Obtención de Resina Insaturada de Poliéster a Partir de Los Desechos de Polietilentereftalato

INGENIERIA DE LOS PROCESOS II

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA


“Obtención de resina insaturada de poliéster a partir de los

desechos de polietilentereftalato (PET)”

Integrantes: Chumpitaz Zarate Jose Luis Condori Quispe Carlos Eduardo

CALLAO - 2015

INGENIERIA DE LOS PROCESOS II PERU ÍNDICE Resumen ............................................................................................................ 1 Introducción ........................................................................................................ 2 I.

Objetivos ..................................................................................................... 3

II.

1.1.

Objetivo General ............................................................................. 3

1.2.

Objetivos Específicos ..................................................................... 3

Marco teórico .............................................................................................. 4 2.1. Reciclado químico de PET .................................................................... 4 2.2. Procesos de despolimerización.......................... ............. .......................... .......................... ...................... ......... 5 2.2.1. Metanólisis ...................................................................................... 5 2.2.2. Hidrólisis ......................................................................................... 6 2.2.3. Hidrólisis neutra .............................................................................. 7 2.2.4. Hidrólisis ácida................................................................................ 8 2.2.5. Hidrólisis alcalina ............................................................................ 8 2.2.6. Glicólisis ....................................................................................... 10 2.2.6.1. Resinas de poliéster no saturado .............................................. 12 2.2.6.2. Síntesis del poliéster insaturado.......................... ............. ......................... ...................... .......... 12 2.2.7. Aminólisis ................. .......................... ............. .......................... .......................... ........................... ................ .. 14 2.3. El proceso químico ofrece of rece las siguientes ventajas ......................... ............ .................. ..... 15 2.4. Los usos del poliéster reciclado .......................................................... 16

III.

METODOLOGIA ..................................................................................... 17

3.1. Requerimientos ................................................................................... 17 3.2.

Parte Experimental ....................................................................... 17

3.2.1. Degradación química de PET (Glicólisis) ..................................... 18 3.2.2. Síntesis de la resina poliéster insaturada (Esterificación) ............. ............ . 19 IV.

Conclusiones .......................................................................................... 22

V. Bibliografía ................................................................................................ 26


RESUMEN El poli(tereftalato de etileno) (PET) es un importante material polimérico ampliamente utilizado en la producción de envases para agua y bebidas embotelladas, sin embargo, hay solo unas cuantas aplicaciones para el PET reciclado de baja pureza. El objetivo de este trabajo es investigar el proceso de depolimerización de PET post –consumo para producir principalmente bis –2 – hidroxietiltereftalato, BHET, mediante una glicólisis catalizada, llevada a cabo con un exceso de glicol y en presencia de diferentes catalizadores como los acetatos de plomo y cobre. Las reacciones de depolimerización se realizaron utilizando como solvente el etilenglicol. El BHET obtenido fue separado por filtración para posteriormente determinar su porcentaje de conversión. El producto obtenido se mezcló con anhídrido maleico para sintetizar la resina de poliéster insaturada.

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INTRODUCCIÓN El poli(tereftalato de etileno), conocido por el acrónimo de PET, es un poliéster saturado utilizado generalmente en la elaboración de botellas de plástico descartables. Actualmente, los desechos de estas botellas constituyen un problema medioambiental debido a la gran cantidad acumulada ya que, a pesar de no ser un material nocivo, poseen gran resistencia a la degradación. Debido a esto, es importante desarrollar métodos para el reciclaje de este material, entre los cuales se encuentran el reciclaje mecánico y el químico. El reciclaje químico, en este caso, se presenta como una alternativa viable para el tratamiento de desechos de PET. Este método presenta la ventaja que hace posible la obtención de materias primas orgánicas que posteriormente podrán ser usadas para producir nuevamente PET u otros materiales con distintas propiedades. De los procesos químicos estudiados para la despolimerización de PET, la metanólisis, la hidrólisis y sobre todo la glicólisis, son los procesos más utilizados. Sin embargo, la metanólisis e hidrólisis se llevan a cabo a condiciones de presión y temperatura mayores que en el caso de la glicólisis, y además, debido a las condiciones ácidas o básicas de la hidrólisis, ésta puede generar problemas ambientales. En el caso de la glicólisis, el proceso más estudiado es el llevado a cabo con etilenglicol (EG), ya que el producto principal es el monómero tereftalato de bis(2-hidroxietileno) (BHET) que puede ser utilizado directamente para la síntesis de PET o de resinas de poliéster insaturado.

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I. 1.1. 

OBJETIVOS Objetivo General Obtener resinas poliéster insaturadas mediante la reacción de anhídrido maléico y los oligómeros procedentes de la degradación de PET

1.2. 

Objetivos Específicos Realizar la reacción de glicólisis para la degradación de PET en presencia del catalizador.



Cuantificar el PET degradado.



Establecer las mejores condiciones de reacción para la síntesis del poliéster mediante un diseño de experimentos.

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II. 2.1.

MARCO TEÓRICO Reciclado químico de PET

El poli(tereftalato de etileno), conocido por el acrónimo de PET, es un poliéster saturado utilizado generalmente en la elaboración de botellas de plástico descartables. Actualmente, los desechos de estas botellas constituyen un problema medioambiental debido a la gran cantidad acumulada ya que, a pesar de no ser un material nocivo, poseen gran resistencia a la degradación. Debido a esto, son importantes los métodos para el reciclaje de este material, entre los cuales se encuentran el reciclaje mecánico y el químico. El reciclaje mecánico se basa en el tratamiento de los residuos plásticos mediante métodos físicos de purificación y la reducción de los mismos a escamas o flakes de PET, los cuales pueden ser extrudidos y granulados en forma de pellets. El producto obtenido presenta propiedades inferiores al PET virgen y la imposibilidad de ser utilizado nuevamente en envases que estén en contacto con alimentos por el grado de contaminación que presenta. Recientemente se han desarrollado métodos denominados de súper-limpieza (super clean) que permiten obtener PET por reciclaje mecánico. El PET obtenido mediante estos métodos es apto para el uso en contacto con alimento. Consisten en tratamientos de descontaminación térmica, químicofísico (hidrólisis superficial de soda cáustica-tratamiento térmico) y mediante extracción con disolventes. El reciclaje químico es una alternativa viable para el tratamiento de desechos de PET. Este método presenta la ventaja que hace posible la obtención de materias primas orgánicas que posteriormente podrían ser usadas para producir nuevamente PET apto para estar en contacto con alimentos u otros materiales con distintas propiedades. Pero esto dependerá del grado de pureza que presenten los monómeros obtenidos. Cabe destacar que previo a todo proceso de reciclaje químico le precede un reciclaje mecánico para la obtención de escamas de PET. El tamaño de las

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INGENIERIA DE LOS PROCESOS II escamas puede variar entre 2 (o menos) a 10 mm. Una granulometría más fina significa una disminución en el tiempo del proceso debido a un incremento en la velocidad reacción por el aumento de la superficie de contacto. De los procesos químicos para la despolimerización de PET, la metanólisis, la hidrólisis y sobre todo la glicólisis, son los procesos más utilizados. Sin embargo, la metanólisis e hidrólisis se llevan a cabo a condiciones de presión y temperatura mayores que en el caso de la glicólisis, y además, debido a las condiciones ácidas o básicas de la hidrólisis, esta puede generar mayores problemas ambientales. Contrario a lo que se podría pensar y a pesar de las múltiples alternativas que existen para reciclar el PET, esta práctica constituye menos del 5% del consumo anual del polímero a nivel mundial. En el caso de la glicólisis, el proceso más empleado, es llevado a cabo con etilenglicol (EG). El producto principal es el monómero tereftalato de bis(2hidroxietileno) (BHET) que puede ser utilizado directamente para la síntesis de PET o de resinas de poliéster insaturado.

2.2.

Procesos de despolimerización

Los procesos de reciclaje químico que existen en el mercado están normalmente patentados, por lo que los detalles concretos no se conocen. Por lo que se hará una descripción en base a datos experimentales.

2.2.1. Metanólisis La despolimerización del PET a través de la metanólisis se lleva a cabo por medio del tratamiento del polímero con altas cantidades de metanol en presencia de un catalizador (trisopropóxido de aluminio o acetato de zinc y sales de ácido arilsulfónico) a altas presiones (20-25 Kg/cm3) y a temperatura (180-280ºC). Este proceso incluye un alto número de operaciones unitarias, como la filtración (centrífuga), cristalización multietapa, destilación al vacío, etc. En la metanólisis se descompone el PET en sus moléculas básicas, dimetil

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INGENIERIA DE LOS PROCESOS II tereftalato y etilenglicol que pueden ser nuevamente polimerizados para la obtención de PET virgen. Se obtiene un producto de DMT de muy buena calidad y los resultados son bastante consistentes. Este proceso también puede ser usado para PET coloreado y con contenidos de otros polímeros contaminantes (PE, PVC, polímeros termoestables). El metanol recuperado es reutilizado.

Diagrama de bloques de la Metanólisis del PET.

Las experiencias llevadas a cabo por empresas como DuPont y Hoerscht Celanese han demostrado que los monómeros resultantes del reciclado químico son lo suficientemente puros para ser reutilizados en la fabricación de nuevas botellas de PET para gaseosas.

2.2.2. Hidrólisis Se llama hidrólisis a una reacción ácido-base entre una sustancia, típicamente una sal, y el agua. Esta reacción es importante por el gran número de contextos en los que el agua actúa como disolvente. También se aplica a algunas reacciones ácido-base en las que participa el agua y se rompe un enlace covalente, como se ilustra en la figura.

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Al ser disueltos en agua, los iones constituyentes de una sal se combinan con los iones hidronio, H3O+ o bien con los iones hidroxilo, OH-, o ambos. Dichos iones proceden de la disociación del agua. Esto produce un desplazamiento del equilibrio de disociación del agua y como consecuencia se modifica el valor del pH.

Los iones A-, BH+ procedentes de ácidos débiles AH o bases débiles B se hidrolizan por acción del agua, dependiendo el grado de la reacción de la debilidad del ácido o de la base; los iones procedentes de ácidos o bases fuertes no se hidrolizan apreciablemente. El equilibrio de la reacción se puede desplazar mediante la adición de un ácido o una base al medio de reacción. La hidrólisis del PET produce AT puro y EG para su posterior reutilización en la producción de polímero virgen. El proceso de hidrólisis es clasificado en tres categorías diferentes, así: hidrólisis neutra con agua o vapor, hidrólisis ácida e hidrólisis alcalina o saponificación.

2.2.3. Hidrólisis neutra Es llevada a cabo con agua o vapor a altas presiones, para obtener AT puro. El rango de temperatura de la reacción va desde 180ºC hasta 275ºC. Los rangos típicos para la reacción de hidrólisis presurizada son de 180 a 220ºC en exceso de agua, con una relación en peso PET-agua de 1:6 a 1:12 y presiones de 1 a 4 MPa. El tiempo de reacción dependerá de cantidad de reactivos, presión y temperatura utilizados).

Página 7

INGENIERIA DE LOS PROCESOS II 2.2.4. Hidrólisis ácida La hidrólisis ácida del PET implica el uso de un ácido inorgánico fuerte, como el ácido nítrico o ácido sulfúrico, para despolimerizar el PET en un pH de 2 a 6. El producto de la reacción es, entre otros, el AT crudo, que se debe purificar por medio de la formación de su sal de sodio. Comúnmente en esta reacción se usa el ácido sulfúrico, con una con concentración no menor al 87 wt%, para llevar a cabo el proceso en tiempos cortos a bajas temperaturas de 85-95ºC. El uso de ácido sulfúrico diluido (menor al 67 wt%) necesita temperaturas de reacción más altas (cerca de 150°C) y altas presiones. Esta técnica es fácil de realizar a nivel laboratorio pero a escala industrial es un proceso que involucra gran cantidad de costos sobre todo en la fase de separación, ya que demanda muchas materias primas que aumentan significativamente el costo de producción y por ende se crea un sobrecosto de los productos muy por encima de los precios del mercado. Además, la hidrólisis ácida incrementa la disolución de impurezas, las que ocasionan procesos posteriores de purificación de los monómeros obtenidos.

Hidrólisis ácida del PET

2.2.5. Hidrólisis alcalina Este proceso es llevado a cabo con el uso de una solución acuosa de hidróxido de sodio, con una concentración del 4 al 20%, a una temperatura entre 180 y 250ºC bajo presiones de 1.4 a 2 MPa. La reacción procede lentamente, se

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INGENIERIA DE LOS PROCESOS II puede tomar entre 3 y 6 horas, dependiendo de la temperatura, presión y cantidad de reactivos utilizados.

Esquema de bloque de la hidrólisis básica de PET

El PET triturado se introduce en un reactor e hidroliza con una solución de NaOH en presencia de bromuro de tributilhexadecil fosfonio (3Bu6Dpb: QBr) como catalizador en una atmósfera inerte de nitrógeno y agitación constante, produciéndose la sal de NaTPA (tereftalato disódico), bromuro de sodio (NaBr) y etilenglicol (EG). Existen procesos en los cuales se prescinde del uso de QBr. Reacciones:

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INGENIERIA DE LOS PROCESOS II Concentraciones:

2.2.6. Glicólisis Cuando el PET es disuelto en exceso de EG a altas temperaturas, la reacción de condensación es reversada, esto es lo que se conoce como glicólisis. Los productos de dicha reacción son el bis-hidroxietilentereftalato (BHET) y algunos oligómeros de bajo peso molecular.

El BHET se usa en la poliesterificación del PET, la cual es la etapa previa para la policondensación del PET nuevamente.

La reacción de glicólisis es catalizada por acetatos de Zn, Mn, Co, Pb, etc. en presencia de carbonato de sodio y sulfato de potasio. El proceso de despolimerización se lleva a cabo a 190ºC, con una relación molar EG/PET de 4:1, en un tiempo de aproximadamente 8 horas (dependiendo de cantidad de reactivos y parámetros de temperatura y presión utilizados). Esta reacción es acelerada a altas presiones.

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Diagrama de bloques del proceso de glicólisis I A través de los años, la glicólisis se ha convertido en el proceso más viable en el reciclado químico, debido a que puede ser operado de modo batch o continuo, a pequeña o gran escala con relativamente bajas inversiones de capital. Estas características le dan muchas ventajas sobre sus similares en el reciclado químico, la metanólisis y la hidrólisis, pues éstas necesitan ser operadas en plantas con capacidades mínimas de 50.000 toneladas por año para ser comercialmente viables. Es el proceso de despolimerización más viable técnica y económicamente para realizar a escala industrial. En este proceso no se obtienen las materias primas para volver a polimerizar el PET sino una mezcla de oligómeros que puede utilizarse para la fabricación de poliésteres insaturados, lo que puede presentar un beneficio económico. Recientes publicaciones han descrito el uso de xileno como medio de reacción en la glicólisis y radiaciones microondas como fuente energética.

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INGENIERIA DE LOS PROCESOS II 2.2.6.1.

Resinas de poliéster no saturado

Las resinas de poliéster insaturado son líquidos muy viscosos que tienen la característica de poder entrecruzar sus cadenas mediante la adición de un monómero

vinílico

obteniéndose

de

este

modo

productos

sólidos

termoestables. Para la obtención de resinas de poliéster insaturado, se sintetiza un poliéster lineal de bajo peso molecular que contiene insaturaciones (dobles enlaces carbono-carbono). El anhídrido maleico es el monómero mas utilizado para introducir la insaturación a la cadena debido a su alta reactividad. La reacción también se lleva a cabo con etilenglicol y acido adípico, el cual permite aumentar la separación de las insaturaciones y por lo tanto disminuir la fragilidad del producto final. Posteriormente a la síntesis del poliéster insaturado, el curado de la resina produce el entrecruzamiento de los dobles enlaces del poliéster lineal con la ayuda de un monómero vinílico (estireno). En esta etapa, además, es necesaria la adición de un catalizador y un iniciador que permita la reacción de entrecruzamiento.

2.2.6.2.

Síntesis del poliéster insaturado

La síntesis del poliéster insaturado puede llevarse a cabo mediante una reacción con el producto de la despolimerización de PET, el BHET, anhídrido maleico (AM) y etilenglicol bajo atmósfera de nitrógeno y agitación constante a una temperatura de 190ºC. La relación entre hidroxilo/carboxilo (OH/COOH) es de 1,2/1 y se utilizan acetato de calcio y oxido de antimonio (III) como catalizadores. El agua producida por condensación de los reactivos y el etilenglicol en exceso se elimina por destilación.

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Método 2: Este otro método presenta pequeñas variaciones respecto al método 1. En el se modifican algunos parámetros de temperatura y tiempos de reacción como, así también, las concentraciones de los reactivos involucrados. Este método prescinde del carbonato de sodio y del sulfato de potasio. Luego de la molienda de las botellas post-consumo, las escamas (de 2 mm) son introducidas en el reactor donde se añade etilenglicol y acetato de zinc (catalizador). La reacción se lleva a cabo en una atmósfera inerte de nitrógeno a una temperatura de entre 195 y 220ºC. Luego se realiza una extracción con agua y posterior filtrado para eliminación de impurezas y PET que no reaccionó. El sobrenadante se introduce en un cristalizador. El posterior filtrado permite obtener BHET sólido y etilenglicol en solución. El etilenglicol puede ser recuperado por destilación al vacío y reutilizado en el proceso.

Proporción de los reactivos: Según datos experimentales, los mejores rendimientos se obtuvieron a: (Fuente: Cartif) Relación EG/PET: 6:1 (masa en masa) Relación catalizador/PET: 1% (masa en masa) Página 13

INGENIERIA DE LOS PROCESOS II Tiempo de reacción: 2hs30minutos a 3hs30minutos (el tiempo dependerá de la cantidad de reactivos, temperatura, etc.) Temperatura de reacción: 195ºC a 220ºC

Diagrama en bloque del proceso de glicólisis II Otros procesos para el reciclaje químico

2.2.7. Aminólisis Esta reacción lleva al PET a la formación de las correspondientes diamidas de AT y EG. El proceso es llevado a cabo en una solución acuosa de aminas primarias, como metilamina o etilamina a temperaturas de entre 20 y 100ºC. El PET debe estar en forma de polvo o de fibras, para garantizar una alta superficie de reacción que permita una rápida despolimerización en estado sólido. Los productos de reacción, es decir las diamidas pueden ser usadas como compuestos intermedios o monómeros para la producción de poliésteres de amidas o poliureas por medio de algunas reacciones subsecuentes con isocianatos. Pirólisis: es el craqueo de las moléculas por calentamiento en el vacío. Este proceso genera hidrocarburos líquidos o sólidos que pueden ser luego procesados en refinerías para la obtención de combustible sintético para motores de ciclo diésel. Es utilizado en plásticos compuestos únicamente de carbono e hidrógeno (por ejemplo: PE y PP).

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INGENIERIA DE LOS PROCESOS II Pero con este método también puede ser obtenido carbón activado a partir de PET (utilizado, entre otros usos, en la purificación de agua) mediante pirólisis extrema. Este es un método de poco uso.

Gasificación: mezclas de plásticos son calentados con aire o con oxígeno. Así se obtienen los siguientes gases de síntesis: monóxido de carbono e hidrógeno, que pueden ser utilizados para la producción de metanol o amoníaco o incluso como agentes para la producción de acero en hornos de venteo. Presenta la ventaja, frente a otros procedimientos de reciclado químico, de poder admitir como alimentación toda la corriente de residuos municipales, sin necesidad de separar previamente los plásticos. Son muchas las compañías que están investigando esta opción de reciclado, entre ellas Shell Oil, pero es Thermoselec, S.A. (Locarno. Suiza) quien lidera esta tecnología en su planta piloto instalada en Verbania (Italia) se tratan 4,2 tn/hr de residuos sólidos municipales, que producen (50kg de gas de síntesis, 220 kg de escoria, 23kg de metales y 18 kg de sales por cada residuo tratado. En el proceso, los residuos, previamente compactados y desgasificados, se pirolizan a 600ºC y alimentan al gasificador a 2.000ºC. El gas de síntesis obtenido, una vez limpio, se quema en una turbina de gas para producir 300Kw de electricidad. Está prevista la puesta en marcha, en Alemania, de una planta de 20 tn/hr.

2.3.

El proceso químico ofrece las siguientes ventajas

Muy competitivo económicamente. Para una planta de producción de 30,000 t/año se estima el costo de producción de unas 500 $/t, debido a la utilización de aditivos de bajo costo y de baja consumación de energía. Actualmente (32001) se construye in Italia una planta pilota de tamaño comercial, que permitirá cotizar instalaciones llave en mano a partir de 10-2001. 

No selección o lavado previo es necesario



No eliminación de tapas o etiquetas necesaria

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INGENIERIA DE LOS PROCESOS II 

Botellas con stratificación de capas bloqueantes para oxigeno son tratados sin problemas



Ácido Terephtalico y Ethyleneglycol vendibles directamente a la industria química o utilizadores specialisados.



Alternativamente

se

puede

producir

un

producto

PHT

(Polyhidroxilethilterephtalato) que puede ser utilizado directamente para la producción de botellas PET 

Plantas existentes convencionales de reciclaje PET pueden ser adaptadas para el proceso químico.

2.4.

Los usos del poliéster reciclado

La necesidad de buscar alternativas de reutilización para algunos materiales, radica en el im perativo ético de preservar nuestro planeta, ya desgastado y afectado por la contaminación. Reciclar PET es reintegrar este polímero en un nuevo ciclo productivo como materia prima. Las botellas sin pigmento (transparentes) tienen mayor valor para el reciclado por sus sendas posibilidades de uso; entre otros, como material de empaque, láminas para termo for ma dos, madera plástica, tarimas y fibra de poliéster. La atención puesta en el presente artículo en la fibra corta de po liés - ter, radica en que es la fibra sintética de uso más extendido en la fabricación de tejidos de diferentes características, ya sea como componente único o mezclado con otras fibras naturales, como el algodón. Entre los productos fabricados a partir de esta fibra tenemos casacas, suéteres, frazadas, alfombras, telas para decoración (cortinas y tapice ría), ropa de cama, tejidos anchos (toldos, lonas, carpas, cintas transportadoras, carteles luminosos, bolsos de viaje) y tejidos estrechos (cinturones de seguridad, cintas de transmisión, mangueras, etcétera). Finalmente, nuestra propuesta tiene por finalidad divulgar y sensibilizar a los interesados en la tecnología industrial del reciclaje, en torno a una de las tantas posibilidades de reutilización del PET, en una apuesta universal por tecnologías limpias que contribuyan a paliar en algo el inmenso daño ambiental que en las últimas décadas hemos generado.

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III.

METODOLOGIA

3.1.

Requerimientos a) Materiales 

Luna de reloj



Vaso de precipitado

Bagueta





Tubos de ensayo

Espátula



Termómetro



b) Equipos 

Balanza Analítica



Cocinilla eléctrica

Espectrofotómetro de infrarrojo con transformada de



Fourier(FTIR) Estufa



c) Insumos 

Gránulos de PET



Acetato de Cu



Acetato de Pb

Etilenglicol





3.2.

Anhídrido maléico

Parte Experimental

La metodología que se desarrolló en el presente trabajo involucra dos etapas consecutivas:

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3.2.1. Degradación química de PET (Glicólisis) a) Preparación de las botellas para su depolimerización Se recolectaron botellas de PET de diferentes colores y tamaños, la selección se realizó tomando en cuenta el color y marca de la botella; se decidió utilizar las botellas transparentes de la marca coca cola y se descartó el resto para uniformizar la materia prima.

Se retiró las etiquetas y tapas manualmente para evitar la contaminación del PET con otro polímero en la reducción de tamaño. El lavado de las botellas se realizó con agua y detergente para eliminar las impurezas como polvo y residuos orgánicos.

Se realizó la reducción de tamaño de manera manual y se almaceno el PET molido en recipientes cerrados (bolsa ziploc) para evitar que se contamine y adquiera humedad del ambiente.

Recoleccion

Seleccion

Retiro de tapas y etiquetas

Lavado

Reduccion de tamaño

Diagrama de flujo para la preparación de botellas de PET

Página 18

INGENIERIA DE LOS PROCESOS II b) Glicolisis de las botellas de PET En un vaso de precipitado se hicieron reaccionar 30g de PET con 0.3g de catalizador (acetato de plomo y acetato de cobre) y 60g de etilenglicol (solvente), la reacción se llevó a cabo a 10 0 ˚C durante tres horas con agitación constante.

Acetato de plomo

Etilenglicol

Acetato de cobre

3.2.2. Síntesis de la resina poliéster insaturada (Esterificación) Una vez terminada la reacción de glicolisis se hizo reaccionar 15g de oligomero puro (filtrado) con 15g de anhídrido maléico y se continuó la reacción por dos horas a la misma temperatura.

Anhídrido maleico

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Lavado

Seleccion

Recoleccion

Esterificacion

Reduccion de tamaño (Muestra de PET)

Glicolisis

Diagrama del proceso de obtención de la resina insaturada de poliéster

3.2.3 Técnicas de análisis a) Porcentaje de conversión El PET remanente se secó en una estufa a 100 °C, para eliminar humedad y posteriormente, mediante técnica gravimétrica se cuantificó el PET residual haciendo uso de la siguiente ecuación: % =

Donde: A = g de PET inicial. B = g de PET remanente.

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 −  

∗ 100%

INGENIERIA DE LOS PROCESOS II b) Espectroscopia de Infrarrojo (FT-IR). Técnica analítica que proporciona información acerca de la naturaleza química de los compuestos, de la existencia o no de grupos funcionales y de la estructura de las moléculas. Tiene menos aplicación en el análisis cuantitativo, pero primordial en el análisis cualitativo. Se fundamenta en la absorción de la radiación del intervalo infrarrojo por las moléculas en vibración. Mediante esta técnica se analizaron los productos finales de la reacción de glicólisis así como los productos obtenidos en la síntesis de la resina, para identificar los grupos funcionales formados durante la degradación y la esterificación, los cuales son grupos hidroxilo y carboxilo en los oligómeros obtenidos que indican la degradación del PET y la señal de los dobles enlaces que dan indicio de la formación de las resinas.

Espectrofotómetro de infrarrojo - Laboratorio de la Facultad de Ingeniería Química

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IV.

RESULTADOS 4.1 Conversión La degradación de PET parte de un medio heterogéneo a uno homogéneo, al inicio de la glicólisis en el medio coexiste fase líquida (etilenglicol) y fase sólida (PET en hojuelas y catalizador), conforme avanza, el PET se va degradando, esto se observa primeramente con la disminución del tamaño de las hojuelas y finalmente con la desaparición o disolución de las mismas. Tiempo de reacción = 2h 

Acetato de plomo: A = 30g de PET inicial. B = 1.5g de PET remanente. % =



 −  

∗ 100% =

30 − 1.5 30

∗ 100% = 95%

Acetato de cobre: A = 30g de PET inicial. B = 12g de PET remanente. % =

Catalizador

 −  

∗ 100% =

30 − 12 30

∗ 100% = 60%

PET inicial (gr) PET remanente (gr) Conversión (%)

Acetato de plomo

30

1.5

95

Acetato de cobre

30

12

60

4.2 Caracterización de los productos de glicólisis Espectroscopia de Infrarrojo (FT-IR) Se muestra el espectro FT-IR de un producto de glicólisis, en donde se puede apreciar la banda característica del grupo hidroxilo a 3420 cm-1, misma que no aparece en el espectro de PET sin degradar, esta señal aumenta porque los grupos OH provenientes del etilenglicol

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INGENIERIA DE LOS PROCESOS II pasan a formar parte de la cadena del oligómero, por lo que la cadena contiene grupos terminales OH.

PET sin degradar

Producto de la glicolisis (oligomero)

Página 23

INGENIERIA DE LOS PROCESOS II En el espectro FT-IR obtenido de la resina poliéster insaturada, se puede apreciar la disminución de la banda correspondiente del grupo hidroxilo a 3430 cm -1, debido a la reacción de estos grupos con el anhídrido maleico, también se puede apreciar la aparición de la banda correspondiente a los dobles enlaces procedentes del anhídrido maléico (1644cm -1), además del incremento de la banda del grupo carbonilo en 1713 cm -1 atribuido a la reacción con el anhídrido maleico.

Resina de poliéster insaturada

Página 24


V.

CONCLUSIONES 

La reacción de degradación de PET se ve favorecida con el uso acetato de plomo como catalizador, el cual acelera su degradación,

obteniendo

el

95%

bajo

las

condiciones

establecidas, mientras que en la degradación realizada con el otro catalizador (acetato de cobre) se obtiene un 60% de degradación del PET bajo las mismas condiciones. 

Por espectroscopia FT-lR se monitorizó el aumento de la banda de grupos OH, lo cual confirmó la degradación del PET.



Se logró sintetizar resinas de poliéster insaturadas a partir del producto obtenido de la depolimerizacion de las botellas postconsumo de PET.



Con el análisis de espectroscopia FT-IR se aprecia la aparición de la banda correspondiente al grupo de los alquenos a 1640 cm -1, banda que no presentan los oligómeros de partida.

Página 25


VI. 

BIBLIOGRAFÍA SERRANO C. (2001) “Reciclaje de PET conferencia de plásticos de las américas”, Centro de Convenciones de Miami Beach, Florida

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Obtención de Resina Insaturada de Poliéster a Partir de Los Desechos de Polietilentereftalato

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