Tecnologias Plásticas Avançadas
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Aqui está um resumo e breve histórico do uso de bioplásticos na indústria automotiva e automobilística.

Plásticos na Indústria Automotiva

Distinguimos 3 áreas em automóveis: peças de automóveis exteriores, peças de automóveis interiores exteriores e têxteis interiores.

Os plásticos representam +/- 20% do peso do carro (100 a 150 kg/car) e os 3 principais plásticos fósseis utilizados nos carros são o Polipropileno PP (32%), o Poliuretano PU (17%) e o PVC (16%).

Há 50 anos que os plásticos substituem os metais dos automóveis porque são mais baratos, mais leves (melhor eficiência de combustível) e são materiais de alto desempenho (corrosão mínima, liberdade de desenho, flexibilidade na integração de componentes, segurança, conforto, potencial reciclabilidade e compostabilidade).

Bioplásticos na Indústria Automotiva

A primeira utilização de bioplásticos na indústria automóvel data da década de 1930, mas estamos a assistir ao aparecimento de um fenómeno nos últimos 15 anos. Os fabricantes japoneses parecem ser os líderes quando se trata de usar bio-plásticos em seus carros; mas o americano Henry Ford foi o pioneiro. Os bioplásticos mais utilizados na indústria automóvel são:

  • Fibras naturais (compósitos)

Plásticos / polímeros são misturados com fibras para torná-los mais fortes e chamados de compósitos. O composto mais famoso é "fibra de vidro", um polímero misturado com fibra de vidro. Quando misturamos plásticos/polímeros com fibras de fontes renováveis, chamamos-lhes bio-compósitos.

As fibras naturais mais utilizadas para reforçar polímeros / plásticos são a celulose, a soja, o cânhamo e o linho. É interessante notar que vimos um número incrível de novas matérias-primas de bioplásticos nos últimos cinco anos.

  • Biopoliamidas (Bio-PA)

As poliamidas (PA) são termoplásticos de engenharia com boas propriedades mecânicas tais como rigidez, resistência ao calor, resistência química, resistência ao fogo, boa aparência e processabilidade.

PA e PA compostos representam cerca de 10% das peças plásticas dos automóveis modernos. A maioria dos PA utilizados em aplicações de automóveis são de origem fóssil.

O Rilsan®PA 11 (adquirido pela Arkema) foi o primeiro bio-PA a ser usado na indústria automotiva. É derivado do óleo de rícino e usado para tubos flexíveis, linhas de combustível, peças de fricção, conectores rápidos e narizes de freio pneumático.

DuPont™ Zytel também foi um dos primeiros a ser usado em tanques de radiadores (Toyota Denso e Camrys).

  • PLA e PLA-Based Composite

O PLA é um biopolímero relativamente novo em aplicações automotivas em comparação com o Bio-PA. O PLA era tradicionalmente usado em aplicações biomédicas e de embalagem.

O PLA pode ser utilizado para componentes inferiores à capota, bem como para peças interiores, como tapetes, tapetes, estofos e invólucros de proteção utilizados durante a fabricação e o trânsito do veículo.

Alguns PLA oferecem resistência ao calor de até 140°C, resistência ao impacto, resistência aos raios UV, alto brilho, excelente colorabilidade e estabilidade dimensional.

O PLA é uma excelente alternativa à maioria dos poliésteres (PC, PET, PBT), poliestirenos (ABS), poliolefinas (como o PP) e poliamidas (PA6).

  • Succinato de polibutileno (PBS)

O polibutileno succinato (PBS) é um polímero vegetal biodegradável sintetizado a partir de ácido succínico e BDO e um substituto em aplicações automotivas para polipropileno (PP), tereftalato de polietileno (PET) e polietileno (PE) devido à alta resistência à tração e ao calor do PBS.

  • Polipropileno de base biológica (Bio-PP)

O polipropileno (PP) é largamente utilizado em carros modernos. Bio-PP pode substituir o PP em aplicações automotivas como (i) pára-choques e spoilers de pára-choques, laterais, spoilers de teto/boot, painéis de balanço, painéis de carroceria; (ii) painéis e suportes de painel de instrumentos, bolsos de portas e painéis, consoles; (iii) ar condicionado de ventilação de aquecimento, tampas de bateria, dutos de ar, vasos de pressão e protetores contra respingos.

Porque é que os Bioplásticos / Biopolímeros são utilizados na Indústria Automóvel?

A principal vantagem dos plásticos de base fóssil é que é mais barato que os bioplásticos. Duas razões para este (1) petróleo bruto é relativamente barato e (2) a impressionante "economia de escala" dos plásticos de base fóssil.

Há três vantagens principais dos bioplásticos em relação aos fósseis-plásticos.

  • Sustentabilidade

A indústria precisa ser incentivada através de legislação de "sustentabilidade" ou auto-regulamentação para aumentar o uso de bioplásticos e biopolímeros. Há cada vez mais preocupações e legislações para reduzir as emissões de CO2 para evitar as alterações climáticas. Os plásticos e polímeros de base biológica têm uma pegada de carbono mais favorável do que os plásticos fósseis.

O óleo fóssil não é o recurso mais sustentável. Lembremo-nos do impacto ambiental do fracking e dos derrames de óleos. Os plásticos de base biológica podem oferecer um impacto reduzido sobre o ambiente em termos de fornecimento de material. É interessante notar a diferença entre bioplásticos de 1ª, 2ª e 3ª geração.

Os plásticos biodegradáveis / compostáveis podem ser uma opção valiosa para o fim de vida útil.

  • Impacto Social

O petróleo tem um impacto social. Guerras foram feitas em nome do petróleo bruto. O Bioplástico oferece novos pontos de venda para o sector agrícola. O dinheiro iria para os agricultores ocidentais em vez dos xeques petrolíferos orientais e ao mesmo tempo reduziria as influências geopolíticas (o preço do petróleo bruto depende da OPEP e de factores geopolíticos no Médio Oriente).

  • Desempenho

A utilização de fibras de origem vegetal permite reduzir o peso de certos equipamentos em 20% a 25% (em comparação com fibras não renováveis como a fibra de vidro).

Uso de Bioplásticos por Fabricante de Automóveis

FORD

Henry Ford (1863-1947) fundou a Ford Motor Company e esteve envolvido no desenvolvimento da primeira linha de montagem de produção em massa. Ele viu uma ligação entre a agricultura e a indústria e foi pioneiro no uso de bioplásticos na indústria automotiva.

Henry Ford com o "Carro de Soja" de corpo plástico na sua inauguração em 13 de Agosto de 1941

1930 - A Ford queria usar bioplásticos de soja para reduzir o peso dos carros e aumentar a eficiência quilométrica. Algumas peças de carro são feitas de bioplásticos de soja.

1941 - A primeira carroceria feita de bioplásticos de soja foi revelada em 1941. Contudo, a produção foi interrompida devido à segunda guerra mundial.

2000 - A Ford começa a usar e testar polímeros feitos com fibras renováveis.

2003 - A Ford usou fibras PLA para o telhado de lona e tapetes do seu Modelo U.

2010 - Ford começa a usar headliners feitos a partir de misturas de espuma de soja. Um forro de teto é um material composto que é aderido ao teto interno dos automóveis. A Ford inclui espumas BIO-PU à base de soja em todos os seus veículos norte-americanos. A Ford está usando Bio-PP a partir de palha de trigo para o armazenamento interior de silos no Ford Flex e PP a partir de coco para o piso de carga no Focus BEV.

2018 - Anunciam o teste de bioplásticos feitos de fibras vegetais de agave.

General Motors GM

A GM utiliza BIO-PP à base de madeira para os encostos dos bancos do Cadillac DeVille e bio-PP à base de linho feito para guarnição e prateleiras no Chevrolet Impala.

2001 - Chrysler foi o primeiro fabricante de automóveis a utilizar EcoCor, um composto de base biológica desenvolvido pela Johnson Controls que continha Kenaf, cânhamo e polipropileno para os painéis das portas da Sebring.

2006 - A Mazda começa a desenvolver bioplásticos sob a marca Mazda Biotech-material. Teijin & Mazda codeveloped Biofront™, o primeiro PLA estereocomplexado produzido em massa. É utilizado em tecido para bancos de automóveis (Mazda Premacy), mas também para tapetes de chão, cobertura de pilares, revestimento de portas, painel frontal e material de tecto. A Mazda afirma ser a primeira a atingir um conteúdo derivado de plantas acima de 80% para acessórios interiores (Premacy Hydrogen RE Hybrid) e um bio-tecido 100% derivado de plantas para coberturas de assentos.

2014 - A Mazda Motor Corporation e a Mitsubishi Chemical Corporation anunciaram sua colaboração na produção de bioplásticos.

2015 - O plástico de base biológica fez a sua estreia para peças interiores com o Mazda MX-5. Foi feito de 88% de milho e 12% de petróleo.

2016 - A Mazda lançou um roadster revestido em bioplástico. Muitos carros usam uma mistura de metal, policarbonatos à base de óleo e resina pintada para formar o seu invólucro exterior. A Mazda conseguiu eliminar as emissões de tintas nocivas através dos seus bioplásticos.

TOYOTA

A Toyota tem usado bio-poliésteres, bio-PET, e PLA. Eles afirmam ter sido os primeiros a usar PET à base de cana-de-açúcar em revestimentos de veículos e outras superfícies interiores. O Toyota SAI e o Toyota Prius foram os primeiros modelos a apresentar uma série de aplicações bioplásticas, tais como cabeceiras, pára-sóis e tapetes de chão.

2003 - Utilizaram fibras e tecidos PLA para os tapetes e biocompósitos PLA/kenaf para a roda de reserva da cobertura e teto translúcido de Prius e Raum.

2003 – 2015

A Toyota estabeleceu seus objetivos de ter 20% de todos os componentes plásticos em seus veículos feitos de bioplásticos até 2015. Alguns carros Toyota têm até 60 % dos tecidos interiores feitos de poliésteres biobaseados.

Eles misturam PLA com PET para material de estofamento em guarnições de portas e bagagens, e PLA com polipropileno (PP) para peças moldadas por injeção, tais como placas de raspagem e guarnições interiores. Muitos veículos Toyota têm almofadas de assento à base de soja (Prius, Corolla, Matrix, RAV4, e Lexus RX 350).

A Toyota utilizou DuPont™ Sorona®EP (polímero à base de 20-37% de amido) para as persianas de ventilação do Toyota Prius 'A' Alfa.

2017 - A Toyota utilizou os bioplásticos Denso para o seu sistema de navegação em 2017.

MITSUBISHI

2006 - Mitsubishi Chemical e Faurecia (FR) co-desenvolveram um bioplástico chamado BioMat que poderia ser produzido em massa e utilizado para peças interiores automotivas como painéis de portas, guarnições e faixas, painéis de instrumentos estruturais, inserções de console, dutos de ar e inserções de painéis de portas. BioMat foi feito a partir do ácido bio-succínico fornecido pela BioAmber e pela bio-PBS.

FIAT

2011 - A Fiat e a Dupont ganharam o prêmio da Society of Plastics Engineers' Automotive Innovation na categoria ambiental pelo uso da poliamida Zytel RS 1010 à base de óleo de rícino em algumas linhas de combustível. A linha Zytel RS é uma cadeia longa de produtos de nylon de fontes renováveis, entre 60% e 100% de material biológico.

2012 - A Fiat utilizou poliamidas derivadas do óleo de mamona e poliuretanos derivados da soja em mais de um milhão de veículos. Os carros Fiat para o Brasil continham espumas de poliuretano para assentos com 5% de poliol de soja.

LEXUS

O Lexus CT200h contém Bio-PE feito de bambu e milho no seu compartimento de bagagem, altifalantes e tapetes de chão.

O Lexus HS 250 está embalado com peças biológicas, incluindo os estofos da bagagem, os estofos laterais da carenagem, as almofadas dos bancos, a chapa de protecção das portas e a área da caixa de ferramentas.

DAIMLER & MERCEDES BENZ

A Daimler mistura kenaf, linho e sisal em plásticos para os seus revestimentos de portas.

O carro conceito Bioma da Mercedes-Benz é um veículo que seria cultivado num laboratório a partir de biofibras orgânicas. Seria mais forte que o aço, mais leve que o metal e compostável no final da sua vida útil.

Os modelos Mercedes-Benz têm bio-PE de linho na tampa do motor e da transmissão e nos painéis inferiores da carroçaria.

A cobertura do motor de beleza Mercedes Benz é feita de EcopaXX, uma poliamida 70% biobaseada (PA4.10) produzida pela DSM.

BMW

A BMW utilizou biocompósitos à base de madeira produzidos pela Johnson Controls para os seus painéis, tornando-os 20% mais leves do que com os materiais tradicionais. Algumas séries BMW continham até 24 kg de flax e sisal.

PORSCHE

A Porsche começou a desenhar carros com carroçarias feitas de materiais compostos de cânhamo.

Primeiro carro feito completamente de Bioplásticos

Equipe de alunos da TU/ecomotive que trabalharam no Noah, o primeiro carro circular do mundo.

Os pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Eindhoven criaram o primeiro carro feito completamente de bioplásticos em 2018.

O carro foi criado por uma equipe de 22 estudantes da Universidade de Tecnologia de Eindhoven e nomeado Noah. O carro bioplástico pesa 360 kg sem baterias, aproximadamente metade do peso de um carro normal. As baterias pesam 60 kg (132 libras).

O chassis do carro bioplástico é feito de açúcares, a carroçaria é feita de ácido polilactida (PLA) e o carro é à prova de intempéries.

O carro bioplástico tem dois motores eléctricos de 15 kilowatts, tem uma velocidade máxima de 100 kmh (74,5 mph) e uma autonomia de 240 km (149 milhas).

SPORTSCAR

2019 - Um Lamborghini americano 3D impresso e feito em casa com PLA e outros plásticos; e os japoneses criam o primeiro supercarro feito de celulose e resíduos agrícolas.

Processos sobre Bioplásticos em Automóveis

Os EUA tiveram vários processos de ação de classe contra Honda, Kia e Toyota com a queixa de que a fiação de bioplástico tinha cheiro de baunilha, atraindo roedores (US Class Action Against Bioplastic Car Parts Dismissed)

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