Pirólisis asistida por microondas de residuos de poliestireno expandido utilizando carbón activado y óxido de grafeno

Resumen

Los polímeros están cada vez más presentes en la vida cotidiana para sustituir a otros materiales. Debido a que son baratos y tienen propiedades mecánicas atractivas, fueron y aún se producen a gran escala y, en consecuencia, sus grandes volúmenes en los vertederos presentan un desafío para su reciclaje. Así, el objetivo de este estudio fue evaluar la despolimerización de residuos de poliestireno expandido (EPS) mediante el uso de microondas y, con la ayuda de dos agentes que tienen carbono en su constitución para ayudar a la despolimerización: óxido de grafeno (GO) y activado carbono (CA). Se utilizaron diferentes cantidades de GO y AC (0,125, 0,250, 0,5 g), manteniendo siempre constante la masa de la muestra de EPS en 1 g. Las pruebas en el horno de microondas se realizaron en 3 ciclos de 4 minutos cada uno, con un tiempo total de 12 minutos por lote. Dentro del horno, la muestra se colocó dentro de un matraz de fondo redondo envuelto con lana de roca. Para caracterizar el material obtenido de la despolimerización, se realizó un balance de masa para evaluar los rendimientos de despolimerización asociados con la Espectroscopia Infrarroja por Transformada de Fourier (FTIR) y el análisis termogravimétrico (TGA). Para la muestra que contenía 0,125 g de OG, se observó la formación de una mayor fracción sólida, poca fracción gaseosa y ninguna fracción líquida. La muestra con 0,25 g de GO presentó el mejor rendimiento de volátiles, con 22,58% de volátiles, y se pudo observar tanto la fracción líquida como la gaseosa. Cuando se usó AC como catalizador, el grado de despolimerización fue menor que el obtenido con GO. Muestras con 0,125, 0,25 y 0,5 g de AC dieron fracciones gaseosas de 5,13; 9.16; y 3,06, respectivamente. El análisis FTIR para las muestras que contenían GO ou AC no fue posible observar la formación de nuevas bandas en comparación con EPS. Se observaron diferentes picos de degradación, en comparación con EPS, en TGA para muestras que utilizaron GO como catalizador, lo que puede estar asociado con la formación de compuestos más volátiles después de la despolimerización. Las muestras tratadas con CA mostraron una reducción menos marcada en su estabilidad térmica. Este estudio sugiere que la transferencia de calor de la partícula oscura a la muestra de EPS es más efectiva con el uso de GO, lo que puede contribuir a la despolimerización de EPS.