Pirólise assistida por micro-ondas de resíduos de poliestireno expandido utilizando carvão ativado e óxido de grafeno

Resumo

Os polímeros estão cada vez mais presentes no cotidiano para substituir outros materiais. Por serem baratos e terem propriedades mecânicas atraentes, foram e ainda são produzidos em larga escala e, consequentemente, seus grandes volumes em aterros apresentam um desafio para sua reciclagem. Com isso, o objetivo deste estudo foi avaliar a despolimerização de resíduos de poliestireno expandido (EPS) através do uso de micro-ondas e, com o auxílio de dois agentes que possuem carbono em sua constituição para auxiliar na despolimerização: o óxido de grafeno (GO) e o carvão ativado (AC). Foram utilizadas diferentes quantidades de GO e AC (0,125, 0,250, 0,5 g), mantendo sempre a massa da amostra de EPS constante de 1 g. Os testes no forno micro-ondas foram realizados em 3 ciclos de 4 minutos cada, com tempo total de 12 minutos por batelada. Dentro do forno, a amostra foi acondicionada no interior de um balão de fundo redondo envolto com lã de rocha. Para caracterizar o material obtido da despolimerização, realizou-se o balanço de massa para avaliar os rendimentos da despolimerização associada com a Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e a análise termogravimétrica (TGA). Para a amostra contendo 0,125 g de OG observou-se a formação de uma maior fração sólida, pouca fração gasosa e nenhuma fração líquida. A amostra com 0,25 g de GO apresentou o melhor rendimento de voláteis, com 22,58 % de voláteis, e foi possível observar tanto a fração líquida quanto a gasosa. Quando AC foi utilizado como catalisador a extensão da despolimerização foi inferior àquela obtida com GO. As amostras com 0,125 , 0,25 e 0,5 g de AC renderam frações gasosas de 5,13; 9,16; e 3,06, respectivamente. Na análise de FTIR não foi possível identificar a formação de novas bandas para as amostras tratadas com GO ou AC, em comparação ao EPS. Diferentes picos de degradação, quando comparados ao EPS, foram observados no TGA para amostras que utilizaram GO como catalisador podem estar associados a formação de compostos mais voláteis após a despolimerização. As amostras tratadas com AC apresentaram uma redução menos acentuada na sua estabilidade térmica. Este estudo sugere que a transferência de calor da partícula escura para a amostra de EPS é mais efetiva com a utilização de GO, podendo contribuir para a despolimerização do EPS.