Conversão de pet pós-consumo em macromonômeros por meio da reação de glicerólise em micro-ondas e formação de hidrogéis com potencial para remoção de corantes

Abstract

Os plásticos fazem parte do nosso dia a dia e se tornaram indispensáveis na sociedade. No entanto, seu consumo excessivo levou a um aumento exponencial da sua produção, gerando um maior volume de resíduos sólidos. Assim, este trabalho tem por objetivo contribuir na redução desses resíduos por meio da reciclagem química do poli(tereftalato de etileno) (PET) via reação de glicólise, de modo a transformar este resíduo em um material de maior valor agregado. Para este processo, o PET foi reagido com glicerol em uma razão molar de 1:6,25 PET:Glicerol empregando 1% em massa de acetato de zinco como catalisador. A reação foi conduzida com radiação micro-ondas a 250 °C e em diferentes tempos reacionais (5, 15 e 30 min), sendo os produtos da despolimerização do PET (dPET) caracterizados por análises espectroscópicas, térmicas e físico-químicas, comprovando que os diferentes tempos de reação levam a formação de produtos com diferentes comportamentos e teores de grupos funcionais. Após a caracterização, estes precursores foram aplicados na síntese de hidrogéis utilizando diferentes proporções de ácido cítrico (AC) (10 e 20 mmol/g dPET) como agente reticulante. As reações foram conduzidas sob catálise com cloreto de estanho (II) a 150 °C por 3 h, seguida de uma etapa de aplicação de vácuo até que o hidrogel se mostrasse rígido. Os hidrogéis foram caracterizados por análise espectroscópica, térmica, morfológica e quanto à sua capacidade de absorção de água e adsorção dos corantes aniônico índigo carmim (IC) e catiônico violeta cristal (CV). Os resultados indicaram que os hidrogéis podem ser facilmente obtidos a partir dos subprodutos da reciclagem química do PET, sendo que os diferentes compostos apresentaram capacidade de absorção de água na faixa de 310-1442%, sendo os maiores valores obtidos pelas amostras com maior teor de AC. Em relação a capacidade de adsorção dos corantes, foram obtidas reduções de concentração de 40-97% para o corante IC e 57-90% para o corante VC, e os estudos cinéticos indicaram que os processos de adsorção para o corante IC ocorrem devido a interações físico-químicas e para o corante VC ocorrem através de quimissorção em monocamada.

Plastics are part of our daily lives and have become indispensable in society. However, its excessive consumption led to an exponential increase in its production, generating a greater volume of solid waste. Therefore, this work aims to contribute to the reduction of this waste through the chemical recycling of poly(ethylene terephthalate) (PET) via glycolysis reaction, in order to transform this waste into a material with greater added value. For this process, PET was reacted with glycerol in a molar ratio of 1:6.25 PET:Glycerol using 1% by mass of zinc acetate as a catalyst. The reaction was conducted in microwave radiation at 250° C and at different reaction times (5, 15 and 30 min), with the PET depolymerization products (dPET) characterized by spectroscopic, thermal and physicochemical analyses, proving that the different reaction times lead to the formation of products with different behaviors and levels of functional groups. After characterization, these precursors were applied in the synthesis of hydrogels using different proportions of citric acid (CA) (10 and 20 mmol/g dPET) as a crosslinking agent. The reactions were carried out under catalysis with tin (II) chloride at 150 °C for 3 h, followed by a vacuum application step until the hydrogel was rigid. The hydrogels were characterized by spectroscopic, thermal, and morphological analysis and by their ability to absorb water and adsorb the anionic dye indigo carmine (IC) and cationic dye crystal violet (CV). The results indicated that hydrogels can be easily obtained from the by-products of PET chemical recycling, with the different compounds showing water absorption capacity in the range of 310-1442%, with the highest values obtained by samples with the highest CA content. Regarding the adsorption capacity of the dyes, concentration reductions of 40-97% were obtained for the IC dye and 57-90% for the VC dye, and kinetic studies indicated that the adsorption processes of IC dye is mainly due to physicochemical interactions and by monolayer chemisorption for the VC dye.