Degradación de poliolefinas mediante catalizadores zeolíticos

Degradation of Polyolefins Using Zeolitic Catalysts

En este trabajo se estudió la degradación de algunos de los principales plásticos responsables de residuos, a saber, el polietileno de alta densidad (HDPE), el polietileno de baja densidad (LDPE) y el polipropileno (PP), utilizando un catalizador FCC (catalizador de craqueo de fluidos) gastado y un catalizador zeolítico (ADZ3) sintetizado en laboratorio. Mediante técnicas de termogravimetría (TG-DTG) y cromatografía de gases (GC), fue posible evaluar los productos del craqueo de estas poliolefinas. La degradación catalítica de las poliolefinas condujo a una producción preferente de GLP, gasóleo y gasolina, que son productos importantes de la matriz energética brasileña. El catalizador FCC gastado fue más selectivo para la producción de GLP y gasolina, mientras que la producción de diesel fue más favorecida con el catalizador ADZ3.

INTRODUCCIÓN

En las últimas décadas, ha habido un considerable esfuerzo en la investigación y desarrollo de métodos para convertir residuos plásticos en materias primas de alto valor añadido. Este esfuerzo surge como una respuesta a la necesidad de minimizar la acumulación de residuos sólidos plásticos, los cuales pueden ser transformados, mediante degradación térmica y/o catalítica, en productos útiles[1,2].

Estados Unidos, Japón y China han liderado estas investigaciones, siendo China particularmente destacada por el número de patentes registradas en este campo. La degradación de polímeros se ha convertido en un método importante para transformar residuos plásticos en productos químicos, como fracciones líquidas que pueden ser usadas como combustibles o en la petroquímica[3-6].

El proceso de craqueo de polímeros, que implica la ruptura de cadenas de polímeros para obtener productos de menor peso molecular, requiere sistemas catalíticos eficientes. La relación entre las propiedades del catalizador y la distribución de los productos formados es crucial. El uso de catalizadores con sitios ácidos de Lewis y Brönsted ha permitido controlar esta distribución en el craqueo de polímeros[7-10]. Por ejemplo, Uddin y colaboradores encontraron que la presencia de sílice-alúmina en la degradación de polietilenos inhibía la formación de compuestos pesados (> C22) y maximizaba la producción de gasolina (C5 - C12)[3]. Los catalizadores zeolíticos, como las zeolitas, han demostrado ser efectivos para el craqueo catalítico de polímeros[4,8,10,11].

El estudio del proceso de craqueo catalítico es complejo debido al gran número de reacciones involucradas, que son específicas para cada tipo de polímero. La modelización de este proceso frecuentemente combina datos de análisis térmico (TG) con experimentos en reactores catalíticos[6,8-12].