IDENTIFICANDO POLMEROS POR DIFERENA DE DENSIDADE: UM MTODO EFICIENTE

RESUMO: Polmeros uma palavra originria do grego que significa: poli (muitos) e meros (partes). So macromolculas formadas por molculas pequenas (monmeros) que se ligam meio de uma reao denominada polimerizao. Os tipos de polmeros mais consumidos atualmente so os polietilenos, polipropilenos, poliestirenos, poliesters e poliuretanos; que devido a sua grande produo e utilizao so chamados de polmeros commodities. Uma nova classe de polmeros biolgicos (biopolmeros) tem sido o foco de ateno de muitas pesquisas devido a suas aplicaes no campo da medicina. Os polmeros podem ser naturais ou sintticos. Com relao ao tipo de reao de polimerizao, os polmeros sintticos so classificados basicamente em dois grupos: de adio e de condensao. Quanto a fusibilidade, os polmeros sintticos, podem ser classificados em termoplsticos e termorrgidos. Os termoplsticos convencionais so encontrados principalmente nas embalagens plsticas como garrafas, copos

descartveis, potes, sacos plsticos etc. Como so muitos os tipos de plsticos foi proposta uma aula experimental a fim de familiarizar o aluno com os diferentes materiais plsticos e cdigos de reciclagem; reconhecer e diferenciar aspectos e propriedades dos plsticos mais empregados; e comparar diferentes plsticos pelo mtodo da flutuao em solues de diferentes densidades. PALAVRAS-CHAVE: Polmeros; Identificao de Polmeros. INTRODUO A palavra polmero vem do grego poli (muitas) + mero (partes), e exatamente isto, a repetio de muitas unidades (poli) de um tipo de composto qumico (mero). E polimerizao o nome dado ao processo no qual as vrias unidades de repetio (monmeros) reagem para gerar uma cadeia de polmero.1 Existe no mercado uma grande quantidade de tipos de polmeros, derivados de diferentes compostos qumicos. Cada polmero mais indicado para uma ou mais aplicaes dependendo de suas propriedades fsicas, mecnicas, eltricas, ticas, etc.1

Os tipos de polmeros mais consumidos atualmente so os polietilenos, polipropilenos, poliestirenos, poliesters e poliuretanos; que devido a sua grande produo e utilizao so chamados de polmeros commodities. Outras classes de polmeros, como os poliacrilatos, policarbonatos e fluorpolmeros tem tido uso crescente. Vrios outros polmeros so fabricados em menor escala por terem uma aplicao muito especfica ou devido ao seu custo ainda ser alto e por isso so chamados de plsticos de engenharia. A Figura 1 mostra os principais tipos de polmeros e os compostos utilizados em sua fabricao.1

Figura 1: Rotas de produo de vrios polmeros.

Uma nova classe de polmeros biolgicos (biopolmeros) tem sido o foco de ateno de muitas pesquisas devido a suas aplicaes no campo da medicina. As aplicaes dos polmeros so as mais diversas, fazendo parte de nosso cotidiano. A Tabela 1 mostra vrios tipos de polmeros e suas principais aplicaes.1

Tabela 1: Polmeros e suas aplicaes.

Os polmeros podem ser naturais ou sintticos. Dentre os vrios polmeros naturais podemos citara celulose (plantas), casena (protena do leite), ltex natural e seda. So exemplos de polmeros sintticos o PVC, o Nylon e acrlico. Com relao ao tipo de reao de polimerizao, os polmeros sintticos so classificados basicamente em dois grupos: de adio e de condensao.2 Os polmeros de adio so formados por monmeros iguais que apresentam pelo menos uma dupla ligao a qual rompida para que ocorra a reao de adio. Como exemplo temos a formao de um polmero muito empregado em tubulaes de gua, o policloreto de vinila PVC:

Os polmeros de condensao so formados geralmente pela reao entre dois monmeros iguais ou diferentes, com eliminao de molculas pequenas, por exemplo, gua. O nylon 66 um exemplo de polmero de condensao que utiliza como monmeros o hexanodiico (cido2

adpico)

e

a

1,6-hexanodiamina

(hexametilenodiamina), abaixo representadas.

Nesta reao ocorre a quebra da ligao COH no cido e NH na amina, levando a formao de gua (H2O) e da ligao CN que une os monmeros. O polmero obtido por essas sucessivas combinaes, conhecido por nylon, tem grande aplicao na indstria txtil e foi primeiramente obtido em 1938 pelo qumico Wallace Hume Carothers.2 Quanto a fusibilidade, os polmeros sintticos, podem ser classificados em termoplsticos (podem ser fundidos por aquecimento e solidificados por resfriamento) e termorrgidos (infusveis e insolveis, no permitem reprocessamento).2 Os termoplsticos, de acordo com sua durabilidade e desempenho podem ser convencionais ou de engenharia. Os termoplsticos de engenharia apresentam melhores propriedades trmicas e mecnicas que os convencionais, alm de possurem um maior custo. So exemplos termoplsticos de engenharia, o policarbonato PC (utilizados na fabricao de CD, janelas de aeronaves e ginsios de esportes) e as poliamidas Nylons (usados em engrenagens plsticas, tecidos impermeveis etc).2 Os termoplsticos convencionais so encontrados principalmente nas

embalagens plsticas como garrafas, copos descartveis, potes, sacos plsticos etc. Para a reciclagem de plstico necessrio separar, por categorias, os diferentes resduos polimricos urbanos utilizando-se de procedimento sistemtico de identificao:

Cdigos So nmeros ou siglas inscritos no produto que indicam o material empregado na confeco da embalagem. Normalmente esto localizados na parte inferior dos frascos e potes e no interior das tampas. So eles:2

PET

PEAD

PVC

PEBD

PP

PS

Outros

PET Poli (Tereftalato de etileno) PEAD Polietileno de Alta Densidade PVC Poli (Cloreto de Vinila) PEBD Polietileno de Baixa Densidade PP Polipropileno PS Poliestireno Outros Outros plsticos diferentes dos anteriores. Comportamento mecnico (dureza, embranquecimento na dobra etc.) Densidade Queima (inflamabilidade, pH da fumaa etc) Solubilidade

Tabela 2: Solubilidade dos plsticos utilizados na confeco das embalagens dos produtos domsticos.

A palavra plstico vem do grego plastiks, que, em latim, originou o adjetivo plasticus, que define a propriedade de um material de adquirir diversas formas, devido a uma ao exterior.3 Os plsticos so normalmente divididos em duas categorias, mas podem dar origem a inmeros produtos dos quais consumimos hoje em dia. Eles so formados pela unio de grandes cadeias polimricas.3 Como so muitos os tipos de plsticos foi proposta uma aula experimental a fim de familiarizar o aluno com os diferentes materiais plsticos e cdigos de reciclagem; reconhecer e diferenciar aspectos e propriedades dos plsticos mais empregados; e comparar diferentes plsticos pelo mtodo da flutuao em solues de diferentes densidades, de acordo com a Figura 2.

Figura 2: Esquema de separao de polmeros por diferenas de densidade.

METODOLOGIA

Para a realizao desta prtica utilizou-se amostras dos plsticos: PET, PEAD, PEBD, PVC, PP, PS (rgido) e PS (espuma); gua 1,0 g/cm3; soluo de etanol/gua, 0,93 g/cm3; etanol 0,78 g/cm3; hexano 0,66 g/cm3; glicerina 1,26 g/cm3 bqueres de 150 mL e pinas metlicas. E como procedimento adotou-se as etapas seguintes: 1. Observao e manuseio de vrias amostras dos diferentes plsticos dispostas em placas de Petri devidamente pesadas e marcadas. 2. Verificou-se a rigidez ou flexibilidade. 3. Verificou-se a maleabilidade. 4. Verificou-se a opacidade ou transparncia. 5. Anotou-se essas propriedades em uma tabela. 6. Colocou-se 50 mL de cada soluo de gua; soluo de etanol/gua; etanol; hexano; glicerina (5 solues). 7. Dispo-se as 5 solues em ordem crescente de densidade (bqueres de 1 a 5). 8. Colocou-se uma amostra de plstico na soluo alcolica de menor densidade (bquer 1). 9. Verificou-se se flutua ou afunda e anotou-se.

10. As que afundaram, colocou-se a mesma amostra do plstico na soluo de maior densidade (bquer 2). 11. As que afundaram novamente colocou-se no bquer 3 e assim por diante. 12. Anotou-se a faixa de densidades correspondentes. 13. Repetiu-se o procedimento para cada amostra de plstico e colocou-se o resultado em uma tabela. RESULTADOS E DISCUSSO

Inicialmente, foi construda uma tabela contendo as caractersticas dos materiais polimricos utilizados, conforme mostrado na Tabela 3. Tabela 3: Propriedades das amostras de plsticos.

Posteriormente, foi considerada a densidade dos plsticos de acordo a literatura (Tabela 4). Seguindo a metodologia proposta, adicionou-se gua os materiais separados e os resultados sobre a flutuabilidade em gua foi expressado na Tabela 5.

Tabela 4: Densidade dos plsticos.TIPO DE PLSTICO DENSIDADE (gcm-3) PET PEAD PVC PEBD PP PS 1,8 2,3 0,94 0,98 1,38 1,41 0,89 0,93 0,85 0,92 1,04 1,08

Fonte: http://www.plastval.pt/index.asp?info=reciclagem/identificacao.

Tabela 5: Comportamento dos materiais polimricos em relao gua. AMOSTRA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 DESCRIO Papel filme Isopor (de bandeja de frios) Esponja (parte amarela) Fita adesiva Borracha Esponja (parte verde) Vlvula de cano Espuma plstica Tampa de garrafa Colher descartvel Sacola Borracha (mangueira) Canudo Capa de CD Garrafa de detergente Luva de ltex COMPORTAMENTO Flutuou Flutuou Flutuou Flutuou Afundou Afundou Afundou Flutuou Flutuou Flutuou Flutuou Flutuou Flutuou Afundou Afundou Flutuou

Considerando que a densidade da gua 1,0 gcm-3, os plsticos que flutuaram assumem uma densidade menor que a da gua, podendo ser PP (Polipropileno), PEBD (Polietileno de Baixa Densidade) ou PEAD (Polietileno de Alta Densidade), que so os plsticos menos densos que a gua. Os plsticos que afundaram, podem ser PS

(Poliestireno), PVC (Policloreto de Vinila) ou PET (Poli-tereftalato de etileno), por possurem uma densidade maior que a da gua, de acordo aponta a Tabela 4. Os polmeros que afundaram em gua foram imersos em glicerina com densidade 1,26 gcm-3 e os resultados tambm foram tabelados (Tabela 6). Tabela 6: Comportamento em relao glicerina dos materiais mais densos que a gua. AMOSTRA 5 6 7 14 15 DESCRIO Borracha Esponja (parte verde) Vlvula de cano Garrafa de detergente Luva de ltex COMPORTAMENTO Afundou Flutuou Flutuou Flutuou Flutuou

Apenas a borracha mostrou-se mais densa que a glicerina, afundando na mesma. A densidade foi maior que a da glicerina, garantiu que a borracha feita de PVC ou de PET, uma vez que o PS menos denso que a glicerina. O prximo passo foi pr os plsticos que flutuaram imersos em uma soluo de gua e etanol com densidade 0,93 gcm-3 (Tabela 7). Tabela 7: Comportamento dos plsticos em relao soluo de etanol e gua. AMOSTRA 1 2 3 4 8 9 10 11 12 13 16 DESCRIO Papel filme Isopor (de bandeja de frios) Esponja (parte amarela) Fita adesiva Espuma plstica Tampa de garrafa Colher descartvel Sacola Borracha (mangueira) Canudo Luva de ltex COMPORTAMENTO Flutua Flutua Flutua Afunda Flutua Flutua Afunda Flutua Afunda Flutua Flutua

Observou-se que devido ao comportamento frente gua (flutua) e soluo de gua e lcool (afunda), a densidade da borracha, da fita adesiva e da colher descartvel est entre 0,93 e 1,0 gcm-3. Essa densidade aponta que estes materiais so de plstico Polietileno, mas no fica claro se referem ao PEAD ou ao PEBD, uma vez que a densidade destes dois tipos de plstico se compreende entre 0,93 e 0,98 (Tabela 3). Aps esta anlise, novamente os plsticos foram separados, e, aqueles que flutuaram no lcool foram imersos em etanol com densidade 0,78 gcm-3 e seu comportamento foi novamente observado (Tabela 8). Tabela 9: Comportamento dos plsticos frente ao etanol. AMOSTRA 1 2 3 8 9 11 13 16 DESCRIO Papel filme Isopor (de bandeja de frios) Esponja (parte amarela) Espuma plstica Tampa de garrafa Sacola Canudo Luva de ltex COMPORTAMENTO Flutua Flutua Afunda Flutua Flutua Flutua Flutua Afunda

Novamente foram separados alguns plsticos, concluindo-se que a densidade da esponja (parte amarela) e da luva de ltex compreende entre 0,93 gcm-3 (densidade da soluo de gua e etanol) e 0,78 gcm-3 (densidade do etanol). A mesma metodologia foi repetida colocando os plsticos menos densos do que o etanol em hexano com densidade 0,66 gcm-3. Os resultados obtidos esto na Tabela 9: Tabela 10: Comportamento dos plsticos frente ao hexano. AMOSTRA 1 2 8 9 11 13 DESCRIO Papel filme Isopor (de bandeja de frios) Espuma plstica Tampa de garrafa Sacola Canudo COMPORTAMENTO Flutua Flutua Flutua Flutua Flutua Afunda

Neste procedimento, foi possvel observar que a densidade do canudo est entre 0,78 gcm-3 e 0,66 gcm-3. Os demais plsticos possuem uma densidade menor que a do hexano. CONSIDERAES

Os procedimentos experimentais mostraram a diferena da densidade entre os diversos tipos de polmeros, permitindo a identificao destes pelo mtodo da imerso em lquidos de diferentes densidades. Cada grupo de polmeros tem sua faixa de densidade especfica, o que garante a classificao dos materiais testados. REFERNCIAS 1 - FELIPETTO, E. Processamento de Polmeros. Pontifcia Universidade Catlica do Rio Grande do Sul. Faculdade de Engenharia. 2003. 2 - Polmeros: Identificao de Polmeros. Experimentoteca. CDCC USP. 3 - MARIA, L.C.S.; LEITE, M.C.A.M.; AGUIAR, M.R.M.P. et al Coleta Seletiva e Separao de Plsticos. Qumica nova na escola, n17, 2003.