Influência de Meios Reacionais na Hidrólise de PET Pós-Consumo

Abstract

Resumo: A despolimerização de poli (tereftalato de etileno) -PET -em água pura e em soluções aquosas 7,5M de ácido acético, ácido sulfúrico, acetato de sódio e hidróxido de sódio foi testada a 100 o C e pressão atmosférica, com o objetivo de obter ácido tereftálico. Foram ainda quantificadas diferenças relativas à influência do tamanho de partícula na velocidade da reação. Água pura e soluções de ácido acético e acetato de sódio praticamente não degradaram o PET em cinco dias de reação, enquanto a solução de ácido sulfúrico permitiu 80% de despolimerização no período. A reação com solução de hidróxido de sódio foi considerada a melhor, pois despolimerizou 95% do PET de granulometria maior (entre 2mm e 1,199mm) em 7 horas e 98% do PET de granulometria menor (inferior a 1,19mm) em 5 horas. Desta última reação o ácido tereftálico foi obtido, purificado e submetido a ensaios de caracterização, cujos resultados foram semelhantes aos do ácido tereftálico petroquímico (pureza superior a 99%). Palavras-chave: Hidrólise de PET, hidróxido de sódio, ácido tereftálico, despolimerização, reciclagem química. Influence of Reaction Media In Post-Consumer PET HydrolysisAbstract: The depolymerization of polyethylene terephthalate -PET in pure water and in 7,5M aqueous solutions of acetic acid, sulfuric acid, sodium acetate and sodium hydroxide was tested at 100 o C and 1 atm, in order to obtain terephthalic acid (TPA). The effect from the size of the particles on the reaction kinetics was studied quantitatively. Pure water and the solutions of acetic acid and sodium acetate practically did not degrade PET after five days of reaction, while the sulfuric acid solution allowed 80% of depolymerization during the same period. Sodium hydroxide was the best hydrolysis agent, resulting in 95% depolymerization of the the larger particle size PET (between 2mm and 1,19mm) in 7 hours and 98% of the smaller particle size PET (less than 1,19mm) in 5 hours. Terephthalic acid was obtained, purified and characterized, and the results were similar to those of petrochemical TPA (purity higher than 99%). Keywords: PET hydrolysis, sodium hydroxide, terephthalic acid, depolymerization, chemical recycling.Autor para correspondência: Maria Zanin, Núcleo de Reciclagem de Resíduos, Departamento de Engenharia de Materiais, UFSCar, Caixa Postal 676, CEP: 13565-905, São Carlos, SP. E-mail: dmza@power.ufscar.br Introdução A hidrólise de poli (tereftalato de etileno) vem sendo estudada desde o final dos anos 50 em virtude de sua importância enquanto processo degradativo [1,2] . Buxbaum estimou que, entre 100 e 120°C, a hidrólise de PET ocorre 10.000 vezes mais rapidamente que a degradação térmica e numa velocidade 5.000 vezes superior à oxidação do polímero [3] . Esta vulnerabilidade do polímero em relação ao ataque hidrolítico faz com que a secagem do mesmo seja praticamente obrigatória anteriormente ao processamento, o que se aplica inclusive à reciclagem convencional do plástico.

Reciclagem química do PET pós-consumo: caracterização estrutural do ácido tereftálico e efeito da hidrólise alcalina em baixa temperatura

“…Vários estudos [ 1,2,[4][5][6][7] sobre o processo de despolimerização do PET via hidrólise alcalina tem sido realizados. Entretanto, as metodologias atualmente encontradas na literatura para esta reação são dispendiosas, uma vez que problemas como a penetração de reagentes químicos no interior da matriz de polímero, devido a sua resistência a tais reagentes, e a difícil solubilização dos resíduos de plástico comprometem o rendimento da reação de despolimerização [7] .…”

“…Partindo de análises dos trabalhos da literatura [1,2,[4][5][6][7] , que operam apenas com temperaturas maiores ou iguais a 100 °C, nesse trabalho propõe-se empregar uma temperatura de 70 °C, a fim de verificar a possibilidade de otimização do processo. Também foram investigados parâmetros que interferem no rendimento desta reação: a concentração da solução de hidróxido de sódio e o tempo da reação.…”

“…Embora a literatura não apresente estudos dessa reação na temperatura inferiores de 70 °C, resultados observados por Di Souza et al [4] e por Mancini & Zanin [5] , que trabalharam a 100 °C, podem ser utilizados para comparação. Com uma média de 6 horas de reação e solução de NaOH 7,5 M, Mancini & Zanin [5] obtiveram rendimentos de 95% em média, enquanto Di Souza et al [4] conseguiram rendimentos próximos a 100%.…”

“…Com uma média de 6 horas de reação e solução de NaOH 7,5 M, Mancini & Zanin [5] obtiveram rendimentos de 95% em média, enquanto Di Souza et al [4] conseguiram rendimentos próximos a 100%. Considerando a diferença de temperatura, parâmetro bastante significativo no rendimento da reação, pode-se julgar os resultados obtidos nesse trabalho satisfatórios.…”

“…A decomposição via hidrólise, em particular, além de colaborar com o propósito ambiental, também contribui economicamente, pois por meio dela é possível obter etilenoglicol (EG) e, principalmente, ácido tereftálico (PTA) com apenas uma reação [5] . A esterificação do PTA com etileno glicol a uma temperatura entre 240 °C e 260 °C e uma pressão compreendida entre 300 kPa e 500 kPa é a principal alternativa industrial de síntese da resina PET [2] .…”