Estudo Cinético da Reação Heterogênea de Despolimerização do PET Pós-Consumo em Meio Alcalino – Influência da Velocidade de Agitação
Kinetics Study of the Heterogeneous Depolymerization of Waste Pet in Alkaline Medium – Stirring Rate Effect
Ruvolo Filho, Adhemar; Curti, Priscila S.
http://dx.doi.org/10.1590/S0104-14282006000400006
Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol.16, n4, p.279-285, 2006
Resumo
Existe grande preocupação ambiental e econômica quanto à reutilização dos materiais poliméricos pós-consumo, devido ao grande volume de descarte destes nos lixos urbanos e ao valor agregado que esses materiais apresentam. Por isso existem vários estudos relacionados à pesquisa para o desenvolvimento de métodos de reciclagem mecânica e química dessa categoria de materiais, principalmente o PET. Neste trabalho o PET pós-consumo, obtido a partir de garrafas, foi submetido à reciclagem química usando solução de hidróxido de sódio em etilenoglicol. Foi verificado que o rendimento da reação e a cinética de despolimerização foram influenciadas pela velocidade de agitação do meio reacional. A 1360 rpm a resistência ao processo de transferência de massa do produto sólido a partir da superfície das amostras de PET não reagidas para a solução foi eliminada e a reação passou a ser controlada pela etapa química. A equação cinética deduzida a partir do modelo considerando o meio heterogêneo apresentou boa concordância com os resultados experimentais e os valores das constantes de velocidade aparentes foram altos, comparados com valores de outros trabalhos da literatura. Estes resultados sugerem que o meio alcalino usado é bastante eficiente, pois a 1360 rpm e a 170 °C apenas 6 min foram suficientes para obter 100% de tereftalato de dissódio.
Palavras-chave
PET pós-consumo, despolimerização, meio alcalino, cinética, meio heterogêneo
Abstract
There is an environmental and economic concern related to recycling waste polymers, due to its high accumulation in the domiciliary urban waste and due to the aggregated value of these materials. Thus, many studies of mechanical and chemical recycling of waste plastics, mainly PET, have been proposed. In this work, waste PET obtained from bottles was submitted to chemical recycling using a solution of sodium hydroxide in ethylene glycol. The reaction extent and the kinetics were seen to be influenced by the stirring rate in the solution. At 1360 rpm, the mass transfer resistance of the product from the unreacted PET surface to the solution was eliminated, and the reaction rate became controlled by the chemical process. The kinetic equation derived from a model with a heterogeneous medium fitted the experimental results well, and the apparent rate constants were higher than those cited in the literature. These results suggest that the alkaline medium used is very efficient and only 6 minutes were sufficient to obtain 100% of sodium terephthalate yield at 1360 rpm and 170 °C.
Keywords
PET waste, depolymerization, alkaline medium, kinetics, heterogeneous medium
References
1. www.cempre.org.br/fichas_técnicas_pet.php.
2. Awaja, F. & Pavel, D. - Europ. Polym. J., 41, p. 1453 (2005).
3. Paszun, D. & Spychaj, T. - Ind. Eng. Chem. Res., 36, p. 1373 (1997).
4. http://www.mgpolymers.com
5. Yoshioka, T.; Okayama, N. & Okuwaki, A. - Ind. Eng. Chem. Res., 37, p. 336 (1998).
6. Yoshioka, T.; Motoki, T. & Okuwaki, A. - Ind. Eng. Chem. Res., 40, p. 75 (2001).
7. Campanelli, J. R.; Kamal, M. R. & Cooper, D. G. - J. Appl. Polym. Sci., 48, p. 443 (1993).
8. Campanelli, J. R.; Kamal, M. R. & Cooper, D. G. - J. Appl. Polym. Sci., 54, p. 1731 (1994).
9. Kao C. Y., Wan B. Z. & Cheng W. H. - Ind. Eng. Chem. Res., 37, p. 1228 (1998).
10. Wan B. Z. Kao C. Y. & Cheng W. H. - Ind. Eng. Chem. Res., 40, p. 509 (2001).
11. Ruvolo-Filho A. & Soares K., Patent, B. R., PI 0400074-9 (2004).
12. Oku, A.; Hu, L. C; & Yamada, E. - J. Appl. Polym. Sci., 63, p. 595 (1997).
13. Goje, A. S. & Mishra, S., - Macrom. Mat. Eng., 288, p. 326 (2003).
14. Mishra, S. & Goje, A. S. - Polym. Reac. Eng., 11, p. 963 (2003).
15. Goje, A. S.; Thakur, S. A.; Diware, V. R.; Chauhan, Y. P. & Mishra S. - Polym.-Plast. Techn. Eng., 43, p. 369 (2004).
16. Crotti, A. E. M.; Vessecchi, R.; Lopes, J. L. C.; Lopes, N. P. - Quím. Nova, 29, p. 287 (2006).
17. Morrison, R. T. & Boyd, R. N. - “Organic Chemistry”, Allyn and Bacon, 1973.
18. Sammon, C.; Yarwood, J. & Everall, N. - Polym. Degrad. Stab., 67, p. 149 (2000).
19. Villain, F.; Coudane, J. & Vert, M. - Polym. Degrad. Stab., 43, p.431 (1994).
20. Ruvolo-Filho, A. & Carvalho de, G. M. – J. Macromol. Sci.-Phys., 38, p. 305 (1999).
21. Levenspiel, O. - “Engenharia das Reações Químicas – Cálculo de reatores”, Edgar Blucher, 1974, vol. 2.
22. Ruvolo-Filho, A. & Curti, P. S. - Ind. Eng. Chem. Reser., submetido.
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