Influencia de los medios de reacción en la hidrólisis del PET post-consumo
Autores: Mancini, Sandro D.; Zanin, Maria
Idioma: Portugues
Editor: Sebastião V. Canevarolo Jr.
Año: 2002
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Industria y tecnología química
Palabras clave
Hidrólisis de PET
Hidróxido de sodio
Ácido tereftálico
Despolimerización
Reciclaje químico
Licencia
CC BY – Atribución
Consultas: 36
Citaciones: Polímeros: Ciência e Tecnologia Vol. 12 Núm. 1
Se ensayó la despolimerización de tereftalato de polietileno - PET en agua pura y en soluciones acuosas 7,5M de ácido acético, ácido sulfúrico, acetato sódico e hidróxido sódico a 100ºC y 1 atm, para la obtención de ácido tereftálico (TPA). Se estudió cuantitativamente el efecto del tamaño de las partículas sobre la cinética de reacción. El agua pura y las soluciones de ácido acético y acetato sódico prácticamente no degradaron el PET tras cinco días de reacción, mientras que la solución de ácido sulfúrico permitió un 80% de despolimerización durante el mismo periodo. El hidróxido sódico fue el mejor agente de hidrólisis, dando lugar a una despolimerización del 95% del PET de mayor tamaño de partícula (entre 2 mm y 1,19 mm) en 7 horas y del 98% del PET de menor tamaño de partícula (menos de 1,19 mm) en 5 horas. Se obtuvo, purificó y caracterizó ácido tereftálico, y los resultados fueron similares a los del TPA petroquímico (pureza superior al 99%).
INTRODUCCIÓN
La hidrólisis del tereftalato de polietileno (PET) ha sido estudiada desde finales de la década de 1950 debido a su importancia como proceso degradativo[1,2]. Buxbaum estimó que, entre 100 y 120°C, la hidrólisis del PET ocurre 10,000 veces más rápido que la degradación térmica y a un ritmo 5,000 veces más rápido que la oxidación del polímero[3]. Esta vulnerabilidad al ataque hidrolítico significa que el secado del polímero antes del procesamiento es esencial, lo cual también se aplica al reciclado de plástico convencional. El uso de la hidrólisis como forma de despolimerizar el poliéster suele asociarse con sistemas presurizados que permiten temperaturas superiores al punto de ebullición. Sistemas desarrollados a bajas temperaturas y presiones requieren concentraciones de reactivos que alteran el pH del medio, aportando iones a la reacción[4].
En la hidrólisis en medio ácido, así como en medio neutro, el inicio de la reacción se produce por la desestabilización del grupo carbonilo del éster mediante el ion hidrógeno (H+). En un medio básico, la ausencia de iones hidrógeno para desestabilizar el carbonilo se compensa con la presencia de un reactivo más nucleófilo, normalmente un hidróxido (OH-), en lugar de agua. El catión de base es más fuerte que los pocos iones de hidrógeno generados por la ionización del agua, completando la reacción. Así, en la hidrólisis básica no es la norma, como lo es en la hidrólisis ácida y neutra, que se forme una cantidad igual de terminaciones carboxílicas e hidroxílicas. El producto final de la degradación es una sal de ácido tereftálico[3-6].
La gran ventaja de utilizar la hidrólisis para el reciclaje químico, en lugar de otros procesos de degradación, es la posibilidad de obtener ácido tereftálico (TPA) en una sola reacción.
Descripción
Se ensayó la despolimerización de tereftalato de polietileno - PET en agua pura y en soluciones acuosas 7,5M de ácido acético, ácido sulfúrico, acetato sódico e hidróxido sódico a 100ºC y 1 atm, para la obtención de ácido tereftálico (TPA). Se estudió cuantitativamente el efecto del tamaño de las partículas sobre la cinética de reacción. El agua pura y las soluciones de ácido acético y acetato sódico prácticamente no degradaron el PET tras cinco días de reacción, mientras que la solución de ácido sulfúrico permitió un 80% de despolimerización durante el mismo periodo. El hidróxido sódico fue el mejor agente de hidrólisis, dando lugar a una despolimerización del 95% del PET de mayor tamaño de partícula (entre 2 mm y 1,19 mm) en 7 horas y del 98% del PET de menor tamaño de partícula (menos de 1,19 mm) en 5 horas. Se obtuvo, purificó y caracterizó ácido tereftálico, y los resultados fueron similares a los del TPA petroquímico (pureza superior al 99%).
INTRODUCCIÓN
La hidrólisis del tereftalato de polietileno (PET) ha sido estudiada desde finales de la década de 1950 debido a su importancia como proceso degradativo[1,2]. Buxbaum estimó que, entre 100 y 120°C, la hidrólisis del PET ocurre 10,000 veces más rápido que la degradación térmica y a un ritmo 5,000 veces más rápido que la oxidación del polímero[3]. Esta vulnerabilidad al ataque hidrolítico significa que el secado del polímero antes del procesamiento es esencial, lo cual también se aplica al reciclado de plástico convencional. El uso de la hidrólisis como forma de despolimerizar el poliéster suele asociarse con sistemas presurizados que permiten temperaturas superiores al punto de ebullición. Sistemas desarrollados a bajas temperaturas y presiones requieren concentraciones de reactivos que alteran el pH del medio, aportando iones a la reacción[4].
En la hidrólisis en medio ácido, así como en medio neutro, el inicio de la reacción se produce por la desestabilización del grupo carbonilo del éster mediante el ion hidrógeno (H+). En un medio básico, la ausencia de iones hidrógeno para desestabilizar el carbonilo se compensa con la presencia de un reactivo más nucleófilo, normalmente un hidróxido (OH-), en lugar de agua. El catión de base es más fuerte que los pocos iones de hidrógeno generados por la ionización del agua, completando la reacción. Así, en la hidrólisis básica no es la norma, como lo es en la hidrólisis ácida y neutra, que se forme una cantidad igual de terminaciones carboxílicas e hidroxílicas. El producto final de la degradación es una sal de ácido tereftálico[3-6].
La gran ventaja de utilizar la hidrólisis para el reciclaje químico, en lugar de otros procesos de degradación, es la posibilidad de obtener ácido tereftálico (TPA) en una sola reacción.