Estudo de processo de upgrading catalítico de vapores da pirólise de resíduos plásticos de equipamentos de informática em reator catalítico com carvão ativado impregnado com NaOH

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: COSTA, Augusto Fernando de Freitas
• Orientador(a): MACHADO, Nélio Teixeira
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Pará
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia
• Departamento: Instituto de Tecnologia
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Craqueamento térmico; Tempo de reação; Termogravimetria; Pirólise de ABS retardante de chrome
• Palavras-chave em Inglês: Thermal cracking; Reaction time; Thermogravimetry; Flame-retardant ABS pyrolysis
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
• Link de acesso: https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/15637

Este estudo investigou o craqueamento térmico e o upgrading (melhoramento) catalítico de vapores da pirólise de resíduos plásticos de equipamentos de informática em um reator em semi batelada acoplado a um leito fixo catalítico aquecido (craqueamento a vapor em 2 estágios). O catalisador utilizado foi cinza de Si-Al obtida a partir da ativação de pastilhas comerciais de carbono por meio de solução concentrada de NaOH e calcinação. O objetivo do estudo foi caracterizar o fluxo de resíduos por meio de termogravimetria (TG) e produtos de pirólise, estudar o efeito da temperatura (350 °C - 500 °C) e da quantidade de catalisador (0,0 % m/m – 7,5 % m/m) nos rendimentos de produtos de reação, propriedades físico-químicas e composição química do produto líquido orgânico, a fim de compreender e avaliar a produção de combustíveis e o upgrading catalítico a partir de resíduos plásticos usados como matérias-primas químicas. Amostras fracionadas foram coletadas em determinados tempos de reação (15 min, 30 min, 45 min e 60 min) para estudar a evolução das reações de craqueamento nos experimentos através da composição química dos produtos na análise do GC-MS. Trabalhos anteriores também foram comparados para mostrar semelhanças entre matérias-primas diferentes em unidades térmicas iguais à utilizada. Os resultados indicaram composição de acrilonitrila-butadieno-estireno bromado (ABS-Br), policarbonato (PC) e poliestireno de alto impacto (HIPS) para o resíduo plástico dos equipamentos de informática. À temperatura de 350 °C os resultados foram melhores quando se considera o índice de acidez, mas os rendimentos da fase líquida foram os menores (38 %) e os rendimentos da fase gasosa elevados (42 %). Os experimentos de upgrading catalítico revelaram o aumento da presença de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAH) com o aumento da viscosidade cinemática do produto líquido orgânico, o aumento do rendimento de carvão (de 11 % para 24 %) e a diminuição do rendimento de gases (de 15 % para 5 %). A composição química mostrou presença de hidrocarbonetos aromáticos como estireno, metil-estireno e difenil-propano, e de compostos nitrogenados como benzeno butano-nitrila, de compostos fenólicos, de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos e de compostos bromados. A pirólise de resíduos plásticos de equipamentos de informática é desafiadora, devido à composição variável de contaminantes presentes e à avaliação da composição química de acordo com o tempo de reação, que fornece informações interessantes a respeito da evolução de experimentos de pirólise em semi-batelada/upgrading catalítico. A padronização e a reprodutibilidade do método devem ser conduzidas para continuar a avaliação da pirólise e o upgrading catalítico de uma ampla gama de matérias-primas.