Emergências químicas: polimerização descontrolada

Os polímeros são uma parte essencial da vida moderna. Os exemplos incluem os muitos plásticos, borracha sintética, Teflon®, polietileno, poliésteres, nylon, rayon, e até mesmo a cola de PVA ou cola branca. A natureza também produz os seus próprios polímeros, tais como proteínas e amidos. Os polímeros são moléculas muito grandes formadas por partes menores chamadas monômeros. O processo de juntar as partes menores para formar a molécula muito grande é chamado de polimerização. 

Polimerização acidental em tambor. ( http://www.hazmatmike.com/ )

Na indústria química, muitos polímeros são produzidos através de reações em cadeia. Nestas reações de polimerização, os radicais livres necessários para iniciar a reação são produzidos por um iniciador que é uma molécula capaz de formar radicais livres a temperaturas relativamente baixas. Os radicais assim formados vão atacar as moléculas do monômero dando origem à reação de polimerização.


Uma grande quantidade de calor pode ser libertada na fabricação de polímeros sintéticos . A reação também pode ocorrer rapidamente, mesmo em um segundo. A rápida liberação de calor pode vaporizar o monômero ou outros materiais inflamáveis, resultando em uma nuvem de vapor explosivo. O acúmulo de gases inflamáveis pode explodir o vaso de reação ou recipiente, ou se os vapores são liberados por uma válvula de segurança, uma faísca pode inflamar os vapores, criando uma explosão de nuvem de vapor. Durante a fabricação de polímeros a liberação de calor é controlada pela adição lenta dos reagentes de acordo com procedimentos estabelecidos e por resfriamento do reator. Mesmo assim, às vezes os sistemas falham, resultando em acidentes industriais.


Nessa postagem vamos nos deter mais nos aspectos técnicos e examinar a situação em que certos produtos químicos podem "auto polimerizar" em armazenamento ou durante o transporte. A liberação de calor pode vaporizar o produto químico, resultando em uma explosão. O iniciador pode ser contaminação por ferro ou outro metal ou ainda um peróxido produzido a partir de exposição do produto químico à luz solar ou a umidade.


Auto polimerização em vagão tanque - EUA, 2005


Em 28 de Agosto de 2005, cerca de cinco horas da tarde, uma nuvem branca de vapor foi observada escapando de um vagão tanque de trem estacionado perto de Cincinnati, EUA. Pela sinalização do vagão e informação fornecida pela via férrea, o conteúdo foi identificado como cerca de 90 metros cúbicos de monômero de estireno. Uma válvula de segurança na parte superior do tanque abrira permitindo que o gás escapasse. A população num raio de 800 metros ao redor do tanque foi evacuada. Dois policiais foram hospitalizados e depois liberados após terem inalado o gás. Não houve relatos de lesões adicionais.

A abertura de uma válvula de segurança requer um aumento da pressão interna, assim pode-se assumir que uma reação exotérmica tinha tido lugar dentro do tanque. No caso de estireno, uma reação bem conhecida é a polimerização de estireno ao poliestireno. Um estabilizador como 4-terc-butil-catecol (TBC), o que impede de polimerização, é geralmente adicionado ao estireno para o transporte e armazenamento. Para o TBC ser eficaz, é necessário que uma determinada concentração de oxigênio é dissolvido na solução de estireno e TBC. Entre 10-15 ppm TBC é adicionado estireno. Sob condições ideais, 10-15 ppm TBC estabiliza estireno durante cerca de 3 meses. O TBC pode ser usado até mais rápido de acordo com a concentração de oxigênio, temperatura, umidade, ferrugem ou outras impurezas no tanque. Além disso, uma concentração de oxigênio mínimo de 10 ppm e, preferencialmente, de 15-20 ppm é necessário.


Segundo a imprensa, o vagão tanque estava parado no local do acidente há 9 meses. Devido a este período prolongado, a polimerização é susceptível de explicar o aumento da pressão.


Em outras postagens, vamos voltar a analisar as emergências químicas, inclusive aquelas envolvendo o risco de polimerização.