Processo sustentável de glicólise de pet pós-consumo: estudo da reutilização do catalisador, etilenoglicol e água

Abstract

O poli (tereftalato de etileno), PET, é um dos plásticos mais usados mundialmente, principalmente em embalagens de vida curta, como garrafas de refrigerante e água mineral. No entanto, o descarte irregular desse material após o consumo, vem acarretando enormes problemas ambientais e econômicos. Recentemente, tem se intensificado a busca por alternativas ecologicamente correta, entre elas a reciclagem química (método da glicólise) é uma opção tecnologicamente atrativa. O objetivo deste trabalho foi o de estudar a reação de despolimerização do PET pósconsumo catalisada por nanotubos de titanato (TNT) e avaliar a capacidade de reutilização do catalisador TNT e a recuperação e reutilização do etilenoglicol (EG) e água. O catalisador TNT foi caracterizado utilizando-se as técnicas MEV-FEG, TEM, DRX e FTIR, enquanto BHET foi caracterizado por FTIR, RMN e DSC. As reações de glicólise foram realizadas levando-se em conta os seguintes parâmetros reacionais: relação mássica EG/PET de 4:1, relação mássica PET/catalisador de 300:1, tempo reacional de 3 horas e temperatura de 196°. Após a filtração a quente, a mistura de oligômeros e TNT foi seca e adicionada em uma nova reação. A água residual e o EG foram separados sob pressão reduzida a 60°C e recuperados para serem inseridos em nova reação de glicólise. A recuperação do EG e água foi feita usando evaporador rotativo e alcançou valores de 70% e 80%, respectivamente. O EG recuperado apresentou umidade < 1%, enquanto água recuperada manteve pH próximo da neutralidade e condutividade elétrica em torno de 4-7 μS/cm. A conversão do PET foi de 100% e o rendimento em BHET foi em média 75% nas reações de reaproveitamento do TNT, EG e água.

Poly (ethylene terephthalate), PET, is one of the most used plastics worldwide, mostly used in short-life packaging, such as soda and mineral water bottles. However, the irregular disposal of this material after consumption has caused enormous environmental and economic problems. Recently, the search for ecologically correct alternatives has intensified, among them chemical recycling (glycolysis method) is a technologically attractive option. The objective of this work was to study the post-consumer PET depolymerization reaction catalyzed by titanate nanotubes (TNT) and to evaluate the reusability of the TNT catalyst and the recovery and reuse of ethylene glycol (EG) and water. The TNT catalyst was characterized using MEV-FEG, TEM, DRX and FTIR techniques, while BHET was characterized by FTIR, NMR and DSC. The glycolysis reactions were carried out taking into account the following reaction parameters: EG/PET mass ratio of 4:1, PET/catalyst mass ratio of 300:1, reaction time of 3 hours and temperature of 196 °C. After the hot filtration, the mixture of oligomers and TNT was dried and added in a new reaction. Residual water and EG were separated under reduced pressure at 60 °C and recovered to be inserted in a new glycolysis reaction. The recovery of EG and water was done using a rotary evaporator and reached values of 70% and 80%, respectively. Recovered EG showed moisture < 1%, while recovered water maintained pH close to neutrality and electrical conductivity around 4-7 μS/cm. It was achieved 100% PET conversion and the yield in BHET was on average 75% in the reuse reactions of TNT, EG and water.