Pirólise Térmica de Filmes de PEBD e PELBD de Embalagens Pós-Consumo
DOI:
https://doi.org/10.5902/2236117062698Palavras-chave:
Resíduos, Polietileno, PiróliseResumo
Os termoplásticos estão cada vez mais presentes no cotidiano da sociedade e nas mais variadas aplicações. Dentre os termoplásticos, o polietileno é o que apresenta o maior volume mundial de produção e consumo. Entretanto, grande parte de suas aplicações destina-se a produtos de curto tempo de vida útil, principalmente no setor de embalagens de alimentos. Tornam-se, assim, constituintes expressivos da composição do resíduo sólido urbano, levando a grandes quantidades depositadas frequentemente em aterros sanitários. Neste contexto, a pirólise surge como uma tecnologia para a reciclagem de resíduos plásticos, permitindo a recuperação dos monômeros que lhes deram origem. Através desse processo termoquímico, os resíduos são convertidos em três diferentes produtos: óleo ou em alguns casos cera, gases não condensáveis e uma fração sólida denominada carvão ou char. Assim, o objetivo do presente estudo é contribuir para o desenvolvimento da pirólise como tecnologia para tratamento final de resíduos de polietileno de baixa densidade (PEBD) e polietileno linear de baixa densidade (PELBD), provenientes de embalagens pós-consumo, através da análise da influência da temperatura de pirólise na composição química do óleo produzido, assim como a discussão de potenciais aplicações. Para tanto, os resíduos foram inicialmente caracterizados através das análises de espectroscopia por refletância total atenuada no infravermelho com transformada de Fourier (ATR-FTIR), termogravimetria (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC) e fluorescência de raios-X (FRX). Os ensaios de caracterização mostraram que o resíduo plástico é constituído por 4,07% de cinzas, 0,52% de carbono fixo e 95,54% de matéria volátil, evidenciando seu grande potencial para a produção de óleo pirolítico. A degradação térmica do resíduo iniciou-se em torno de 410°C e se estendeu até cerca de 530°C, com máxima taxa de degradação térmica em cerca de 488°C. O processo de pirólise foi realizado com amostras de 50g de PEBD e PELBD pós-consumo, previamente aglutinados, com tamanho de partícula na faixa de 0,001mm a 4mm, em reator horizontal de quartzo, com atmosfera inerte de N2, taxa de aquecimento de 10°C/min e tempo de residência de 30min. Os ensaios foram conduzidos com temperaturas experimentais de 500°C e 700°C, a fim de verificar a influência da temperatura na composição química do óleo obtido no processo. A análise do óleo coletado a 500°C por espectroscopia de infravermelho, revelou um espectro similar ao do diesel comercial. Através de cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas, verificou-se uma composição constituída predominantemente por olefinas (44%), de 8 a 35 átomos de carbono, seguida de parafinas (23,8%) e cicloparafinas (10%). Evidenciou-se ainda um percentual considerável de alfa-olefinas, importantes para a indústria petroquímica, e percentual de compostos aromáticos a nível de traço. Ao variar a temperatura para 700°C, ocorreu um aumento no teor de compostos aromáticos para 16,6%, acompanhado de uma redução no percentual de olefinas, parafinas e cicloparafinas. Os óleos obtidos em ambas as temperaturas têm potencial de aplicação em processos de craqueamento a vapor ou craqueamento catalítico convencional para a obtenção de matérias-primas da indústria petroquímica.
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Referências
ABNISA, F.; DAUD, W. A Review on co-pyrolysis of biomass: An optional technique to obtain a high-grade pyrolysis oil. Energy Conversion and Management, v. 87, p. 71-85, https://doi.org/10.1016/j.enconman.2014.07.007, 2014.
AL-SALEM, S. M.; ANTELAVA, A.; CONSTANTINOU, A.; MANOS, G.; DUTTA, A. A review on thermal and catalytic pyrolysis of plastic solid waste (PSW). Journal of Environmental Management, v. 197, p. 177-198, https://doi.org/10.1016/j.jenvmann.2017.03.084, 2017.
ALVARENGA, L.; XAVIER, T.; BARROZO, M.; BACELOS, M.; LIRA, T. Determination of activation energy of pyrolysis of carton packaging wastes and its pure components using thermogravimetry. Waste Management, v. 53, p. 68-75, https://doi.org/10.1016/j.wasman.2016.04.015, 2016.
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS (ASTM). ASTM D1921-18: Standard Test Methods for Particle Size (Sieve Analysis) of Plastic Materials. Pensilvânia, 2018.
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS (ASTM). ASTM D4703-16: Standard Practice for Compression Molding Thermoplastic Materials into Test Specimens, Plaques, or Sheets. Pensilvânia, 2016.
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS (ASTM). ASTM E1131-08: Standard Test Method for Compositional Analysis by Thermogravimetry. Pensilvânia, 2014.
ANDRADE, A. Produção e Caracterização de Compósitos de Matriz de Polipropileno Reciclado/ Virgem Reforçado por Fibras e Pó de Coco [dissertation]. Rio de Janeiro: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica e Materiais/UFRJ; 2013. 119 p.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DA INDÚSTRIA DO PLÁSTICO (ABIPLAST). Perfil 2018. São Paulo: ABIPLAST, 2019. 47 p.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 13230: Embalagens e acondicionamento plásticos recicláveis - Identificação e simbologia. Rio de Janeiro: ABNT, 2008.
ASSOCIATION OF PLASTICS MANUFACTURES (PLASTICSEUROPE). Plastics - The Facts 2018: An analysis of European Plastics Production, Demand and Waste Data. Bélgica: PLASTICSEUROPE, 2018. 60 p.
ÇIT, I.; SINAG, A; YUMAK, A; UÇAR, S.; MISIRHOGLU, Z; CANEL, M. Comparative pyrolysis of polyolefins (PP and LDPE) and PET. Polym Bull, v. 64, p. 817-834, https://doi.org/10.1007/s00289-009-0225-x, 2009.
DAS, P.; TIWARI, P. The effect of slow pyrolysis on the conversion of packaging waste plastics (PE and PP) into fuel. Waste Management, v. 79, p. 615–624. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2018.08.021, 2018.
FU, Z.; ZHANG, S.; LI, X.; SHAO, J. MSW oxy-enriched incineration technology applied in China: Combustion temperature, flue gas loss and economic considerations. Waste Management, v. 38, p. 149-156, https://doi.org/10.1016/j.wasman.2014.12.026, 2014.
GALDINO, G.; 2014. Avaliação do Efeito do Reprocessamento do Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular sobre suas Propriedades Mecânicas, Térmicas e Morfológicas [dissertation]. Porto Alegre: Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Tecnologia de Materiais/PUCRS; 2014. 95 p.
GULMINE, J. Análise do Polietileno Submetido ao Envelhecimento Acelerado [dissertation]. Curitiba: Programa de Pós Graduação em Engenharia, Setor de Tecnologia/ UFPR; 1999. 111 p.
JAMRADLOEDLUKA, J.; LERTSATITTHANAKORN, J. Characterization and Utilization of Char Derived from Fast Pyrolysis of Plastic Wastes. Procedia Engineering, v.69, p. 1437–1442, https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.03.139, 2014.
LOPEZ, G.; MARCO, I.; CABALLERO, B.; LARESGOITI, M.; ADRADOS, A. Influence of time and temperature on pyrolysis of plastic wastes in a semi-batch reactor. Chemical Engineering Journal, v.173, p.62-71, https://doi.org/10.1016/j.cej.2011.07.037, 2011.
LUO, S.; XIAO, B.; HU, Z.; LIU, S.; GUAN, Y.; CAI, L. Influence of particle size on pyrolysis and gasification performance of municipal solid waste in a fixed bed reactor. Bioresource Technology, v. 101, p. 6517-6520, https://doi.org/10.1016/j.biortech.2010.03.060, 2010.
MATEUS, S. Determinação de Componentes Inorgânicos em Plásticos pelo método de Análise por ativação neutrônica [dissertation]. São Paulo: Programa de Pós-Graduação em Ciências na área de Tecnologia Nuclear – Aplicações/USP; 1999. 85 p.
MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE (MMA). Plano Nacional de Resíduos Sólidos. Brasília: MMA, 2012.
ONWUDILI, J.; INSURA, N; WILLIAMS, P. Composition of products from the pyrolysis of polyethylene and polystyrene in a closed batch reactor: Effects of temperature and residence time. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, v.86, p. 293–303, https://doi.org/10.1016/j.jaap.2009.07.008, 2009.
QINGLAN, H.; CHANG, W.; DINGQIANG, L.; YAO, W.; DAN, L.; GUIJU, L. Production of hydrogen-rich gas from plant biomass by catalytic pyrolysis at low temperature. International Journal of Hydrogen Energy, v. 35, p. 8884-8890, https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2010.06.039, 2010.
QUESADA, L.; CALERO, M.; MARTÍN-LARA, M. A.; PÉREZ, A.; BLÁZQUEZ, G. Characterization of fuel produced by pyrolysis of plastic film obtained of municipal solid waste. Energy, v.186, https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.115874, 2019.
SANTOS, A. Efeito da Irradiação por Feixe de Elétrons sobre as Propriedades Físicas e Químicas de uma Resina de Polipropileno [thesis]. São Paulo: Programa de Pós Graduação em Engenharia Metalúrgica e de Materiais/USP; 2011. 267 p.
SHARUDDIN, S.; ABNISA, F.; DAUD, W.; AROUA, M. A Review on Pyrolysis of Plastic Wastes. Energy Conversion and Management, v. 115, p. 308-326, https://doi.org/10.1016/j.enconman.2016.02.037, 2016.
SILVERSTEIN, R.; WEBSTER, F.; KIEMLE, D. Identificação Espectrométrica de Compostos Orgânicos. 7 ed. Rio de Janeiro: LTC; 2005.
SOGANCIOGLU, M.; YEL, E.; AHMETLI, G. Pyrolysis of waste high density polyethylene (HDPE) and low density polyethylene (LDPE) plastics and production of epoxy composites with their pyrolysis chars. Journal of Cleaner Production, v. 165, p. 369-381, https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.07.157, 2017.
SPINACÉ, M.; DE PAOLI, M. A Tecnologia da Reciclagem de Polímeros. Revista Química Nova, Campinas, v. 28, p. 65-72, https://doi.org/10.1590/S0100-40422005000100014, 2005.
VIDAL, D. Estudo da Influência das Condições de Pirólise de Compósito de PEBD/AL na Produção de Hidrocarbonetos [dissertation]. São Mateus: Programa de Pós-Graduação em Energia/UFES; 2017. 49 p.
WILLIAMS, P. T.; WILLIAMS, E. A. 1997. Analysis of products derived from the fast pyrolysis of plastic waste. Journal of Anlytical and Applied Pyrolysis, v. 40-41, p. 347-363, https://doi.org/10.1016/S0165-2370(97)00048-X, 1997.
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