabricar.

Propriedades físicas e químicas do polietileno

O que é que torna o polietileno tão útil para tantos produtos diferentes? Vejamos as suas principais propriedades:

Algumas das propriedades mais valiosas do polietileno incluem:

• Resistência química: A maioria dos ácidos, bases e solventes não o danificam
• Isolamento elétrico: Ótimo para cobrir os fios
• Baixo atrito: Superfície escorregadia que resiste ao desgaste
• Segurança alimentar: Não liberta substâncias químicas nocivas (em graus aprovados)
• Resistente à água: Não absorve água nem se desfaz quando molhado

No entanto, o polietileno tem algumas limitações:

• Fraca resistência ao calor: A maioria dos tipos amolece ou derrete acima de 80°C-130°C
• Sensibilidade aos raios UV: A luz solar decompõe-se com o tempo (exceto se forem adicionados estabilizadores UV)
• Permeabilidade ao gás: Alguns gases podem passar lentamente através dele
• Difícil de colar: A sua superfície escorregadia torna a adesão difícil

Como é fabricado o polietileno

A produção de polietileno envolve a ligação de milhares de pequenas moléculas de etileno em longas cadeias através de um processo chamado polimerização. É assim que acontece:

1. Começar com etileno: Este gás provém principalmente da transformação do petróleo ou do gás natural.
2. Escolher um catalisador: Produtos químicos especiais ajudam a reação de polimerização a acontecer.
3. Aplicar pressão e calor: Diferentes condições criam diferentes tipos de polietileno.
4. Formar as cadeias: As moléculas de etileno ligam-se entre si para formar longas cadeias.
5. Transformação em pellets: O polímero resultante é transformado em pequenas pastilhas para expedição.

Existem dois métodos principais utilizados para fabricar polietileno:

• Processo de alta pressão: Utilizado principalmente para o LDPE, utilizando pressões até 50.000 psi e temperaturas de cerca de 300°C. Isto cria a estrutura ramificada do LDPE.
• Processo de baixa pressão: Utilizado para o PEAD e o PEBDL, utilizando catalisadores especiais (como os catalisadores Ziegler-Natta ou metaloceno). Isto cria cadeias mais lineares.

Os fabricantes adicionam frequentemente ingredientes especiais para melhorar o desempenho:

• Estabilizadores UV: Evitar a decomposição à luz solar
• Antioxidantes: Evitar a degradação pelo oxigénio
• Corantes: Dar cor ao plástico normalmente branco ou transparente
• Retardadores de chama: Tornar o plástico menos inflamável

Principais aplicações por sector

O polietileno é incrivelmente versátil, encontrando utilizações em quase todas as indústrias. Vejamos como diferentes sectores utilizam este plástico:

Indústria de embalagens (42% de utilização de PE)

O maior utilizador de polietileno é a indústria de embalagens. É perfeito para embalagens de alimentos porque é..:

• Seguro para contacto com alimentos
• Resistente à humidade
• Leve
• Económica

Aplicações comuns de embalagem:

• Recipientes e garrafas para alimentos
• Sacos e embalagens de plástico
• Embalagem de proteção
• Embalagem médica

Indústria da construção (23% de utilização de PE)

A indústria da construção depende fortemente do polietileno, especialmente do PEAD, para..:

• Canalizações de água e gás
• Geomembranas (revestimentos para lagos e aterros)
• Isolamento de fios e cabos
• Barreiras de vapor

Os tubos PEAD substituíram largamente os tubos metálicos em muitas aplicações porque não corroem e são mais baratos de instalar.

Bens de consumo (17% de utilização de PE)

Desde brinquedos a artigos para o lar, os bens de consumo utilizam frequentemente o polietileno porque é..:

• Duradouro
• Fácil de moldar
• Acessível
• Disponível em várias cores

Aplicações de consumo comuns:

• Brinquedos e equipamento para parques infantis
• Contentores para uso doméstico
• Componentes de mobiliário
• Artigos de desporto

Indústria automóvel (9% de utilização de PE)

Os veículos modernos utilizam polietileno em muitas peças:

• Depósitos de combustível
• Revestimento interior
• Caixas de pilhas
• Contentores de fluidos

Os fabricantes de automóveis escolhem o polietileno porque é leve (o que ajuda na eficiência do combustível) e resistente aos fluidos dos automóveis.

Indústria médica (5% de utilização de PE)

A área médica utiliza graus ultra-limpos de polietileno para:

• Implantes (especialmente UHMWPE)
• Embalagem esterilizada
• Tubos e contentores
• Material médico descartável

O UHMWPE é particularmente valioso em aplicações médicas porque é extremamente biocompatível e durável - perfeito para articulações artificiais que têm de durar muitos anos.

Polietileno vs. Outros Plásticos

Como é que o polietileno se compara com outros plásticos comuns? Eis uma comparação rápida:

PE vs. Polipropileno (PP)

• O PE é mais flexível mas menos resistente ao calor do que o PP.
• O PP tem um ponto de fusão mais elevado (160°C vs. 120-130°C para o HDPE).
• O PE tem uma melhor resistência química a muitas substâncias.
• O PP é ligeiramente mais duro e mais resistente aos riscos.

PE vs. PVC (cloreto de polivinilo)

• O PE não contém cloro, o que o torna mais seguro para o contacto com os alimentos e o ambiente.
• O PVC é mais duro e mais rígido do que a maioria dos tipos de PE.
• O PE é menos resistente ao fogo, mas não produz gases nocivos quando queimado.
• O PVC é mais frequentemente utilizado para aplicações exteriores de longa duração sem aditivos.

PE vs. PET (Politereftalato de etileno)

• O PE é menos transparente do que o PET (o plástico utilizado nas garrafas de refrigerantes).
• O PET tem melhores propriedades de barreira ao gás (mantém a carbonatação na soda).
• O PE tem frequentemente um custo mais baixo e é mais facilmente reciclado.
• O PET tem uma maior força e resistência à temperatura.

Cada plástico tem os seus pontos fortes, e é por isso que encontrará diferentes plásticos utilizados para diferentes fins, mesmo no mesmo produto.

Impacto ambiental e reciclagem

O impacto ambiental do polietileno é uma preocupação crescente. Eis o que deve saber:

Estado da reciclagem

• O HDPE (#2) e o LDPE (#4) são recicláveis em muitas comunidades.
• Cerca de 14,5 milhões de toneladas de polietileno são recicladas anualmente a nível mundial.
• A atual taxa de reciclagem global é de apenas cerca de 12% - o que significa que a maior parte do PE continua a ser depositada em aterros ou no ambiente.

Desafios ambientais

O polietileno apresenta vários desafios ambientais:

• Persistência: A sua decomposição natural pode demorar entre 500 e 1000 anos.
• Poluição marinha: Os artigos leves de PE acabam frequentemente nos oceanos.
• Microplásticos: À medida que os artigos PE se decompõem, formam partículas minúsculas que podem prejudicar a vida selvagem.
• Emissões de produção: A produção de PE a partir do petróleo ou do gás natural gera gases com efeito de estufa.

Inovações em polietileno sustentável

A boa notícia é que muitas inovações estão a responder a estas preocupações:

• PE de base biológica: Empresas como a Braskem já produzem polietileno a partir da cana-de-açúcar, o que reduz a pegada de carbono em até 60%.
• Reciclagem melhorada: As novas tecnologias de reciclagem química podem processar resíduos de PE contaminados que a reciclagem mecânica não consegue.
• Conceção para reciclagem: Os produtos são cada vez mais concebidos para serem mais facilmente recicláveis.
• Aditivos biodegradáveis: Alguns aditivos podem ajudar o polietileno a decompor-se mais rapidamente em determinadas condições.

Perguntas mais frequentes

Conclusão

Polietileno mudou verdadeiramente o nosso mundo desde a sua descoberta acidental em 1933. Desde simples sacos de plástico a dispositivos médicos que salvam vidas, este material versátil está presente em quase todos os aspectos da vida moderna.

Como vimos, o polietileno existe em vários tipos (HDPE, LDPE, LLDPE e UHMWPE), cada um com propriedades que o tornam perfeito para utilizações específicas. A sua combinação de flexibilidade, força, resistência química e baixo custo explica porque é que produzimos mais de 125 milhões de toneladas todos os anos.

No entanto, os desafios ambientais do polietileno não podem ser ignorados. Com apenas 12% a serem atualmente reciclados, há uma enorme margem para melhorias. A boa notícia é que as inovações na produção de base biológica, as melhores tecnologias de reciclagem e o design mais sustentável estão a ajudar a resolver estas preocupações.

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A história do polietileno ainda está a ser escrita, com investigação contínua para o tornar mais sustentável, mantendo as propriedades que o tornam tão útil. À medida que os consumidores, as empresas e os governos continuam a concentrar-se na sustentabilidade, espera-se ver ainda mais inovação na forma como fabricamos, utilizamos e reciclamos este plástico omnipresente.