1 Introdução

1.1 O formaldeído e seu processo de produção

O formaldeído é um gás incolor, solúvel em água e tem ponto de ebulição em 101ºC, sendo produzido por todas as formas de vida orgânica, até seres humanos - 40 g/dia, como parte do metabolismo, mas é facilmente oxidado e degradado. Logo, não se acumula no organismo ou ambiente². Quanto a sua síntese industrial, o formaldeído é produzido através de processos principais vistos a seguir:

1.1.1 Conversão completa de metanol – processo BASF

Uma mistura de metanol e água (metanol/água 60/40 em massa)1 são alimentados ao evaporador e esse vapor juntamente com o ar passam pelo reator com o catalisador (geralmente de prata), com pressão um pouco acima da atmosférica 6 e temperatura ambiente e a reação ocorre em temperaturas entre 600º-650º. Esse processo chega a ter rendimentos de 87,5% em um único passe. Formaldeído em gás é altamente instável, por isso é necessário um resfriamento rápido da mistura gasosa, que é feito com água pressurizada. O gás de saída tem temperaturas entre 120º-200º, que então é passado para a absorvedora, onde é dissolvido em água. A solução concentrada de formaldeído (água, metanol e formaldeído) é então retirada por debaixo da coluna e os gases não condensáveis saem pela última etapa do sistema. Esse processo utiliza catalisadores de prata e o metanol é transformado em formaldeído através das seguintes etapas1:

(equações)

Para minimizar a saída na purga de metanol e formaldeído, a água é adicionada à absorvedora e dissolve a maior parte de ambos, assim podendo reciclar e aumentar o rendimento.

(figura 1)

1.1.2 Conversão incompleta do metanol

Esse processo é utilizado em indústrias como ICI, Degussa e Borden. O metanol é evaporado e entra no reator com água e ar. O metanol entra em excesso e a mistura reacional é muito semelhante ao processo da BASF.7 A conversão é incompleta e acontece em temperaturas entre 590º-650º, suprimindo reações secundárias indesejadas por conta dessa baixa temperatura.6 Após sair do reator, a mistura é levada a uma torre absorvedora em que as partes de metanol, formaldeído e água são separadas e as partes condensáveis são lavadas pela água do processo. Essa mistura passa para uma torre de destilação onde o metanol sai no topo e é reciclado para o evaporador.7

(figura 2)

1.1.3 Processo FORMOX

O processo FORMOX é utilizado pela maior produtora de formaldeído atualmente: Johnson Matthey, que comprou a patente em 2013. Esse processo utiliza ar em excesso, assim economiza o gasto na compra de reagentes e é capaz de produzir formaldeído com altos rendimentos e com baixa concentração de metanol no produto. Além disso, esse processo é o mais ecológico para produção de formaldeído, pois conta com um controle de emissão bastante efetivo. 8 Ar e metanol vaporizado são misturados no reator onde o formaldeído é formado, e mais 4 reações indesejadas ocorrem:

(equações)

Em pressão atmosférica e temperaturas entre 270°C - 400°C as reações indesejadas são reduzidas, sendo a conversão de metanol quase completa.7 Industrialmente esse processo produz formaldeído entre 37% - 55% de concentração em peso, com 0,3% - 0,5% de metanol em peso no produto, a depender da escolha do cliente.9 Sendo cerca de 425 quilos de metanol necessários para produzir formaldeído a 37%, por tonelada métrica.8

(figura 3)

1.2 Utilização industrial do formaldeído e seu mercado

O formaldeído é um dos compostos orgânicos mais importantes do mundo, devido a sua imensa reatividade e versatilidade. Ele é aplicado principalmente na produção de resinas para indústria de painéis de madeira, porém também é matéria-prima para diversas outras substâncias, como polioximetileno e paraformaldeído, tendo assim aplicações em áreas de cosméticos, automóveis, construção e até farmacêutica.1. Devido a sua versatilidade, ele possui uma vasta aplicação industrial. Cerca de 65% da demanda de formol do Brasil vem da indústria de painéis de madeira, como MDF ou MDP. A indústria petrolífera também utiliza o formol nas suas resinas para produtos de escavação. Ele também é utilizado para produzir tintas, cosméticos e até papel toalha. É também matéria-prima de fertilizantes e herbicidas, de diversos produtos farmacêuticos (por conta de sua propriedade antimicrobiana, bacteriana e fúngica), além de ser utilizado na fabricação de ração animal, já que pode ser utilizado como aglomerante e fonte de nitrogênio.² A indústria de formaldeído é essencial para o mercado brasileiro, sendo a otimização de seu processo produtivo objeto de estudo que adquire cada vez mais importância, servindo de inspiração para diversas pesquisas acadêmicas. Esse mercado é responsável direta ou indiretamente pela geração de diversos empregos. Só no Brasil, existem 14 plantas ativas de produção de formaldeído - uma delas na Bahia.² Junto a ela, temos os fornecedores de matéria-prima (metanol), que são a GPC Química e a Copenor, que também produzem o formaldeído, e a Methanex, empresa chilena que também compete no Brasil.5 Essas indústrias movimentam muito capital no país e geram empregos em diversos setores trabalhistas. No que se refere ao cenário global, o mercado do formaldeído vem crescendo vertiginosamente podendo atingir cerca de 36,6 milhões de toneladas até o final de 2026.³ Onde a Johnson Matthey Process Technologies, Foremark Performance Chemicals, Huntsman International LLC e BASF SE competem como as principais empresas.³ Já no Brasil, a GPC Química, Copenor e Hexion são os destaques.4

(figura 4)