Un nuevo modelo dinámico de degradación térmica de mezclas binarias de polímeros sometidas a través de pirólisis

A new dynamic model of thermal degradation of binary polymer blends undergoing pyrolysis

Este artículo muestra el proceso de validación de un modelo dinámico propuesto para representar la reacción de degradación térmica de un solo paso de componentes individuales en mezclas de polímeros. Es complicado modelizar el proceso de degradación térmica de mezclas poliméricas dentro de reactores de pirólisis. En el interior del reactor MPW, la distribución de los componentes poliméricos en la mezcla se baraja. Se producen gradientes de alta temperatura y es difícil conseguir una transferencia de calor uniforme. Todos estos factores hacen que sea complicado predecir en todo momento del proceso y en cada punto del material dentro del reactor las reacciones de degradación y la presencia específica del hidrocarburo de interés. Se realiza una comparación entre los datos reales proporcionados por TGA de mezclas binarias de plástico y el resultado de la degradación térmica simulada obtenida mediante una ecuación diferencial del modelo de degradación térmica de los mismos plásticos. Los polímeros utilizados en este estudio fueron Poliestireno Expandido (EPS) y Polietileno de Baja Densidad (HDPE). Los resultados de la simulación utilizando el modelo dinámico propuesto se compararon con los termogramas de las cinco muestras sometidas a ensayos TGA. Los resultados de la simulación mostraron un grado de aproximación razonable, con un error cuadrático medio inferior al 5%. Estos resultados se aproximan bien a la pérdida de masa de las muestras reales sometidas a ensayos TGA en todo el rango de temperaturas del proceso. En consecuencia, no es necesario segmentar el proceso en subrangos para buscar parámetros en cada uno de ellos.

1. INTRODUCCIÓN

Los residuos plásticos urbanos (RPU) se están convirtiendo en una preocupación medioambiental debido a su rápida acumulación en vertederos y escombreras [1], [2]. Los polímeros artificiales derivados del petróleo tienen muchas aplicaciones en la vida moderna: desde envases y envoltorios para proteger alimentos hasta materia prima en la fabricación de equipos y estructuras [3, p. 39-41].

Los MPW aumentan a una velocidad superior a la que pueden reintegrarse en el ciclo biológico, y se han contemplado varias alternativas; desde el uso de agentes biológicos que contribuyen a la descomposición de los polímeros, hasta su sustitución por alternativas biodegradables y respetuosas con el medio ambiente [4]. Los envases, envoltorios y contenedores se desechan a diario o semanalmente, pero pueden tardar siglos en reintegrarse en el medio ambiente. La razón principal es que los polímeros derivados del petróleo no reaccionan químicamente con las sustancias del suelo y los vertederos.