Química dos ensinos fundamental e médio · Grades 1–12

15Os plásticos e os materiais sintéticos

Conte os objetos de plástico em que você toca numa só manhã: uma escova de dentes, uma garrafa, uma capa de chuva, uma capinha de celular, o banco de um ônibus, a sacola das compras. Quase nenhum deles existia há cento e vinte anos, e nenhum cresceu numa árvore ou foi tirado do chão. Os plásticos são materiais inventados pelos químicos — leves, baratos, impermeáveis, moldáveis em qualquer forma — e esse próprio sucesso virou um problema.

O que você já sabe

Os materiais naturais são usados mais ou menos como são encontrados na natureza; os materiais fabricados são produzidos a partir de matérias-primas transformadas, e a reciclagem transforma o material de objetos velhos em objetos novos (Capítulo 7). A combustão de um combustível feito de carbono e hidrogênio dá dióxido de carbono e água (Capítulo 14).

Objetos de plástico do dia a dia: uma garrafa, um pote, uma sacola, um cano, um copo, uma escova de dentes.

15.1 Materiais naturais, artificiais e sintéticos

Definição 15.1 (Materiais artificiais e sintéticos)

Entre os materiais fabricados, um material artificial é produzido transformando quimicamente um material natural: o papel e a viscose (um tecido), a partir da celulose da madeira. Um material sintético é produzido a partir de substâncias construídas pelos químicos, na maioria das vezes a partir do petróleo, e não tem equivalente natural: o náilon, o poliéster, os plásticos.

Materiais naturais, artificiais e sintéticos.

15.2 O que são os plásticos

Definição 15.2 (Plástico)

Um plástico é um material sintético formado por moléculas muito longas, que pode ser moldado — na maioria das vezes quando está quente e mole — e conserva a forma depois de esfriar. A maioria dos plásticos é produzida a partir do petróleo ou do gás natural.

Observação 15.3 (Moléculas muito longas)

Uma molécula de água contém três átomos; uma molécula de um plástico pode conter dezenas de milhares deles, ligados numa longa cadeia, como um colar de contas idênticas. Como essas cadeias são construídas é o assunto de um capítulo no fim deste livro.

Uma imagem, não um modelo: a molécula de um plástico é uma cadeia muito longa de unidades idênticas.

História — A baquelite, 1907

O primeiro plástico totalmente sintético foi produzido pelo químico Leo Baekeland em 1907, a partir do fenol, obtido do alcatrão de hulha, e do formaldeído. A baquelite, dura, escura e resistente ao calor, virou o material dos telefones, dos rádios e dos interruptores elétricos. O náilon veio na década de 1930, e depois os plásticos das garrafas e das sacolas, após a Segunda Guerra Mundial.

Um telefone de baquelite de 1947. Foto: Holger Ellgaard, CC BY-SA 3.0.

15.3 Os principais plásticos e os seus códigos

Definição 15.4 (Código de identificação de resinas)

O código de identificação de resinas é um número de 1 a 7, impresso dentro de um triângulo de setas num objeto de plástico, que dá o nome do plástico de que ele é feito, para que o objeto possa ser separado para a reciclagem. O triângulo não quer dizer que o objeto vai ser reciclado.

Proposição 15.5 (Sete códigos)

Os códigos, com os usos mais comuns de cada plástico:

código	plástico	objetos típicos
1	PET, poli(tereftalato de etileno)	garrafas de água e de refrigerante, fibras de fleece
2	PEAD, polietileno de alta densidade	frascos de leite e de xampu, tampas
3	PVC, poli(cloreto de vinila)	canos, esquadrias de janelas, cabos
4	PEBD, polietileno de baixa densidade	sacolas, filmes
5	PP, polipropileno	potes de iogurte, tampinhas, para-choques
6	PS, poliestireno	copos e bandejas de isopor, caixas de CD
7	outros plásticos	misturas, embalagens multicamadas

Os sete códigos de identificação de resinas, cada um com a sigla do seu plástico.

15.4 Termoplásticos e termofixos

Definição 15.6 (Termoplástico e termofixo)

Um termoplástico amolece cada vez que é aquecido e endurece de novo quando esfria: ele pode ser derretido e moldado muitas e muitas vezes (PET, polietileno, PVC, polipropileno, poliestireno). Um termofixo endurece para sempre quando é aquecido e moldado pela primeira vez: aquecido de novo, ele não amolece, mas carboniza (a baquelite, as resinas das colas e dos cascos de barcos).

Observação 15.7 (Quais podem ser reciclados)

Os termoplásticos podem ser derretidos e moldados de novo: são eles os plásticos reciclados em objetos novos. Os termofixos não podem ser derretidos de novo.

15.5 Os plásticos no meio ambiente

Proposição 15.8 (Os plásticos duram)

O mundo usou cerca de 460 milhões de toneladas de plásticos em 2019 e jogou fora cerca de 353 milhões de toneladas de lixo plástico; o plástico reciclado correspondeu a só cerca de $6\,\%$ do plástico usado. Os plásticos não apodrecem: na natureza, eles se quebram em pedaços cada vez menores, os microplásticos, que são encontrados nos rios, nos oceanos, nos solos e no corpo dos animais.

Lixo plástico trazido pelo mar até uma praia.

Observação 15.9 (Queimar plásticos)

Os plásticos queimam, e fabricam dióxido de carbono quando queimam completamente. Mas, queimados numa fogueira de quintal, eles queimam de forma incompleta e liberam fuligem, monóxido de carbono e outras substâncias nocivas; o PVC, que contém cloro, libera cloreto de hidrogênio, um gás corrosivo. O lixo plástico só é queimado em incineradores construídos para limpar a fumaça.

15.6 Exercícios

Exercício 15.1 ★

Natural, artificial ou sintético? Algodão, náilon, papel, lã, poliestireno, viscose.

Solução

Solução de Exercício 15.1.

Naturais: algodão, lã. Artificiais: papel, viscose. Sintéticos: náilon, poliestireno.

Exercício 15.2 ★

A partir de que matéria-prima a maioria dos plásticos é produzida?

Solução

Solução de Exercício 15.2.

Do petróleo (ou do gás natural).

Exercício 15.3 ★

Que plástico tem o código 1? Dê um objeto feito dele.

Solução

Solução de Exercício 15.3.

O PET (poli(tereftalato de etileno)): garrafas de água e de refrigerante.

Exercício 15.4 ★

Qual é a diferença entre um termoplástico e um termofixo?

Solução

Solução de Exercício 15.4.

Um termoplástico amolece cada vez que é aquecido e pode ser moldado de novo; um termofixo endurece para sempre da primeira vez e carboniza em vez de amolecer.

Exercício 15.5 ★★

Um pote de iogurte traz o código 5. Dê o nome do plástico dele, e diga se, em princípio, ele poderia ser derretido e moldado de novo.

Solução

Solução de Exercício 15.5.

O polipropileno (PP), um termoplástico: ele pode ser derretido e moldado de novo.

Exercício 15.6 ★★

Por que um triângulo de setas num objeto não quer dizer que o objeto vai ser reciclado?

Solução

Solução de Exercício 15.6.

O triângulo só dá o nome do plástico, para ajudar na separação. Se o objeto vai ser reciclado depende de ele ser recolhido e de haver uma usina que recicle esse plástico.

Exercício 15.7 ★★

Por que o cabo de uma frigideira muitas vezes é feito de um termofixo, e não de um termoplástico?

Solução

Solução de Exercício 15.7.

Uma frigideira esquenta: um termoplástico amoleceria, um termofixo não.

Exercício 15.8 ★★

Com os números deste capítulo para 2019, que porcentagem do plástico usado virou lixo naquele ano? Arredonde para o número inteiro mais próximo.

Solução

Solução de Exercício 15.8.

$\frac{353}{460} \approx 0.77$ : cerca de $77\,\%$ .

Exercício 15.9 ★★

Por que nunca se deve queimar PVC numa fogueira de quintal?

Solução

Solução de Exercício 15.9.

O PVC contém cloro: queimá-lo libera cloreto de hidrogênio, um gás corrosivo, além da fuligem e do monóxido de carbono da combustão incompleta de uma fogueira de quintal.

Exercício 15.10 ★★

Uma escola usa 300 garrafas de $25\,\mathrm{g}$ cada por semana, durante 36 semanas do ano. Que massa de plástico é essa num ano?

Solução

Solução de Exercício 15.10.

$300 \times 36 = 10\,800$ garrafas; $10\,800 \times 25 = 270\,000$ g, isto é, $270\,\mathrm{kg}$ .

Exercício 15.11 ★★★

O polietileno é formado só por carbono e hidrogênio. Escreva os produtos da sua combustão completa. Explique por que queimá-lo acrescenta dióxido de carbono ao ar, como um combustível fóssil.

Solução

Solução de Exercício 15.11.

Dióxido de carbono e água. O carbono dele vem do petróleo, guardado no subsolo durante milhões de anos: queimá-lo acrescenta dióxido de carbono ao ar, como faz a queima de um combustível fóssil.

Exercício 15.12 ★★★

Explique como uma garrafa de plástico perdida no mar pode acabar, anos depois, como microplásticos dentro de um peixe.

Solução

Solução de Exercício 15.12.

A garrafa não apodrece: o sol e as ondas a quebram em pedaços cada vez menores. Os pedacinhos boiam ou afundam na água, e os peixes os engolem junto com o alimento.

15.7 Problema: a esteira de triagem

Problema 15.1

Problema de fim de semana — uma tonelada de garrafas usadas, os códigos delas e os flocos de plástico limpos que saem da usina

Uma usina de reciclagem recebe fardos de garrafas de bebida usadas. Um fardo típico de $1\,\mathrm{t}$ ( $1000\,\mathrm{kg}$ ) contém, em massa: $80\,\%$ de corpos de garrafa em PET, $12\,\%$ de tampas (PEAD e PP), $5\,\%$ de rótulos (filme de PP) e $3\,\%$ de sujeira e restos de líquido. Máquinas separam as tampas e os rótulos dos corpos, o PET é moído em flocos, e os flocos são lavados; a lavagem perde $2.5\,\%$ do PET. Os flocos limpos são derretidos e fiados nas fibras de jaquetas de fleece.

Parte I — Os plásticos.

Que código está impresso nos corpos das garrafas? E nas tampas?
Esses plásticos são naturais, artificiais ou sintéticos?
O PET pode ser derretido e fiado de novo? Que tipo de plástico isso faz dele?
Por que as tampas e os rótulos são separados dos corpos antes que o PET seja derretido?

Parte II — O fardo.

Que massa de PET um fardo contém?
Que massa de tampas? E de rótulos?
Que massa do fardo não é plástico?
Que porcentagem do fardo é plástico?

Parte III — Os flocos.

Que massa de PET se perde na lavagem?
Uma jaqueta de fleece precisa de $0.39\,\mathrm{kg}$ de fibra de PET. Por que é melhor fabricá-la a partir dos flocos do que a partir de PET novo?
A usina poderia queimar as tampas e os rótulos para produzir calor em vez de reciclá-los. Dê o nome do gás que isso acrescentaria ao ar.
Calcule a massa de flocos de PET limpos que um fardo dá.

Solução

Solução de Problema 15.1.

1. Corpos: 1 (PET). Tampas: 2 (PEAD) ou 5 (PP).

2. Sintéticos: eles são produzidos a partir de substâncias construídas pelos químicos, principalmente a partir do petróleo.

3. Sim: o PET é um termoplástico.

4. Cada plástico é reciclado separadamente: derretida junta, uma mistura de plásticos dá um material de má qualidade.

5. $0.80 \times 1000 = 800\,\mathrm{kg}$ .

6. Tampas: $0.12 \times 1000 = 120\,\mathrm{kg}$ . Rótulos: $0.05 \times 1000 = 50\,\mathrm{kg}$ .

7. $0.03 \times 1000 = 30\,\mathrm{kg}$ de sujeira e líquido.

8. $80 + 12 + 5 = 97\,\%$ .

9. $0.025 \times 800 = 20\,\mathrm{kg}$ .

10. Os flocos poupam petróleo e a energia de produzir PET novo, e transformam lixo num objeto útil.

11. O dióxido de carbono (e, se a queima for ruim, o monóxido de carbono e a fuligem).

12. $800 - 20 = 780\,\mathrm{kg}$ de flocos de PET limpos por fardo.

Termos definidos neste capítulo

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