Despolimerização do poli (tereftalato de etileno) via glicólise utilizando óxidos metálicos de Ni, Mn e Al como catalisadores

Abstract

A reciclagem química do PET por glicólise é uma estratégia efetiva para redução de resíduos sólidos. Entretanto, a catálise permanece sendo um aspecto crítico de intensificação de processo. Por isso, nesse estudo, foram sintetizados óxidos mistos de NiMnAl, tendo em vista verificar a influência da variação da razão Ni/Mn e do método de síntese na atividade catalítica desses materiais na glicólise do PET. Os catalisadores foram caracterizados usando as técnicas de análise termogravimétrica, espectroscopia no infravermelho médio, energia dispersiva de raio x, difração de raio x, microscopia de varredura, microscopia de alta resolução, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raio x e análise de dessorção de NH3 termoprogramada. Os precursores exibiram diferentes fases como a hidróxido-duplo lamelar (HDL), hausmanita e rodocrosita. Os catalisadores contendo menor razão Ni/Mn exibiram maior atividade catalítica para a glicólise do PET. A presença de níquel nos óxidos de NiMnAl melhoram a capacidade de recuperação do catalisador após a reação de 49% no MnAl para 96%. Da série em que se estudou a influência da composição, o melhor catalisador foi o Ni0,22Mn0,45Al0,33-Sod, que alcançou 100% de conversão do PET e 85% de rendimento de BHET, com 5 ciclos de reuso e um modelo cinético combinado de shrinking core e pseudo-primeira ordem. Em relação ao estudo da influência do método de síntese, foram observadas importantes diferenças texturais, morfológicas e de cristalinidade entre os óxidos preparados por coprecipitação e método da ureia. A composição Ni0.22Mn0.45Al0.33 não apresentou diferenças em termos de atividade quando preparada pelos diferentes métodos. Entretanto, Ni0.45Mn0.22Al0.33 preparado pelo método da ureia, teve um aumento importante de conversão de PET de 53% na coprecipitação para 100%, alcançando um rendimento de BHET de 87% em 60 min e mantendo-se estável por 4 ciclos de reuso. O modelo cinético que melhor se ajustou foi o de nucleação-crescimento de Avrami. Os produtos de reação foram identificados como sendo o dímero e o monômero BHET. Também foi realizada avaliação preliminar da possibilidade de monitoramento da reação de glicólise em tempo real empregando a espectroscopia na região do infravermelho próximo. A Análise por Componentes Principais (PCA) dos dados espectrais mostra importantes tendências, indicativas que a técnica tem potencial para acompanhar a reação.