Desvendando o Impacto Ambiental das Máquinas de Injeção: Como Reduzir Emissões e Aumentar a Sustentabilidade na Indústria

Introdução ao Carbon Footprint das Máquinas de Moldagem por Injeção

O mundo industrial está passando por uma transformação significativa com o advento de políticas climáticas rigorosas, como o Green Deal da União Europeia, que busca promover a produção neutra em carbono até 2050. Em países como a Alemanha, as exigências são ainda mais severas, estipulando uma redução de 65% nas emissões de CO₂ até 2030, e a neutralidade de carbono até 2045. Nesse cenário, entender a Pegada de Carbono do Produto (PCF) se torna fundamental, especialmente para empresas que desejam se manter competitivas e em conformidade com as regulamentações. Neste artigo, exploraremos como calcular a PCF das máquinas de moldagem por injeção, usando práticas de contabilidade de carbono eficazes e considerando todos os aspectos do ciclo de vida dos produtos.

A Estrutura de Emissões: Protocólos e Escopos

Para calcular a PCF, utilizamos o Protocolo de Gases de Efeito Estufa, que categoriza as emissões em três áreas: Escopo 1, Escopo 2 e Escopo 3. As máquinas de moldagem por injeção, como as fabricadas pela Arburg, são classificadas como ativos de Escopo 3. Isso significa que suas emissões indiretas incluem processos de negócios tanto a montante quanto a jusante, refletindo uma abordagem abrangente à contabilidade de carbono. Com um foco rigoroso na metodologia correta, essas máquinas ganham um papel central na estratégia de sustentabilidade das empresas, ajudando-as a atender a metas climáticas ambiciosas.

Ao contrário da Pegada de Carbono Corporativa (CCF), que é calculada anualmente para toda a empresa, a PCF leva em consideração as quantidades de gases de efeito estufa emitidos e removidos ao longo da vida útil de um produto. Portanto, o cálculo requer uma abordagem metódica e detalhada, considerando não apenas a produção das máquinas, mas também seu uso e descarte.

Calculando a Pegada de Carbono do “Cradle to Gate”

No primeiro passo do cálculo, é analisada a pegada de carbono do “cradle to gate”, que se refere à quantidade de carbono emitida durante a fabricação da máquina, abrangendo desde a extração de matérias-primas até a fase de manufatura. Curiosamente, essa parte do ciclo de vida da máquina representa apenas 5% das emissões totais de CO₂. A maior parte da pegada de carbono é gerada durante a fase de uso na fábrica do cliente, sendo essencial portanto focar nas características de operação que podem influenciar as emissões durante essa fase.

A Arburg, por exemplo, analisa as emissões de CO₂ em quatro etapas do processo de construção das máquinas: pintura ou revestimento, usinagem e processamento mecânico, produção elétrica e montagem. Essa visão detalhada é crucial para identificar áreas de melhoria e eficiência, permitindo que os fabricantes adotem práticas mais sustentáveis.

Componentes e Emissões Relacionadas

Quando se trata de uma máquina de moldagem por injeção, a lista de peças pode incluir até 11.000 itens individuais. Para gerenciar essa complexa rede de componentes, a Arburg categoriza suas matérias-primas em oito grupos distintos. Por exemplo, um modelo Allrounder é composto por mais de 55% de ferro fundido revestido, enquanto aproximadamente 35% são de aço e chapas metálicas. Mesmo que esses diferentes grupos de material variem significativamente em termos de emissões de CO₂ na produção, a Arburg determina um valor médio ponderado para calcular a pegada de carbono total.

Esse fator de emissões é de aproximadamente 1.83 kg de CO₂ equivalente por kg de produto para um Allrounder. Para ilustrar, um modelo híbrido Allrounder 570 H com uma força de fechamento de 204 toneladas métricas e peso líquido de cerca de 8.164 kg gera aproximadamente 15.190 kg de CO₂ durante sua fabricação. Em contrapartida, um Allrounder 370 com 61 toneladas métricas de capacidade e 3.303 kg gera um equivalente de CO₂ de cerca de 6.040 kg. Essas comparações destacam como o design e o peso da máquina podem influenciar significativamente sua pegada de carbono.

Emissões na Fase de Fabricação

No cálculo das emissões de CO₂ relacionadas à eletricidade durante a produção, usou-se um fator de emissão de 0.366 kg de CO₂ equivalente por kWh, baseado na mistura elétrica padrão da Alemanha em 2020. Para o Allrounder 370 H, a necessidade elétrica totaliza 2.900 kWh, resultando em cerca de 1.160 kg de emissões. Para o Allrounder 570 H, essa demanda sobe para 7.295 kWh, gerando aproximadamente 2.670 kg de CO₂.

Contudo, a Arburg especifica que a maneira como e onde suas máquinas são produzidas afeta diretamente esses cálculos. Com 60% dos componentes Allrounder fabricados internamente na Alemanha, utilizando energia renovável e carbon-neutral, o fator de emissão da eletricidade utilizada é apenas 0.17, ou seja, 53% inferior à média alemã. Assim, reavaliando as emissões, o Allrounder 370 H resulta em apenas 490 kg de CO₂, enquanto o Allrounder 570 H reduz suas emissões para 1.240 kg, evidenciando o impacto positivo da eficiência energética em suas operações.

A Pegada de Carbono Completa

Ao somar as emissões relacionadas à matéria-prima e à eletricidade, a análise “cradle to gate” revela um total de 6.530 kg de CO₂ para o Allrounder 370 H e 16.430 kg para o Allrounder 570 H. Para efeito de comparação, cada pessoa na Alemanha gera em média cerca de 12.000 kg de CO₂ por ano, considerando consumo pessoal, mobilidade, habitação e alimentação. Essa comparação é crucial para entender a magnitude da pegada de carbono associada a uma máquina e como isso se alinha com as metas individuais de redução de emissões dos cidadãos.

Compreender a pegada de carbono total não apenas fornece um quadro da sustentabilidade de uma máquina, mas também permite que fabricantes e usuários identifiquem áreas para otimização e redução de emissões ao longo do ciclo de vida do produto.

A Pegada de Carbono Durante o Uso

Considerando que 95% da PCF de uma máquina de moldagem por injeção é atribuída à sua operação, um parâmetro chave para avaliar essa pegada é o requisito energético específico (kWh por kg). Esse valor pode ser calculado a partir do consumo de energia em relação ao rendimento de material. Geralmente, quanto menor o tempo do ciclo e maior o peso do disparo, menor será o requisito energético específico e melhor será o equivalente de CO₂.

Importante ressaltar, diversos fatores influenciam esse cálculo, incluindo se a máquina utiliza um motor elétrico, hidráulico ou híbrido, bem como tecnologias adicionais como acumuladores hidráulicos, e dosagens servoelétricas. Projetos que promovem movimentos dinâmicos simultâneos e rápidos, assim como ajustes no diâmetro do parafuso, são extremamente eficazes na melhoria da pegada de carbono durante a operação.

O Impacto da Aplicação

Os tipos de peças que as máquinas moldam também impactam significativamente a PCF da prensa. Em geral, a Arburg observa que os requisitos energéticos específicos para a produção de peças técnicas em pequenas quantidades são consideravelmente maiores do que para a produção de itens de embalagem de rápido ciclo. Isso ressalta a importância de otimizar tanto o design da peça quanto o processo de moldagem para reduzir as emissões associadas.

Máquinas totalmente elétricas, por exemplo, podem gerar até 50% menos CO₂ em comparação com aquelas movidas a hidráulico, dependendo do equipamento e da eficiência do rendimento de material. Essa inovação representa uma oportunidade significativa para os fabricantes que buscam reduzir suas pegadas de carbono, alinhando-se às metas globais de sustentabilidade.

Avanços Futuro na Contabilidade da Pegada de Carbono

O olhar para o futuro é promissor. A Arburg afirma que seu objetivo é calcular uma avaliação do ciclo de vida holisticamente científica para as máquinas de moldagem por injeção. Tal esforço está sendo desenvolvido em parceria com o Instituto de Plásticos e Economia Circular (IKK), sob a direção do Professor Hans-Josef Endres, na Universidade Leibniz de Hanôver. Essa colaboração busca criar um modelo que não apenas quantifique a PCF, mas também forneça insights sobre como reduzir as emissões em toda a linha de produtos.

Concluindo, calcular a pegada de carbono das máquinas de moldagem por injeção é uma tarefa complexa que requer consideração meticulosa de todos os aspectos do ciclo de vida do produto. À medida que as demandas por produção sustentável crescem, empresas que adotam práticas rigorosas de contabilidade de carbono estarão melhor posicionadas para se destacarem no mercado competitivo. E, embora o caminho ainda seja longo, a jornada em direção à sustentabilidade está em constante progresso, com avanços significativos sendo feitos na redução das emissões de carbono e no fomento a um futuro mais limpo e sustentável.