Recuperação química de polímeros a partir de resíduos de plásticos

Abstract

Atualmente, os resíduos plásticos são um dos maiores contaminantes presentes no planeta, e é fundamental encontrar métodos para reaproveitar estes materiais. Muitos dos plásticos existentes já apresentam métodos bem definidos para a sua reciclagem, contudo para as embalagens multicamada isso não acontece. Assim, este trabalho teve como objetivo a recuperação química de polímeros de resíduos de embalagens multicamada, mais concretamente do poli(tereftalato de etileno) (PET), utilizando como método a hidrólise alcalina. A hidrólise alcalina de amostras de PET virgem e PET oriundo de resíduos (garrafas e embalagens multicamada) foram realizadas a 80 ºC, à pressão atmosférica, utilizando uma mistura de etanol e água (60:40, v/v), e hidróxido de sódio 5 % (m/m). Para a caracterização das amostras PET utilizou-se a espetroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), a microscopia eletrónica de varrimento acoplada com espectroscopia de energia dispersiva de raios X (SEM-EDS), a análise termogravimétrica (TGA), a calorimetria diferencial de varrimento (DSC), a análise dinâmico-mecânica (DMA) e a difração de raios X (XRD). Para a caracterização do ácido tereftálico (TPA) obtido nos vários ensaios optou-se pelas técnicas FTIR e espectrometria de ressonância nuclear magnética (RMN). Os objetivos do trabalho foram alcançados tendo-se obtido conversões de PET entre 38 e 98 %, onde a conversão mais baixa corresponde ao ensaio com pellets de PET virgem e o valor mais elevado aos ensaios com filmes de PET virgem. Os valores da conversão de resíduos de garrafas de PET com e sem cor, situaram-se entre 59 e 86 %. Quanto ao rendimento em TPA foi de 30 % e 49 % para os ensaios com garrafas de PET e com PET virgem, respetivamente. Para as embalagens multicamada obtiveram-se conversões entre 21 % e 29 %, com um rendimento em TPA entre 3 % e 21 % em relação à massa de amostra (visto que a de massa de PET nas embalagens é desconhecida).

Currently, plastics are one of the biggest contaminants on the planet, and it is essential to find methods to reuse these materials. Many of the existing plastics already have well-defined methods for their recycling however, for multilayer packaging this is not the case. Therefore, this work aimed at the chemical recovery of polymers from multilayer packaging residues, more specifically of poly(ethylene terephthalate) (PET), using alkaline hydrolysis to recover good quality terephthalic acid. The alkaline hydrolysis tests were carried out using virgin PET, PET from bottles and also residues of multilayer packages were carried out at 80 ºC, using an ethanol and water mixture (60:40 vol%), 5 wt% of sodium hydroxide under atmospheric pressure. For the characterization of the PET samples, Fourier transformed Infra-Red (FTIR), scanning eletron microscopy with energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDS), thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), dynamic mechanical analysis (DMA) and X-ray diffraction (XRD) were used, while for the characterization of the TPA obtained in the various tests, FTIR and nuclear magnetic resonance (NMR). The objectives of the work were achieved, having obtained PET conversions between 38 and 98 %. The use of PET pellets yielded the lowest conversion whilst the highest conversion was achieved for the virgin PET film. The conversion reached for PET bottles, with and without color, was between 58 and 86 %. A TPA yield between 30 and 49 % was obtained for the tests with PET and virgin PET bottles respectively. As regards the residues of multilayer packages using the initial sample and after dissolution, conversions between 21 and 29 % were obtained, corresponding to a TPA yield between 3 and 21 % relative to the whole mass of the sample and not the mass of PET as the latter was not known.