Estudo da pirólise catalítica de resíduos plásticos

Abstract

Os principais objectivos deste trabalho foram a investigação da influência da utilização de ZSM-5 na pirólise de uma mistura polimérica constituída por 65% (m/m) de PE, 18% (m/m) de PP e 17% (m/m) de PS, e a determinação das condições de operação energeticamente menos dispendiosas que, em paralelo, possibilitassem maximizar a conversão da mistura polimérica inicial em hidrocarbonetos líquidos à temperatura ambiente. A escolha dos valores para a composição desta mistura de polímeros baseou-se numa projecção da produção de resíduos plásticos a nível europeu, para 2015. Conclui-se que os valores mínimos de temperatura de reacção e tempo de residência que melhor satisfizeram este objectivo corresponderam ao ensaio em que foi utilizada uma temperatura de reacção de 370ºC, e um tempo de residência de 20 minutos. Através sa comparação dos resultados obtidos na pirólise térmica e catalítica da mistura polimérica, observou-se que, quando o catalisador foi utilizado, os rendimentos das fracções, gasosa e sólida, aumentaram, enquanto a fracção líquida diminuiu. Também se verificou que, sob as mesmas condições de operação, a introdução de ZSM-5 no processo produziu uma maior quantidade de hidrocarbonetos de baixa massa molecular, o que fez com que, ao contrário da degradação térmica, os compostos voláteis não-gasosos se encontrassem em matriz líquida à temperatura ambiente. Constatou-se ainda que ocorreu interacção entre os vários plásticos constituintes da mistura polimérica, durante a sua degradação com ZSM-5. Para os ensaios em que se obteve hidrocarbonetos líquidos à temperatura ambiente, não existiu uma variação significativa dos rendimentos e composições das várias fracções de produtos, com a variação da temperatura de reacção e do tempo de residência.

The main objectives of this study were to investigate the influence of the use of ZSM-5 in the pyrolysis of a polymer mixture consisting of 65% (m/m) PE, 18% (m/m) PP and 17% (m/m) PS, and to determine the least energy consuming operation conditions that, in parallel, would allow to maximize the initial polymer mixture composition were chosen with basis on an Outlook for the European plastic production, in 2015. It was concluded that the minimum reaction temperature and residence time that best satisfied this objectives, corresponded to the test where a temperature of 370º C and a time of 20 minutes were used. By comparing the obtained results in thermal and catalytic pyrolysis of the polymer mixture, it was observed that, when the catalyst was used, the yields of gaseous and solid fractions increased, while that of the liquid fraction decreased. It was also found that, under the same operating conditions, the introduction of ZSM-5 in the process produced a larger amount of low molecular mass hydrocarbons, what caused, by opposition to the thermal degradation, the non-gaseous volatile compounds to be in a liquid matrix at ambient temperature. Furthermore, it was observed that interaction occurred between the different plastic constituents of the polymer mixture, during its degradation with ZSM-5. In the tests where liquid hydrocarbons at ambient temperature were obtained, there was no significant change in yields and compositions of the various product fractions, by varying the reaction temperature and residence time.