Transformación termocatalítica de polietileno de alta densidad en hidrocarburos sobre MCM-41

CAROLINA MONSERRAT; MARÍA S. RENZINI; VANESSA M. MUÑIZ; LILIANA B. PIERELLA

Santa Fe, Argentina

Simposio; XIV SINAQO, Simposio Nacional de Química Orgánica; 2003

La gran cantidad de residuos plásticos en la actualidad genera serios problemas ambientales, ya que no se degrada y permanece en depósitos municipales por décadas. Durante los últimos años se han desarrollado varios métodos para el reciclaje de plásticos: 1)El reprocesamiento mecánico para formar nuevos productos (de escasa aplicación, puesto que los nuevos productos poseen baja calidad); 2)La incineración para recuperar su energía (generando compuestos tóxicos como contaminantes atmosféricos); 3)La degradación térmica  y/o catalítica hacia productos gaseosos y  líquidos, dentro del rango de los combustibles o derivados químicos. Estos métodos parecen ser los más prometedores y rentables. La degradación puramente térmica muestra una amplia distribución de productos con variado Nº de átomos de carbono, y se requieren varios  tratamientos para mejorar su calidad. Mas estrecha distribución de productos se obtiene en la degradación catalítica. Se estudio el craqueo catalítico de polietileno de alta densidad (HDPE) sobre materiales mesoporosos tipo Al-MCM-41. La matriz MCM-41 se preparo por síntesis hidrotérmica y se modifico mediante la incorporación de cationes cinc mediante la técnica de intercambio iónico, para conferirle determinados tipos de sitios activos para favorecer y orientar la actividad catalítica.Tanto la matriz, como su expresión modificada Zn-MCM-41, se caracterizaron por XRD, TG-DSC, FTIR y Área Superficial, confirmando regularidad y estabilidad de la estructura, tipo de sitios activos y un área superficial de 1060 m2/g. El sistema catalítico consistió en un reactor tubular de vidrio de 10 cm de diámetro que operó a flujo pistón y a presión atmosférica, a 410 y 500oC, observándose transformación completa del reactivo en el rango de temperaturas estudiado. Se utilizaron pellets HPDE como alimentación, N2 como gas portador a un caudal volumétrico de 5 ml/min, y el tiempo de reacción fue de 20 min. Por TG-DSC de mezclas físicas Zn-MCM-41/HDPE se observo que la transformación catalítica de la poliolefina ocurrió a menor temperatura respecto de la descomposición térmica pura (500°C). A 500°C se observo elevada selectividad hacia fracciones de hidrocarburos entre nueve y dieciséis átomos de carbono (dentro de la producción total de hidrocarburos líquidos, HCL: C5-C16 = 76 % p/p). Hidrocarburos gaseosos (HCG = 19.6 % p/p) e hidrocarburos aromáticos (tolueno, xilenos y mesitileno, HCA = 13.7 % p/p) se obtuvieron en menor proporción respecto de las  zeolitas tipo ZSM-11 (los productos de reacción se analizaron  por cromatografía en fase gaseosa). Por otra parte se estudio el efecto de la relación Catalizador/Alimentación en la distribución de los productos de reacción sobre Zn-MCM-41a 500°C. Se observó para el caso de la relación Catalizador/HDPE=2: HCL=76.04, HCG=19.60 y residuo carbonoso=4.36 (% p/p); y para la relación  Catalizador/HDPE=0.5, HCL=53.61, HCG=37.79 y residuo carbonoso=8.60 (% p/p).Mediante el desarrollo de un sistema catalítico competitivo, se determino la factibilidad del proceso de degradación de residuos de HDPE hacia la síntesis de hidrocarburos gaseosos y líquidos.