ÁREA: Ambiental
TÍTULO: HIDRÓLISE E DEGRADAÇÃO CATALÍTICA DE RESÍDUOS POLIMÉRICOS DE PET
AUTORES: MATOS, V. L. I. (UFAM) ; COUCEIRO, P. R. C. (UFAM)
RESUMO: O crescente aumento de resíduos de poli(tereftalato de etileno) (PET) nas metrópoles tem incentivado várias alternativas de reciclagens. O reaproveitamento do PET através do processo de degradação termo-catalítica visa à obtenção de frações líquidas de combustíveis ou da despolimerização recuperando os monômeros de partida, que podem ser destinado ao setor petroquímico como produtos de elevado valor agregado. O presente trabalho visa obter a degradação do PET, mediante a reação de Fenton com o Fe3-xMxO4 (M = Ti, Co ou Ni) como fonte de Fe2+, buscando como produto final um combustível líquido. A despolimerização do PET resultou nos monômeros de ácido tereftálico e etileno glicol. Na fase seguinte, o ácido tereftálico será solubilizado e submetido à reação de Fenton, e a fração mais leve, do provável combustível líquido, será quantificada e caracterizada por cromatografia gasosa.
PALAVRAS CHAVES: poli(tereftalato de etileno), degradação, fenton
INTRODUÇÃO: O elevado consumo de polímeros geram cerca de 25,6 Mt/ano de resíduos sólidos. No Brasil, os termoplásticos sintéticos representam 90 % do consumo e classificam-se como: polipropileno; poli(tereftalato de etileno) (PET); polietileno e poli(cloreto de vinila) (AGUADO et al., 2000). Os resíduos de PET apresentaram maiores índices de crescimento nos últimos anos. Esse fato vem impulsionando as pesquisas para reduzir o acúmulo desses resíduos. Várias tecnologias de reciclagem foram desenvolvidas para minimizar o acúmulo desses resíduos, mas todos têm limitações e são, de modo geral, paliativas (SPINACÉ e DE PAOLI, 2005). Contudo, pesquisas dirigidas ao tratamento de resíduos poliméricos, via degradação térmica ou termo-catalítica, tem se tornado crescente e importante para converter esses resíduos poliméricos em frações líquidas que possam ser utilizados como combustível ou destinadas ao setor petroquímico como produtos de elevado valor agregado (YOU et al., 1999; VALLE e GUIMARÃES, 2004). Outra forma de reciclagem de materiais poliméricos é a despolimerização por hidrólise, que consiste na reação com excesso de água na presença de um catalisador (NaOH) e aquecimento, resultando na recuperação dos monômeros de partida (MANCINI e ZANI, 2002). Os processos oxidativos avançados (POA’s), especificamente a reação de Fenton (Fe2+/H2O2/H+), surge como uma alternativa para o reaproveitamento do PET a ser experimentada, uma vez que PERALTA-ZAMORA e SOUZA (2005) comprovaram a potencialidade dessa reação em tratamento de águas e/ou efluentes, e em outro estudo realizado por OLIVEIRA e colaboradores (2006) que obtiveram os mesmos resultados empregando essa reação, sendo a fonte de Fe2+, o Fe3-xMxO4, onde M = Ti, Co ou Ni.
MATERIAL E MÉTODOS: Amostras de PET devidamente lavadas e secas foram trituradas para obter tamanhos inferiores a 1 mm. Os ensaios de solubilidade foram feitos com a mistura de ~0,5 g de PET com volumes variados de diversos solventes orgânicos, sem ou com aquecimento. O processo de despolimerização foi feito de duas maneiras: a primeira, mistura de 5 g de PET com 50 mL de solução de NaOH 7,5 mol L-1 e a segunda, mistura 5 g de PET com 50 mL de solução contendo 30 g de NaOH:C6H5OH (1:1), usando um sistema de refluxo a temperatura de 110 oC, por três horas. Após o refluxo, a mistura foi filtrada e o resíduo foi solubilizado com 250 mL de água destilada. Na solução resultante foram adicionados 10 mL de solução de H2SO4 concentrado que promoveu a formação de um precipitação branco, que foi separado por filtração. Uma fração do precipitado foi submetida à análise de espectroscopia no infravermelho (IV). A fase seguinte consistirá dos ensaios desses monômeros na presença do sistema Fenton para obter a líquida mais leve que será analisada por cromatografia gasosa.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: O resíduo de PET apresentou maior grau de solubilidade em fenol a ~40 oC. Os resultados do processo de despolimerização realizado pelas duas formas se mostraram qualitativamente satisfatórios.
As frações sólidas foram caracterizadas pela análise comparativa dos respectivos espectros de IV com o da literatura (MANCINI e ZANIN, 2002), que indicaram se tratar do ácido tereftálico majoritário e outro composto com grupo OH (3448 cm-1) provavelmente de resíduo de ácido remanescente da dissolução (Figura 1).
Figura 1. Espectro de IV da fração sólida obtida da despolimerização com NaOH.
CONCLUSÕES: Os ensaios preliminares de despolimerização do PET, em meio básico, foram satisfatórios e promissores. O monômero do ácido tereftálico foi confirmado pela espectroscopia no IV. Após a precipitação da fração líquida para obtenção do monômero, o precipitado deve ser lavado exaustivamente com água destilada para eliminar o ácido sulfúrico remanescente, conforme indicado no espectro de IV.
AGRADECIMENTOS: À CAPES
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: AGUADO, J.; SERRANO, D. P.; ESCOLA J. M., GARAGORRI, E.,: FERNÂNDEZ, J. A. 2000. Catalytic conversion of polyolefins into fuels over zeolite beta. Polymer Degradation and Stability, 69:11-16.
MANCINI. D. S.; ZANI, M. 2002. Influência de Meios Reacionais na Hidrólise de PET pós-consumo. Polímeros: Ciência e Tecnologia, 12:34-40.
OLIVEIRA, L. C. A.; CELI, R.; RIOS, R. V. A.; LAGO, R. M.; FABRIS, J. D.; ARDISSON, J. D. 2006. Novel active heterogeneous Fenton system based on Fe3-xMxO4 (Fe, Co, Mn, Ni): the role of M2+ species on the reactivity towards H2O2 reactions. Journal of Hazardous Materials, 129: 171-178.
PERALTA-ZAMORA, P.; SOUZA, L. R. C. 2005. Degradação de corantes reativos pelo sistema ferro metálico/peróxido de hidrogênio. Química Nova, 208: 226-228.
SPINACÉ, M. A. S.; DE PAOLI, M. A. A. 2005. Tecnologia da Reciclagem de Polímeros. Química Nova, 28:65-72.
VALLE, M. L. M.; GUIMARÃES, M. J. O.C. 2004. Polímeros: Ciência e Tecnologia,14:17-21.
YOU, S. Y.; SHIN, J.-S.; KIM, J.-H.; SEO, G. 1999. Liquid-phase degradation of polyethylene wax over mordenite catalysts with different Si/Al molar ratios. Catalysis Letters, 59:221-227.
