13/04/2016
Conceito Ecotain - uma nova perspectiva em manufatura de aditivos
Sustentabilidade na ótica da Clariant e o Ecotain
Lubgrax

O crescimento populacional, a demanda por recursos relacionados à subsistência e o desenvolvimento tecnológico tornam as questões relacionadas ao meio ambiente mais evidentes.

Mudanças e desafios definem o ritmo da vida moderna  e a dinâmica do mercado no que tange ao meio ambiente e  à produção de materiais químicos, que é influenciada por múltiplos fatores. Alguns dos principais são os clientes diretos, os consumidores finais e as regulamentações que formam uma rede complexa de interesses e necessidades que geram restrições e tendências no mercado.

Nesse contexto, em que a sustentabilidade não deve mais ser um horizonte  vislumbrado à distância,  a Clariant desenvolveu o Ecotain™.

O Ecotain™ complementa uma posição definida e estruturada da Clariant quanto à sustentabilidade e baseia-se em três fatores : produto, processo e responsabilidade social.

Produtos sustentáveis são entendidos por produtos de alta biodegradabilidade e que tenham matérias-primas baseadas em fontes renováveis de ampla disponibilidade.

Processos responsáveis definem-se pela  alta eficiência, que possibilitam reduzir consumo de energia e de água, e que geram a menor quantidade de sub produtos.

Responsabilidade social se traduz na ética corporativa,  desenvolvendo projetos com benefícios comunitários, focados no colaborador e no consumidor.

Ecotain é uma abordagem holística da sustentabilidade focada no ciclo de vida do produto, orientada em analisar e entender o impacto ecológico, econômico e social das atividades e dos produtos da Clariant na cadeia de valor de negócios.

A principal missão associada a esse conceito é desenvolver  produtos  seguros à saúde humana, ambiental e ecológica e de alta performance, e que envolve adequação do portfólio a uma nova filosofia de desenhar produtos.

O Ecotain™ está definido em uma plataforma de quatro pilares, que são : Saúde Humana, Proteção Ambiental, Conservação de Recursos e  Desempenho e Eficiência (ver figura 1).

Fig.1 Pilares do Ecotain™

No primeiro pilar, está o comprometimento em desenvolver produtos que não causem prejuízo à saúde humana, ou seja, de fabricação e aplicação seguras, com o foco no operador, no formulador, no transporte seguro do material e, evidentemente, no consumidor final.

O segundo pilar de proteção ambiental reflete o compromisso em criar, otimizar e vender soluções que, ao final de sua aplicação, causem o menor impacto possível ao meio ambiente.

Conservação de recursos, o terceiro pilar, indica a meta em resguardar os recursos naturais por meio da criação e desenvolvimento de produtos que empreguem matérias-primas de  alta parcela renováveis, dedicando atenção especial para produtos de origem vegetal de grande disponibilidade.

Desempenho e eficiência é o pilar que reforça o intuito da Clariant em desenvolver aditivos que sejam de alta eficiência, pois um material não se sustenta unicamente pelo fato de ter um rótulo de sustentabilidade, deve-se ter eficiência comprovada por meio de testes de aplicação.

Para um material estar de acordo ao Ecotain™ necessita passar por uma análise desse ciclo de vida, que é composto por 4 fases (ver figura 2)

Fig.2 Ciclo de vida do produto de acordo com Ecotain™

A fase inicial, na qual nasce o estudo do novo item a ser produzido, chama-se Desenho Sustentável, é nessa fase que se investigam e desenvolvem novas soluções químicas que estejam alinhadas às tendências do mercado. É indispensável que as soluções a serem criadas não apresentem elementos e moléculas nocivas ao homem, como metais pesados, alquilfenóis etoxilados, boro e dietanolaminas, e exige-se que as matérias-primas sejam baseadas em fontes renováveis, com destaque especial para fontes vegetais.

A segunda fase refere-se  ao processamento das matérias-primas que foram selecionadas na fase anterior, empregando os criterios de sustentabilidade. Nessa etapa de Processamento Responsável, busca-se incrementar rendimento da  produção, acarretando automaticamente redução na geração de resíduos e gases estufa. Procura-se reduzir o consumo de água e o seu desperdício durante produção, bem como a redução do consumo de energia, favorecendo processos sob baixas temperaturas e condições energéticas mais ecológicas.

Uso Seguro e Eficiente é a terceira etapa, que está orientada na maximização da segurança da saúde humana direcionando os seus requisitos ao bem estar do operador e formulador, tanto em manipulação no laboratório durante as atividades de pesquisa e desenvolvimento  quanto  na produção e manufatura do item acabado. Fala-se então de produtos com perfil toxicológico adequado, ou seja, não irritante aos olhos e à pele. Dedicam-se também esforços quanto à  performance do produto, e nesse quesito algumas propriedades devem ser satisfeitas, e dentre elas inlcui-se apresentar multifuncionalidade, reduzindo a complexidade de formulação, aplicação em formulações em processos a frio, proporcionar redução do consumo de energia em operações, mostrar-se aplicável em formulações livres de óleo mineral, tais como as que empregam óleo vegetal ou fluidos sintéticos.

Ecointegração encerra o ciclo de vida do Ecotain™ e refere-se  à disposição final. Destinos mais prováveis no descarte são a fauna e a flora existentes no ambiente e que podem metabolizar as moléculas incorporando-as à cadeia alimentar. Entretanto, uma vez que o material passou por uma fase de desenho sustentável , processo responsável e uso seguro e eficiente, já passou por filtros de ecoproteção e não deverá apresentar inconvenientes de descarte final, e deverá, portanto, apresentar alta biodegradabilidade, baixa emissão de VOC, baixos efeitos ao ambiente aquático e,  sempre que possível, ser passível de reutilização ou reciclagem, preservando assim o meio ambiente.

Visualiza-se, então, um conjunto de práticas, que fazem parte de uma macro conceito cíclico, denominado Ecotain.

Em especial para Lubrificantes industriais, a Clariant dispõe de uma linha de soluções moderna e robusta que atende aos preceitos do Ecotain™ Esses aditivos estão classificados nas seguintes funções : Emulsionantes (linha Emulsogen), Inibidores de corrosão (linha Hostacor), Modificadores de fricção (linha Hostagliss) e Aditivos EP/AW (linha Hordaphos) , que podem ser aplicados em fluidos hidráulicos, fluidos de metal-mecânica, limpadores e fluidos de laminação.

Emulsogen MTP 070 no conceito Ecotain™

A Clariant desenvolveu um emulsionante para fluidos de metal mecânica que permitiu a incorporação de propriedades técnicas de elevada importância para operações com altos níveis de exigência, como:

  • Alta solubilidade  em diversas bases minerais e vegetais;
  • Baixo perfil de formação de espuma;
  • Alto desempenho em estabilização de emulsões base óleo vegetal e mineral;
  • Alta tolerância a agentes de dureza da água;
  • Boas propriedades de armazenamento e estabilidade;
  • Elevado poder dispersante de sabões;
  • Ótimo perfil de lubricidade.

 

O Emulsogen MTP 070 é um ítem multifuncional  e que foi projetado baseando-se no ciclo de vida do produto, com análises e avalição a cada etapa, nos moldes do Ecotain (ver figura 3).

Fig 3. Emulsogen MTP 070 de acordo com Ecotain™

Desenho Sustentável, Processo Responsável, Uso Seguro e Eficiente e Ecointegração

Em termos de Desenho Sustentável, o Emulsogen MTP 070 é um derivado de origem vegetal, não nocivo ao manipulador e não irritante aos olhos e à pele, proporcionando a manipulação segura pelos formuladores, o que reflete o conceito Ecotain de focar em segurança.

A matéria-prima do Emulsogen MTP 070 provém de múltiplas fontes disponíveis globalmente, o que reduz o fluxo de matérias-primas, consequentemente reduzindo as emissões derivadas desse transporte. Não apresenta boro ou aminas secundárias em sua composição, contando com 27% de fontes renováveis.

Na etapa de Processo Responsável, o Emulsogen MTP 070 tem seu processo produtivo otimizado de modo a obter o maior rendimento e conversão em síntese possível, tendo a geração de resíduos e sub produtos minimizada. O produto é fabricado em diversas localidades o que reduz as emissões de gases de combustão gerados pelo transporte e os sites que o produzem possuem certificação ISO 9001, 14001 e OHSAS 18001, assegurando qualidade de produção.

Referente aos aspectos físicos do produto, sua aparência a temperatura ambiente é límpida e mostra-se líquida (ver figura 4). O Emulsogen MTP 070 tem ponto de fluidez entre 3-6°C segundo a DIN ISO 3016, sendo de fácil manuseio e dispensando aquecimentos para manipulação, além de apresentar-se solúvel nas mais diversas bases minerais e vegetais, como por exemplo óleos naftênicos, parafínicos, querosene, óleo de canola, trioleato de trimetilolpropano, entre outras, que abrem possibilidades de amplo espectro de aplicação.

Fig.4 Emulsogen MTP 070 a 20°C

As fontes vegetais estão crescentemente ganhando espaço frente aos óleos básicos do petróleo uma das razões para isso é o aumento da preocupação com o destino final dos lubrificantes, com a segurança e com a saúde dos operadores. É também um fato constatado pelos formuladores que estabilizar uma emulsão base óleo vegetal é notavelmente mais complexo que estabilizar uma emulsão base óleo mineral devido à característica polar dos óleos presentes na fonte vegetal e da susceptibilidade à oxidação e hidrólise que alteram as características essenciais do óleo, demanda-se para uma emulsão estável, portanto, maiores quantidades e criticidade na definição de emulsionantes. De todo modo, são emulsões que vem sendo cada vez mais desenvolvidas e empregadas justamente pelo perfil sustentável e verde que apresentam.

O Emulsogen MTP 070 foi avaliado em um ensaio emulsionando um concentrado base óleo de canola em água. O óleo de canola é uma base natural majoritariamente constituída de ácidos graxos monoinsaturados de cadeia longa, uma referência em bases vegetais  para fluidos de corte. A composição do concentrado foi de 80% de óleo de canola e 20% do Emulsogen MTP 070 e comparou-se contra uma referência contendo mesma concentração de base vegetal e um tensoativo não iônico da Clariant, e desse concentrado foi adicionado 3% em 97% de água de dureza 20°dH (357 ppm CaCO3) a estabilidade foi avaliada por 14 dias. A amostra formulada com Emulsogen MTP 070 permaneceu estável até a conclusão do teste, diferentemente da amostra de referência (ver figura 5).

Fig. 5  Emulsão de óleo vegetal com Emulsogen MTP 070 e tensoativo não iônico

Outra propriedade adicional ao Emulsogen MTP 070 é sua característica como um modificador de fricção, que permite incorporar um melhor perfil de lubricidade para a formulação, o que pode acarretar em uma redução na utilização de aditivos antidesgaste, traduzindo-se em menores custos ao formular.

Para determinar a ação redutora de fricção desse produto, empregou-se o equipamento Reichert, no qual se avaliou o desgaste gerado por uma base naftênica (Shell Gravex 915), que é a linha base do ensaio, e comparou-se com 3 concentrados,  contendo 95% do óleo básico mineral e 5% de TMP-Trioleato, um ester tipicamente empregado em formulações de corte, Genapol LA 040, um emulsionante não iônico tradicional e o Emulsogen MTP 070.

Evidencia-se uma redução de 22% de desgaste do concentrado formulado com Emulsogen MTP 070 (32 mm2) comparado com o branco (41 mm2), já o TMP-Trioleato apresenta performance muito semelhante ao óleo básico e o emulsionante Genapol LA 040 mostra uma redução no desgaste, mas não em mesma intensidade, mostra-se mais um benefício associado ao uso do Emulsogem MTP 070 (ver figura 6).

Fig. 6 Resultado do teste Reichert

Geralmente, os tensoativos empregados como emulsionante nas formulações são capazes de estabilizar termodinamicamente  o ar incorporado, por  acomodar-se  na lamela da interface ar/água/ar, causando espumação. Para algumas aplicações, dentre as quais se incluem as operações de metal mecâcnica, esse efeito é indesejado, pois as bolhas são responsáveis por causar cavitação em bomas, incremento de volume de formulação em reservatórios, além da redução de eficiência do fluido. Tradicionais tensoativos não iônicos apresentam significativa tendência a espumação, enquanto o produto Emulsogen MTP 070 foi desenhado de modo a incorporar em sua estrutura um caráter supressor de espuma.

Em ensaio de laboratório, com o auxílio do equipamento SITA FOAM Tester R – 2000, avaliou-se o perfil de espumação de formulações de fluidos de corte semi-sintéticos.

A metodologia é simples e totalmente automatizada, apresentando alta reprodutibilidade dos ensaios. Utilizando-se desse equipamento determinou-se o perfil de formação de espuma para 3 formulações de concentrados de fluidos semi-sintéticos, cuja composição em termos gerais foi 35% de óleo mineral naftênico, 50% de um inibidor de corrosão da linha Hostacor da Clariant, 2% de um Co-emulsionante da linha Genapol e água. Adicionou-se 5% de Emulsogen MTP 070 em um ensaio, 5% de Genapol LA 040 em um segundo ensaio, e em um terceiro ensaio 2,5% de Genapol LA 040 e 2,5% de Emulsogen MTP 070. Os concentrados foram emulsionados em 97% de água de dureza 20°dH (357 ppm CaCO3). Os resultados são muito positivos para o Emulsogen MTP 070, com baixa formação de espuma e rápida repressão e nota-se que a substituição de parte do Genapol LA 040 por Emulsogen MTP 070 é responsável pela redução do perfil de espumação da emulsão (ver figura 7).

Fig.7 Resultado do teste de espumação com Sita Foam Tester

As mesmas emulsões de testes com Genapol LA 040 e Emulsogen MTP 070 foram submetidas a um incremento de dureza de água de 20°dH(357 ppm CaCO3) para 60°dH (1071 ppm CaCO3) e 80°dH (1428 ppm CaCO3) a fim de verificar a sua estabilidade em condições mais críticas, que podem instabilizar a emulsão, reduzindo sua eficiência.

A emulsão contendo o Emulsogen MTP 070 mostrou-se a mais estável, sob um incremento de 33% na dureza da água (ver figura 8).

Fig. 8 Resultado da avaliação do aumento da dureza da água

Visualiza-se como um ponto chave desse material sua multifuncionalidade, essa característica permite a redução da complexidade de formulação e consequentemente a redução de  custos.

Apresentando a versatilidade de ser aplicável em diversas bases, de proporcionar emulsões estáveis sob distintos graus de dureza de água, de aportar um elevado perfil de lubricidade, além de baixo perfil de formação de espuma, abre-se margem para estudos de otimização de fórmulas e custos, mostrando-se uma ferramenta poderosa a favor dos formuladores.

E mostrando sua reduzida toxicidade ao operador firma-se seu comprometimento com o bem estar ambiental e com a saúde humana.

No tocante à Ecointegração, o produto apresenta seu perfil ecotoxicológico superior aos emulsionantes tradicionais

Por ter sido projetado e processado de acordo com o Ecotain, apresenta-se prontamente biodegradável, mostrando decomposição da matéria orgânica de 63% em 28 dias de acordo com a OECD 301 B, demonstrando o impacto reduzido em sua disposição final.

Considerações finais

A Clariant traduz,  pela  criação e consolidação do conceito Ecotain™, seu compromisso com o bem estar ambiental, social e ecológico, que por meio de renovação e desenvolvimento de um novo portfólio, mostra a maneira metodológica, pragmática e tecnológica de se desenvolver produtos eficientes e multifuncionais, baseando-se em uma análise do ciclo de vida do produto, composto por quatro distintas etapas onde cada uma delas possui papel de íntima relação entre performance e sustentabilidade, conceito esse que se exemplificou por meio do Emulsogen MTP 070.

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