Aplicação de zeólitos e outros catalisadores ácidos para a produção de combustíveis líquidos a partir de plásticos recicláveis

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

Este trabalho consistiu essencialmente no estudo da degradação térmica e catalítica de alcanos lineares de cadeia longa, sendo estes, n-C30, n-C40 e n-C50, como modelos para a compreensão da degradação do polietileno de alta densidade (PEAD), bem como do próprio polietileno de alta densidade, usando simultaneamente a análise termogravimétrica (TGA) e a calorimetria diferencial de varrimento (DSC), em atmosfera inerte. Primeiramente procedeu-se à degradação térmica e catalítica dos alcanos lineares, sendo os catalisadores usados o zeólito HZSM-5 e três modificações deste realizado por permuta iónica com nitrato de sódio. Considerando os vários zeólitos testados, verificou-se que o HZSM-5 foi o catalisador que se mostrou mais activo na redução da temperatura de degradação para cada um dos compostos estudados. O zeólito NaHZSM-5_12 foi o que apresentou uma actividade catalítica menos significativa, pois com este zeólito obtiveram-se sempre temperaturas de degradação muito semelhantes às temperaturas obtidas na degradação térmica. Isto mostra que este zeólito mostrou-se pouco eficaz na redução das temperaturas de degradação dos alcanos. Para o PEAD fez-se apenas a degradação catalítica deste usando dois carvões, um carvão mesoporoso e um carvão activado NORIT GAC 1240. Verificou-se que ambos os carvões não foram muito eficientes na redução da temperatura de degradação deste polímero em estudo, pois as temperaturas obtidas foram bastante semelhantes à temperatura de degradação térmica. O uso simultâneo de TGA e DSC permitiu a aplicação de um modelo matemático capaz de descrever as reacções de pirólise para todos os ensaios efectuados. Estimaram-se assim vários parâmetros cinéticos pelo ajuste deste modelo aos dados experimentais. Para os ensaios dos alcanos lineares com os zeólitos, os parâmetros cinéticos revelaram uma redução da energia de activação com o aumento da acidez dos zeólitos. No caso do PEAD, a utilização de ambos os carvões também fez diminuir a energia de activação, no entanto, verifica-se uma diminuição mais acentuada aquando a utilização do zeólito HZSM-5. Os produtos obtidos nas reacções de pirólise foram analisados por cromatografia gasosa para todos os ensaios. Foi possível verificar que a presença de catalisadores influencia a distribuição dos produtos resultantes da degradação dos compostos em estudo. No entanto, para todos os ensaios estudados obteve-se predominantemente hidrocarbonetos compreendidos no intervalo de C1 a C10, principalmente parafinas e olefinas e uma quantidade muito reduzida de hidrocarbonetos aromáticos.