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Title: Projeto do protótipo funcional para a recuperação de poliestireno expandido reciclado por extrusão
Other Titles: Project of a functional prototype for recovery of recycled expanded polystyrene via extrusion
Author: Leite, Pedro Alexandre Gonçalves
Advisor: Neto, Victor
Zhiltsova, Tatiana Vladimirovna
Keywords: Poliestireno expandido (EPS)
Reciclagem mecânica
Extrusão
Grânulos expansíveis
Agente expansor
Sustentabilidade
Defense Date: 13-Dec-2023
Abstract: A criação de ciclos fechados de reciclagem que promovam a redução, reutilização e reciclagem é essencial para diminuir o impacto ambiental do crescente uso de materiais poliméricos. O poliestireno expandido (EPS) é um plástico celular leve amplamente utilizado, conhecido pelas suas excelentes propriedades de isolamento e aplicações versáteis em embalagens e isolamento. No entanto, o seu descarte apresenta desafios devido à sua baixa densidade e elevado volume de resíduos. Os esforços de reciclagem são complicados pelas ineficiências do método predominante de polimerização em suspensão, exigindo reciclagem química. A reciclagem mecânica, o método principal para gestão de resíduos de EPS, enfrenta dificuldades técnicas, resultando frequentemente em reciclagem de baixa qualidade. Este estudo centra-se na viabilidade da extrusão de EPS reciclado com um agente expansor para produzir grânulos de EPS reciclados. A investigação enfatiza o desenvolvimento de um protótipo funcional para a adição de agentes expansores a uma extrusora, assim como a investigação da compactação de EPS sob diferentes temperaturas para aprimorar o processo de extrusão. Um grau significativo de densificação ocorre para o EPS residual entre 120 °C e 140 °C devido ao colapso da sua estrutura expandida. Os resultados destacam o potencial do tratamento térmico para a redução de volume até 11 vezes. A análise por método dos elementos finitos (FEM) informa sobre o comportamento do fuso da extrusora e os requisitos de pressão para o sistema de doseamento do agente expansor. O estudo realça a necessidade de uma adição eficiente do agente expansor, enfatizando a importância de uma bomba de pistão e controlo de fluxo no processo. Este trabalho contribui para o estabelecimento de um potencial processo de reciclagem em ciclo fechado para o EPS, alinhando-se com os objetivos de promover a circularidade dos recursos e reduzir a dependência de materiais virgens, conforme o estabelecido no Pacto Ecológico Europeu.
Creating closed recycling loops that promote reduction, reuse and recycling is essential in reducing the environmental impact of the increasing use of polymeric materials. Expanded polystyrene (EPS) is a widely used lightweight cellular plastic known for its excellent insulation properties and versatile applications in packaging and insulation. However, its disposal presents challenges due to its low density and high waste volume. Recycling efforts are complicated by the inefficiencies of the predominant suspension polymerization method, necessitating chemical recycling. Mechanical recycling, the primary method for EPS waste management, suffers from technical difficulties, often resulting in downcycling. This study focuses on the feasibility of extruding recycled EPS with a blowing agent to produce recycled EPS granulates. The research emphasizes the development of a mechanical prototype and the investigation of EPS compaction under varying temperatures to enhance the extrusion process. A significant degree of densification occurs for the waste EPS between 120 °C and 140 °C due to the collapse of its expanded structure. The findings underscore the potential of heat treatment for volume reduction up to 11 times. FEM analysis provides insights into the extruder’s screw behavior and pressure requirements for the blowing agent metering system. The study highlights the necessity for efficient blowing agent delivery, emphasizing the importance of a piston pump and flow control in the process. The insights from this work contribute to establishing a potential closed-loop recycling process for EPS, aligning with the goals of promoting resource circularity and reducing reliance on virgin materials, as emphasized in the European Green Deal.
URI: http://hdl.handle.net/10773/40917
Appears in Collections:UA - Dissertações de mestrado
DEM - Dissertações de mestrado

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