Degradación termocatalítica de Polietileno de alta densidad en hidrocarburos, preferentemente aromáticos, empleados en zeolitas ZSM-11 modificadas

LILIANA B. PIERELLA; CAROLINA MONSERRAT; MARÍA S. RENZINI; OSCAR. A. ANUNZIATA

Los Cocos-Córdoba-Argentina

Workshop; Segundo Workshop Italo-Argentino para la Química Sustentable; 2003

Se estudió la transformación catalítica de polietileno de alta densidad (HDPE) a hidrocarburos gaseosos (GHC) y líquidos (LHC), preferentemente aromáticos (benceno, tolueno, xilenos –BTX-). El sistema catalítico consistió en un reactor de un paso que opera a presión atmosférica, investigando el efecto de la temperatura entre 410 y 500°C, sobre  mezclas físicas en una proporción en peso de 0.33 % de polímero y 0.66 % de catalizador, obteniéndose transformación completa del reactivo en casi todo el rango de temperaturas estudiado. Se sintetizaron catalizadores zeolíticos sobre base ZSM-11 y modificaron mediante la incorporación de cationes de neutralización de la red zeolítica con Zn, Mo y H, a los fines de obtener materiales con distintos tipos de sitios activos. Tanto la matriz zeolítica con estructura MEL, con sus expresiones modificadas Zn-ZSM-11, Mo-ZSM-11 y H-ZSM-11 se caracterizaron por TG-DSC, XRD, TPD-FID, FTIR y Área superficial. Se encontró un elevado grado de cristalinidad y pureza estructural, estabilidad térmica, sitios ácidos del tipo Bronsted y Lewis en cantidad y fuerza variable, de acuerdo al catión de neutralización; y áreas superfiaciales entre 384 y 420 cm2/gr para todas las muestras. El reactivo puro fue caracterizado por FTIR y análisis térmicos. Por FTIR se observaron las bandas características del HDPE a 720, 1370, 1470 y 2941 cm-1 debidas a –CH2-. En el termograma del HDPE, se observa que la degradación del mismo comienza alrededor de los 400°C, culminando totalmente a 500°C, pasando un máximo de pérdida de masa de acuerdo al DTG a 488.20°C. El DSC presenta además una señal endotérmica alrededor de los 122-123°C, adjudicado al punto de fusión del polímero. Los productos de reacción se caracterizaron por cromatografía en fase gaseosa. Se efectuaron los análisis de ensayos térmicos (TG) de mezclas físicas polímero-catalizador, a los efectos de comparar con la descomposión térmica del polímero en ausencia del catalizador. Se observó la influencia de cada catalizador en la disminución de la temperatura inicial de la transformación de la poliolefina (200, 160 y 150°C en presencia de las zeolitas con Zn, Mo y H, respectivamente). Las muestras para los análisis de TG se prepñararon a partir de mezclas físicas en una proporción 0.33% de polímero y 0.66% de catalizador.             A 500°C la muestra Zn presentó mayor selectividad a LHC (>57%p/p) con valores superiores a 47%p/p de BTX, siendo seleccionada para posteriores evaluaciones, donde en otras condiciones alcanzó el 71%p/p de selectividad a LHC. En H-Zeolita la fracción de GHC fue superior.              El proceso catalítico aquí presentado parece ser competitivo, para la transformación de residuos de HDPE en productos de mayor valor agregado.