Análise de processos de pirólise para a reciclagem de polietileno e polipropileno

Abstract

O consumo e o descarte de plásticos vêm crescendo ao longo dos anos de forma acelerada e insustentável. Grandes quantidades de plástico, principalmente as embalagens, são descartadas na natureza incorretamente, e se acumulam em oceanos causando impactos negativos na vida marinha e em toda cadeia animal. Além do reuso do produto plástico, transformações mecânicas e/ou químicas podem ser realizadas para a redução do resíduo plástico na natureza. A reciclagem química é uma alternativa frente à reciclagem mecânica e à incineração e possibilita a transformação do resíduo plástico em produtos de alto valor agregado, como combustíveis e monômeros para a produção de novos plásticos. Com o objetivo de propor uma economia circular para a cadeia do plástico no Brasil, neste trabalho foi analisado qual processo da reciclagem química seria mais adequado para geração de monômeros dos plásticos mais descartados. Primeiramente, o contexto da produção e consumo de plásticos no Brasil e no mundo foi estudado. Polietileno (PE) e polipropileno (PP) são os plásticos mais consumidos para embalagens tanto no Brasil quanto no mundo. Essas embalagens possuem curto tempo de vida e acabam sendo descartadas rapidamente na natureza. A partir da revisão bibliográfica, entre os quatro principais métodos de reciclagem química apontados na literatura (despolimerização, hidrocraqueamento, gaseificação e pirólise), a pirólise foi identificada como o método mais viável nos quesitos técnico, econômico e ambiental. Trabalhos que estudaram o rendimento de gases a partir da pirólise de plásticos foram analisados e identificou-se que processos utilizando um reator de rosca como ativador a 300 °C e um reator de leito fluidizado a 450 °C apresentaram maiores rendimentos de eteno e propeno. O catalisador de zeólita, entre as pirólises catalíticas, foi o que apresentou melhores resultados. Além disso, o aquecimento de micro-ondas é uma tecnologia promissora para aquecimento mais seletivo e mais rápido que o convencional, e pode ser escalonado para aplicações industriais.

The consumption and disposal of plastics has been growing over the years in an accelerated and unsustainable way. Large amounts of plastic, especially packaging, are incorrectly thrown away in nature, and accumulate in oceans causing negative impacts on marine life and on the entire animal chain. Besides reusing the plastic product, mechanical and/or chemical transformations can be carried out to reduce plastic waste in nature. Chemical recycling is an alternative to mechanical recycling and incineration and enables the transformation of plastic waste into high value products, such as fuels and also monomers for the production of new plastics. In order to propose a circular economy for the plastic chain in Brazil, this work analyzed which chemical recycling process would be more suitable for the generation of monomers from the most discarded plastics. First, the context of production and consumption of plastics in Brazil and worldwide was studied. Polyethylene (PE) and polypropylene (PP) are the most consumed plastics for packaging in Brazil and in the world, and due to its short lifetime, they end up being quickly discarded in nature. Based on the literature review between the four mainly chemical recycling methods (depolymerization, hydrocracking, gasification and pyrolysis), pyrolysis was identified as the method most viable technical, economical and environmentally sustainable. Papers that studied the gas yield from the pyrolysis of plastics were analyzed and it was identified that processes using an activator at 300°C and a fluidized bed reactor at 450°C had higher yields of ethylene and propene. The zeolite catalyst, among the catalytic pyrolysis, showed the best results. Furthermore, microwave heating is a promising technology for more selective and faster heating than conventional heating, and it can be scaled to industrial applications.