Bisfenol A (BPA) é um composto orgânico sintético usado na produção de diversos tipos de plásticos. É solúvel na maioria dos solventes orgânicos, mas pouco solúvel em água. O BPA é produzido em escala industrial através da reação de condensação do fenol com a acetona, e sua produção global está estimada em 10 milhões de toneladas em 2022. A maior aplicação do BPA é como um comonômero na produção de policarbonatos (~65%), seguida pela fabricação de resinas epóxi (~30%). O restante é usado principalmente como estabilizante e antioxidante na fabricação de PVC, além de ser matéria-prima em retardantes de chama.Síntese, caracterização e aplicação de polímeros conjugados derivados de ferroceno e de bisfenol-A. Gonçalves, Camila dos Santos. Tese de Doutorado no Instituto de Química da Universidade de São Paulo
Os efeitos do BPA na saúde têm sido objeto de prolongado debate público e científico. O BPA é um xenoestrógeno, isto é, uma substância que interfere no funcionamento do sistema endócrino pois apresenta propriedades semelhantes ao estrogênio. Sendo considerado um disruptor endócrino, o BPA pode provocar efeitos na saúde humana, mesmo em baixas concentrações. O composto é encontrado em muitos materiais e produtos comuns, como o revestimento interno de latas de alimentos, produtos têxteis, recibos de compras e brinquedos.
Os efeitos do BPA na saúde humana foram estudados por órgãos públicos de saúde em muitos países, assim como pela Organização Mundial da Saúde. Embora os níveis de exposição estejam abaixo do nível de risco atualmente estabelecido pelas agências regulatórias, várias jurisdições tomaram medidas para reduzir a exposição com base no princípio da precaução. Em particular, a proibição do BPA em mamadeiras diminuiu a exposição de bebês ao BPA. Plásticos livres de BPA (BPA-free) feitos com bisfenóis alternativos, como bisfenol S e bisfenol F, foram introduzidos no mercado, mas também há controvérsias sobre seus efeitos na saúde.
Desde 2008, países como Estados Unidos e Canadá começaram a restringir o uso de BPA em produtos infantis. Em 2010, alguns países da União Europeia, como Dinamarca, França e Suécia, proibiram o uso de BPA em embalagens alimentares. Desde então, outros países, como China (2011), Japão (2012) e Austrália (2012), também proibiram o seu uso em produtos infantis. No Brasil a ANVISA proibiu a fabricação e importação de mamadeiras que contenham BPA em sua composição em 2011, diminuindo a exposição de lactentes ao composto.
História A síntese do bisfenol A foi descoberta em 1891 pelo químico russo Aleksandr Dianin. Em 1934, químicos da da I.G. Farbenindustrie relataram o acoplamento entre o BPA e epicloridrina. Posteriormente, resinas e revestimentos derivados de materiais semelhantes foram descritos por trabalhadores das empresas DeTrey Freres na Suíça e Devoe e Raynolds nos EUA, promovendo o desenvolvimento de resinas epóxi, estimulando a produção de BPA em larga escala. A produção de BPA foi impulsionada ainda mais com o desenvolvimento de plásticos policarbonatos pela Bayer e General Electric. Esses plásticos entraram em circulação em 1958, sendo produzidos pela Mobay, General Electric e Bayer.
O efeito do BPA no sistema endócrino já vinha sendo estudado no início da década de 1930, e o bioquímico britânico Edward Charles Dodds avaliou-o como um estrogênio artificial. Trabalhos subsequentes determinaram que o BPA se ligava aos receptores de estrogênio dezenas de milhares de vezes mais fracamente do que o estradiol, o principal hormônio sexual feminino. Dodds eventualmente desenvolveu um composto estruturalmente semelhante, o dietilestilbestrol (DES), que foi usado como um fármaco estrogênico sintético em mulheres e animais até que foi proibido devido ao seu risco de causar câncer. A proibição do uso de DES em seres humanos veio em 1971 e em animais, em 1979. O BPA nunca foi usado como um fármaco e seus usos se restringiram à fabricação de plásticos.
Em 2003, o consumo anual de BPA nos EUA era de 856 mil toneladas, sendo 72% usados na fabricação de policarbonatos e 21% de resinas epóxi. Nos Estados Unidos, o BPA é fabricado pela Bayer MaterialScience, Dow Chemical Company, SABIC Innovative Plastics (antes GE Plastics), Hexion Specialty Chemicals e Sunoco Chemicals. Em 2004, essas empresas produziram pouco mais de 1 milhão de toneladas do BPA, em comparação com 7.260 toneladas em 1991. Menos de 5% do BPA produzido nos Estados Unidos é utilizado em aplicações de contato com alimentos.
Produção A síntese de Dianin, desenvolvida há mais de 130 anos, ainda é amplamente utilizada na produção do BPA sem grandes alterações. Essa síntese consiste na condensação de dois equivalentes de fenol com acetona (por isso bisfenol A), liberando um equivalente de água (H2O). A reação é catalisada por um ácido forte, como o ácido clorídrico, ácido sulfúrico ou um catalisador sólido ácido. Para garantir a condensação completa e limitar a formação de subprodutos como o composto de Dianin, geralmente é utilizado um grande excesso de fenol. A produção do BPA é relativamente barata devido à grande economia atômica da reação de síntese e à facilidade de obtenção dos materiais de partida através do processo do cumeno. Em 2022, a produção global e foi estimada em 10 milhões de toneladas.
Embora a adição de acetona geralmente ocorra na posição para em ambos os fenóis, no entanto pequenas quantidades de isômeros orto-para e orto-orto também são produzidos, juntamente com vários outros subprodutos. Essas impurezas podem estar presentes em amostras comerciais de BPA.
Propriedades O BPA é um composto orgânico que pertence ao grupo dos derivados do difenilmetano. Embora tenha um ponto de fusão alto, ele pode ser facilmente dissolvido em uma ampla gama de solventes como tolueno, etanol e acetato de etila. Para purificar o composto, é possível utilizar a técnica de recristalização em ácido acético com água. Durante a cristalização, os cristais formam-se no grupo espacial monoclínico P 21/n (onde n indica o plano de transflecção), com moléculas individuais de BPA arranjadas em um ângulo de torção de 91,5% entre os anéis de fenol. Dados espectroscópicos estão disponíveis no AIST.
Usos e aplicações
Policarbonatos thumb|direita|292x292px| Monômero constituinte do policarbonato de bisfenol ACerca de 65-70% de todo o bisfenol A é utilizado para fabricar plásticos policarbonatos, cuja massa consiste em quase 90% de BPA. A polimerização é realizada através de uma reação com fosgênio, conduzida sob condições bifásicas; o ácido clorídrico é eliminado com base aquosa. Este processo converte as moléculas individuais de BPA em grandes cadeias poliméricas. semmoldura|517x517px
Resinas epóxi e vinil-éster Cerca de 25-30% de todo o BPA é usado na fabricação de resinas epóxi e resinas vinil-éster. Para a resina epóxi, é primeiro convertido em éter diglicídico do bisfenol A (geralmente abreviado BADGE ou DGEBA), através de uma reação com epicloridrina em meio básico.
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O produto (BADGE) ainda pode ser utilizado na fabricação de resinas éster-vinil através da reação com ácido metacrílico para formar bis-GMA. Alternativamente, e em menor grau, o BPA pode ser etoxilado e, em seguida, convertido em seus derivados de diacrilato e dimetacrilato (bis-EMA, ou EBPADMA). Estes produtos podem ser incorporados em baixos níveis em resinas éster-vinil, alterando suas propriedades físicas, para aplicação em resinas dentárias e selantes.
Outros usos thumb|Copos de plástico também podem possuir bisfenol em sua composição, porém em menores quantidades.Os 5% restantes do BPA são usados em uma ampla gama de aplicações, muitas das quais envolvem plástico. BPA é um componente importante de vários plásticos de alto desempenho, a produção destes é baixa em comparação com outros plásticos, mas ainda está na escala de produção de milhares de toneladas por ano. Quantidades comparativamente menores de BPA também são usadas como aditivos ou modificadores em alguns plásticos commodities (tais quais o polietileno, polipropileno, poliestireno e PVC). Esses materiais são comuns, mas o teor de de BPA em sua composição é baixo.
Plásticos:
Componente majoritário
Os policianuratos podem ser produzidos a partir do BPA através do seu éster de cianato (BADCy). Este é formado por uma reação entre o BPA e o brometo de cianogênio. Exemplos incluem BT-Epoxy, que é uma das várias resinas usadas na produção de placas de circuito impresso. Polieterimidas como Ultem podem ser produzidas a partir de BPA através do deslocamento de um grupo nitro de bisnitroimidas apropriadas. Estes plásticos termoplásticos de poli-imidas têm a resistência excepcional a dano mecânico, térmico e químico. Eles são usados em dispositivos médicos e outros instrumentos de alto desempenho. As polibenzoaxinas podem ser produzidas a partir de vários fenóis, incluindo o BPA. As polissulfonas podem ser produzidas a partir de BPA e 4,4’-diclorodifenilsulfona (DCDPS) formando poli(sulfona bisfenol A) (PSF). É usado como uma alternativa de alto desempenho ao policarbonato. As resinas fenol-formaldeído de bisfenol-A, utilizadas na produção de laminados melamínicos de alta pressão.
Componente minoritário
O BPA pode ser incorporado em espumas de poliuretano seus derivados como extensores de cadeia de segmento duro, particularmente em materiais viscoelásticos. O PVC pode conter BPA por diversos motivos. O BPA é usado às vezes como um antioxidante em ftalatos, que são extensivamente usados como plastificantes para PVC. O BPA também tem sido usado como um antioxidante para proteger estabilizadores de calor sensíveis usados no PVC. O éter diglicídico do bisfenol A (BADGE) é usado como um sequestrante de ácidos, particularmente em dispersões de PVC, como organosóis ou plastisóis, que são usados como revestimentos para o interior de latas de alimentos, bem como estampas de roupas em alto relevo usando técnicas específicas como a serigrafia ou vinil de transferência de calor. BPA é usado em retardantes de chama usados em plásticos. A bromação do BPA forma o tetrabromobisfenol A (TBBPA), principalmente usado como um componente reativo de polímeros, o que significa que é incorporado na cadeia principal do polímero. É usado para preparar policarbonatos resistentes ao fogo, substituindo certa quantidade de bisfenol A. TBBPA de menor qualidade está presente em resinas epóxi usadas em placas de circuito impresso. O TBBPA também é convertido em tetrabromobisfenol A-bis(2,3- dibromopropil éter) (TBBPA-BDBPE) que pode ser usado como retardante de chama em polipropileno. O TBBPA-BDBPE não é ligado quimicamente ao polímero e pode ser lixiviado, isto é, migrar para o ambiente. O uso desses compostos está diminuindo devido às restrições aos retardantes de chama bromados. A reação do BPA com cloreto de fosforila e fenol forma o difosfato de bisfenol A (BADP), que é usado como retardador de chama líquido em algumas misturas poliméricas de alto desempenho, como misturas de policarbonato/ABS.
Outras Aplicações thumb|300x300px|Papéis térmicos também são um dos responsáveis pela exposição humana ao BPA BPA é usado como um antioxidante em fluidos de freio. BPA é usado como um agente de desenvolvimento em papel térmico (recibos de loja). Os produtos de papel reciclado também podem conter BPA, embora isso possa depender de como é reciclado. A remoção da tinta (deinking) pode eliminar 95% do BPA, porém se esse processo não for realizado, o BPA permanece nas fibras, e o papel é geralmente reciclado em papelão ondulado. O BPA etoxilado encontra menor uso como 'agente nivelador' na galvanoplastia. Derivados do BPA estão sendo investigados como fármacos, como o EPI-001 e seus derivados. thumb|Formas de plástico podem conter BPA
Produtos que podem conter BPA no Brasil