Da invenção à utilização global: explorando a história e o desenvolvimento do PET

O tereftalato de polietileno (PET) surge como um destaque entre os polímeros plásticos, valorizado por sua excepcional estabilidade química, amplo potencial de aplicação e notável reciclabilidade. 

O PET foi sintetizado pela primeira vez em 1941

Ao longo da história, os humanos utilizaram polímeros naturais, como resinas, borracha natural e celulose, para criar ferramentas, utensílios e decorações. No entanto, esses materiais apresentavam limitações de desempenho e disponibilidade, o que levou à exploração de alternativas sintéticas.

No início do século XX, com o rápido avanço da ciência e da tecnologia, surgiu uma necessidade urgente de novos materiais para atender às demandas industriais e cotidianas. Em 1907, o químico belga Leo Baekeland inventou a baquelita, o primeiro plástico totalmente sintético. A baquelita foi amplamente utilizada em eletrodomésticos, peças automotivas e utensílios domésticos, superando as limitações dos materiais naturais. Essa invenção marcou o início da indústria do plástico e o surgimento dos polímeros sintéticos.

O tereftalato de polietileno (PET), hoje um dos três principais polímeros sintéticos, foi sintetizado com sucesso em 1941 pelos cientistas britânicos J. Rex Whinfield e James T. Dickson no laboratório da Associação de Impressores de Calico. Eles se baseavam em trabalhos anteriores de Wallace Carothers, um químico americano que havia identificado a família do poliéster na década de 1930. A descoberta de Whinfield e Dickson envolveu a polimerização de etilenoglicol com ácido tereftálico, resultando na criação do PET, um polímero que mais tarde se tornaria amplamente utilizado em fibras para roupas, recipientes para líquidos e alimentos, e termoformagem para a indústria.

Inicialmente, a pesquisa e as aplicações do PET concentraram-se principalmente em têxteis, avaliando seu desempenho e adequação como fibra. Os resultados demonstraram que as fibras de PET apresentavam excelentes propriedades mecânicas e estabilidade química, estabelecendo-o rapidamente como um player significativo no mercado de fibras sintéticas e abrindo caminho para sua expansão para outras áreas de aplicação.

Avanço dos têxteis para embalagens

À medida que os cientistas pesquisavam e desenvolviam o PET para têxteis, eles adquiriram um profundo conhecimento de suas propriedades físicas e químicas superiores, como estabilidade química, facilidade de moldagem, alta resistência e tenacidade. 

Em 1965, o PET revolucionou as aplicações em garrafas quando a empresa suíça Vetrotex o utilizou pela primeira vez em recipientes de água engarrafada, demonstrando o potencial do PET na indústria de embalagens, especialmente suas características de leveza, durabilidade e transparência. Em 1973, Nathaniel Wyeth inventou a garrafa PET e recebeu uma patente nos EUA, marcando uma virada significativa na aplicação do PET em embalagens. As garrafas PET começaram a atrair ampla atenção e gradualmente entraram em produção comercial.

As garrafas de vidro tradicionais eram propensas a quebrar durante o transporte e o uso, enquanto a forte resistência mecânica e tenacidade do PET o tornavam um material de embalagem alternativo ideal, reduzindo perdas no transporte e riscos à segurança.

Na década de 1980, com o avanço da tecnologia de produção, a crescente demanda por embalagens leves e duráveis ​​e os avanços na tecnologia de moldagem por sopro, a produção em larga escala e o uso generalizado de garrafas PET foram impulsionados. Esses fatores mudaram profundamente o cenário da indústria de embalagens para bebidas, tornando as garrafas PET o principal material para embalagens de bebidas.

Globalmente, a produção de PET ultrapassa 70 milhões de toneladas anualmente. Mais da metade das bebidas do mundo são engarrafadas em garrafas PET, o que reforça seu papel fundamental em soluções de embalagem. Além disso, as taxas de reciclagem de garrafas PET ultrapassam 50% em diversos países, com vários deles atingindo índices superiores a 80%.

Tendências de desenvolvimento atuais

Diante dos crescentes desafios ambientais globais, o PET está progredindo constantemente em direção ao alto desempenho, multifuncionalidade e desenvolvimento sustentável.

Capacidade de produção concentrada na Ásia, especialmente na China

A Ásia se destaca como a principal região global na produção de PET, ostentando a maior capacidade do mundo. A China, em particular, detém a liderança mundial na produção de PET, com sua capacidade de PET para garrafas representando aproximadamente 40% do total global. As projeções indicam que a China continuará liderando a expansão global da capacidade de PET, com a expectativa de ser responsável por 40% das novas construções e expansões de fábricas até 2028.

O crescimento significativo da capacidade da China reforça sua posição dominante no mercado global de PET como um dos seus maiores produtores. O país desempenha um papel fundamental no comércio internacional de resina PET para garrafas, alavancando economias de escala e preços competitivos para manter a preferência nos mercados globais. Ao mesmo tempo, a indústria chinesa de PET está avançando em direção a padrões de qualidade mais elevados, reforçando sua competitividade internacional por meio do aumento da eficiência da produção e da excelência do produto.

P&D e inovação contínua em materiais PET

A modificação do PET resulta em melhorias significativas de desempenho e em um potencial de aplicação mais amplo, consolidando as práticas de modificação como uma tendência fundamental da indústria. Ao refinar as propriedades do PET, os fabricantes podem alcançar resultados de desempenho específicos, impulsionando a inovação e atendendo às demandas específicas de diversos setores. 

A equipe de pesquisa da Wankai New Materials Co., Ltd. identificou que o alto volume livre da cadeia polimérica do PET limita seu desempenho de barreira em comparação com metais e cerâmicas, permitindo uma permeação mais fácil de substâncias. Atualmente, o PET não atende aos rigorosos requisitos de barreira para aplicações como cerveja, bebidas, eletrônicos, OLEDs e embalagens a vácuo contra oxigênio e vapor d'água. Para aprimorar as propriedades de barreira, a equipe utiliza a polimerização in situ para dispersar melhor as nanopartículas inorgânicas na matriz. Isso reduz o volume livre da cadeia do PET, fortalece os caminhos de permeação de gás e melhora as barreiras do material. Eles também otimizam o processamento ajustando as concentrações de nanopartículas, a viscosidade do poliéster e os grupos terminais carboxílicos, melhorando a cristalização para estiramento de filme de poliéster e moldagem térmica. Além disso, a Wankai também fez avanços significativos na modificação de outros aspectos do poliéster.

Por meio da modificação do PET para capitalizar seus pontos fortes inerentes e abordar limitações, o objetivo é impulsionar sua adoção em aplicações emergentes. No setor automotivo, impulsionado pela tendência de redução de peso, a adição de reforços de fibra de vidro pode aumentar significativamente a resistência e a rigidez do PET, tornando-o adequado para aplicações de alta resistência e resistência ao desgaste, como peças de carroceria e capôs ​​de motor, melhorando assim a eficiência de combustível e a segurança dos veículos. Na área eletrônica, tratamentos de superfície ou a adição de supressores de estática podem melhorar as propriedades de isolamento elétrico do PET em produtos eletrônicos, protegendo os componentes da eletricidade estática e aumentando a estabilidade e a durabilidade de dispositivos, como carcaças e placas de circuitos eletrônicos.

Novos compósitos de PET ampliaram significativamente sua aplicação em setores de tecnologia avançada, demonstrando desempenho excepcional em ambientes de alta temperatura, alta pressão e corrosivos.

O Boeing 787 Dreamliner incorpora materiais compósitos de PET em suas estruturas internas e componentes externos, contribuindo para a redução do peso da aeronave, aumentando a eficiência de combustível e proporcionando excelente resistência à corrosão para atender às demandas de operações de voo de longo prazo. Além disso, no setor de energia nuclear, os materiais compósitos de PET são utilizados na fabricação de recipientes de contenção de reatores nucleares, equipamentos de proteção contra radiação e contêineres de armazenamento de combustível nuclear. Esses materiais fornecem proteção contra radiação essencial e estabilidade química necessárias para operações nucleares seguras.

Desenvolvimento sustentável como uma direção fundamental para o PET

Equilibrar o desenvolvimento econômico com a proteção ecológica é fundamental. Orientada pelos objetivos globais de desenvolvimento sustentável, a indústria de PET busca ativamente a utilização eficiente de recursos e a implementação de modelos de economia circular.

Vários métodos de reciclagem de PET continuam a surgir, com tecnologias de reciclagem química permitindo a atualização e a regeneração do PET. Inovações como enzimas e microrganismos apresentam um potencial substancial para o avanço de processos de reciclagem de PET ambientalmente sustentáveis ​​e eficientes. Essas sofisticadas tecnologias de reciclagem e regeneração convertem materiais de PET descartados em fibras de PET recicladas, materiais de garrafas PET ou outras matérias-primas químicas valiosas, prolongando efetivamente o ciclo de vida do material e mitigando o impacto ambiental.

Recentemente, o Zhink Group, controladora da Wankai New Materials, firmou uma parceria com a francesa Carbios para desenvolver rPET utilizando a tecnologia de despolimerização enzimática da Carbios. A empresa planeja estabelecer uma unidade de reciclagem de resíduos de PET na China, com capacidade anual de processamento superior a 50.000 toneladas. Esta iniciativa estratégica, que utiliza tecnologias avançadas de reciclagem biológica, visa promover a economia circular em plásticos e têxteis, proporcionando benefícios substanciais aos mercados globais de embalagens e têxteis.

A produção de PET está progredindo ativamente em direção a práticas sustentáveis ​​com forte ênfase em objetivos verdes e de baixo carbono.

O uso de energia limpa e renovável fornece energia verde importante para a produção de poliéster. A Wankai New Materials utiliza geração de energia fotovoltaica em telhados, recuperação de calor residual de esterificação, utilização de biogás e sistemas abrangentes de gás natural para mitigar substancialmente as emissões de carbono no processo de produção de poliéster. Além disso, o desenvolvimento de tecnologias de economia de energia conserva ainda mais energia e reduz o impacto ambiental da produção. Por exemplo, o tratamento de gases residuais com etilenoglicol (EG) da Wankai desempenha papéis fundamentais na conservação de energia e na minimização do impacto ambiental da produção. 

O desenvolvimento de PET de base biológica e PET biodegradável significa um movimento em direção a materiais PET mais sustentáveis ​​e ecologicamente corretos, atendendo à demanda urgente por sustentabilidade na sociedade. 

Conclusão

A evolução do PET destaca sua resiliência e versatilidade em diferentes setores. Inicialmente valorizado por sua estabilidade química e reciclabilidade, o PET revolucionou o setor de embalagens e expandiu-se para aplicações de alta tecnologia por meio de avanços na produção. À medida que as indústrias adotam práticas ecologicamente corretas e a demanda global por materiais sustentáveis ​​cresce, o futuro do PET reserva novas inovações rumo a um mundo mais verde.