evaluación de acetato de plomo como catalizador,...
TRANSCRIPT
Proyecto Terminal de Ingeniería
Química UAM -Azcapotzalco
PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO QUÍMICO PRESENTA:
ULISES MARTÍNEZ CALZADA.
ASESORES DEL PROYECTO.
M.I.Q. QUINTANA DIAZ MARIA BERENICE
DEPARTAMENTO DE ENERGIA
DR. CONTRERAS LARIOS JOSE LUIS
DEPARTAMENTO DE ENERGIA
Evaluación de Acetato de Plomo
como Catalizador, para reciclaje
químico de Materiales plásticos.
Desechables
NOSOTROS, JOSÉ LUIS CONTRERAS LARIOS Y MARÍA BERENICE GUADALUPE QUINTANA DÍAZ DECLARAMOS QUE APROBAMOS EL CONTENIDO DEL PRESENTE REPORTE DE
PROYECTO DE INTEGRACIÓN Y DAMOS NUESTRA AUTORIZACIÓN PARA SU PUBLICACIÓN EN LA BIBLIOTECA
DIGITAL, ASÍ COMO EN EL REPOSITORIO INSTITUCIONAL DE LA UAM AZCAPOTZALCO.
YO, ULISES MARTÍNEZ CALZADA, DOY MI AUTORIZACIÓN A LA COORDINACIÓN DE SERVICIOS DE INFORMACIÓN DE LA
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA METROPOLITANA, UNIDAD AZCAPOTZALCO, PARA PUBLICAR EL PRESENTE DOCUMENTO EN LA BIBLIOTECA DIGITAL, ASÍ COMO EN EL REPOSITORIO
INSTITUCIONAL DE LA UAM AZCAPOTZALCO.
DEDICATORIA
RESUMEN
El Polietilentereftalato o politereftalato de etileno (PET) [-CO-C6H6-CO-O-CH2-CH2-O-]
es un importante material polimérico ampliamente utilizado en la producción de
envases para agua purificada, bebidas carbonatadas, aceite, conservas, cosméticos,
detergentes y productos químicos. Sin embargo, hay sólo unas cuantas aplicaciones
para el PET reciclado de baja pureza. El objetivo de este trabajo es investigar el
proceso de reciclaje químico del PET post–consumo para producir principalmente bis–
2–hidroxietiltereftalato, BHET, mediante una glicólisis catalizada, llevada a cabo con
etilenglicol y en presencia del catalizador acetato de plomo (PbOAc).
Las reacciones se realizaron utilizando diferentes cantidades de catalizador, así como
una variación en el rango de temperaturas manteniendo constante la cantidad de
etilenglicol y la cantidad de PET. A partir de los oligomeros obtenidos de cada una de
las reacciones, para separar el BHET completamente de la mezcla de reacción, el
contenido de cada muestra del reactor fue enfriada a temperatura ambiente y extraída
tres veces con agua hirviendo. El producto obtenido se caracterizó mediante FTIR,
De los resultados obtenidos, de las 15 pruebas se encontró que en cada uno de los
espectros se obtuvo el BHET lo cual se pudo constatar con base en los picos que se
generaron en el espectro de infrarrojo analizando los más importantes y sobresalientes
pudimos determinar los elementos que contenía cada muestra y de esta manera se
puede constatar que se obtuvo el resultado buscado que era el de degradar el PET a
BHET. Ya que la estructura del producto obtenido en cada experimento contiene los
grupos funcionales como OH que se muestran en la bandas de absorción en 3429 cm-1
presente en la estructura del BHET
INDICE
Introducción 7
Capítulo I Polímeros
1.1 Tipos de polímeros 12 Capítulo II Polietilenterftalato (PET) 2.1 Antecedentes 17 2.2 Técnicas de reciclado para el PET 19 2.2.1 Proceso mecánico 20 2.2.2 Proceso químico 21 2.3 Reciclado por glicólisis 27 Capítulo III Metodología experimental 3.1 Equipos 33 3.2 Procedimiento experimental 33 3.3 Técnicas de análisis 37 Capítulo IV Análisis y discusión de resultados 38 Capítulo V. Conclusiones 50 Bibliografía 54
LISTA DE TABLAS Tabla 1.Tasa de Recuperacion de PET Basado en (Asociacion para promover el Reciclaje del PET.APREPET,2008) 9 Tabla 2.Caracteristicas de los procesos de reciclado (Asociacion para promover el Reciclaje del PET.APREPET 2008) 18 Tabla 3. Procesos de degradación química sobre el PET 23 Tabla 4.Caracteristicas de los procesos de Glicolisis con catalizador de PbOAc. 32 Tabla 5. Rendimiento de BHET obtenido en las diferentes reacciones de glicólisis 47 LISTA DE FIGURAS Figura 1. Formula química del PET 15 Figura 2. Distribución del uso de productos de PET en México 16 Figura 3. Reacción de Hidrolisis de PET 19 Figura 4. Hidrólisis del PET con ácidos 20 Figura 5. Metanólisis del PET 21 Figura 6. Glicólisis del PET 22 Figura 7. Hidroglicolisis del PET 22 Figura 8. Reacción de glicólisis de PET post-consumo 34 Figura 9. FTIR del Experimento 1 35 Figura 10. FTIR del Experimento 1-A 36 Figura 11. FTIR del Experimento 2 37 Figura 12.FTIR del Experimento 3 37 Figura 13.FTIR del Experimento 4 38
Figura 14.FTIR del Experimento 5 39
Figura 15. FTIR del Experimento 6 42 Figura 16. FTIR del Experimento 7 43 Figura 17. FTIR del Experimento 8 44 Figura 18. FTIR del Experimento 9 45 Figura 19. FTIR del Experimento 10 45 Figura 20. FTIR del Experimento 11 46 Figura 21. FTIR del Experimento 12 46 Figura 22. FTIR del Experimento 13 47 Figura 23. FTIR del Experimento 14 48 Figura 24. FTIR del Experimento 15 49 Figura 25. Evaluación de la degradación del PET a lo largo de dos horas y media de glicólisis 53
NOMENCLATURA
PET Polietilentereftalato o politereftalato de etileno
EG Etilenglicol
DEG Dietilenglicol
TEG Trietilenglicol
PG Propilenglicol
BHET Bis (hidroxietil) tereftalato o bis–2–hidroxietiltereftalato
DMT Dimetiltereftalato
FT-IR Espectroscopia Infrarrojacon transformadas de Fourier
ZnOAc Acetato de zinc
PbOAc Acetato de plomo
OH Grupo hidroxilo
Oligomeros un oligómero consiste en un número finito de monómeros.
INTRODUCCIÓN
El PET a pesar de no ser un material tóxico, se considera nocivo debido a su
acumulación en gran volumen y a su alta resistencia a ser degradado por el oxígeno
atmosférico y por agentes biológicos, tarda alrededor de 500 años en degradarse a
temperatura ambiente bajo condiciones atmosféricas.2. En vista de esta situación,
surge la necesidad de reciclar el plástico como una alternativa para tratar de disminuir
la acumulación del PET en el ambiente.3
El espectacular aumento en el consumo de los plásticos en la sociedad moderna, con
un crecimiento estimado del 4% anual, se ha producido en paralelo con el desarrollo
tecnológico de estos materiales, cuyo uso se ha extendido además del área más
conocida y convencional de los envases a áreas como la fabricación de componentes
en las industrias de automóviles, vivienda, vestido y todo tipo de artículos de consumo.
La creciente producción y demanda de materiales plásticos de baja biodegradabilidad
ha tenido como consecuencia que la acumulación de sus desechos sea un problema
ambiental relevante. Una manera eficiente de solucionar el gran problema del desecho
que generan estos envases de PET es en el desarrollo de nuevos métodos para su
reciclaje.
La Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales de México (SEMARNAT). Ha
calculado que, cada año, se producen en nuestro país 9.000 millones de botellas de
plástico PET. Del total, unos 900 millones de ellas son diariamente desechadas en
todas las calles de nuestra ciudad, así como también contaminan bosques y ríos al
ser arrojadas por quienes pasan un día en el campo.
Según datos en el año 2011, se consumieron en México 770 mil toneladas de resina de
PET, aunque la mayoría fue resina virgen elaborada a partir de derivados del petróleo y
solo 180 mil toneladas fue resina reciclada obtenida de envases usados. Una parte
mayoritaria del PET que se desecha cada año (unas 590 mil toneladas) yace enterrado
en rellenos sanitarios manejados por municipios; los envases que permanecen al aire
libre (calles, carreteras, lagos y demás) y a la vista constituyen sólo 0.2% del PET
consumido.
Para el año 2012 de las 833,000 toneladas de PET que se recuperaron de la basura
en México, más de la mitad se exporto a China y EU, debido a que estos dos países
pagan hasta 9 pesos por kilogramo del material, mientras que aquí sólo se paga 5
pesos. Actualmente si comparamos los precios en años anteriores en México se
pagaba a 2 pesos por kilo mientras que en China y otros países se pagaban a un costo
de 3 pesos por kilo.
Además de precios más competitivos, algunos recicladores denuncian que, en muchas
ocasiones, el PET se exporta a otros países bajo una fracción arancelaria poco
controlada, Cada vez llegan más compradores de China y otros países de Asia a
comprar la materia prima aprovechando que el flete de regreso es barato. Traer un
contenedor con mercancía de China cuesta de 2 mil a 3 mil dólares, pero como la
mayoría regresan vacíos, las navieras aceptan 500 dólares por llenarlos de lo que sea.
Esto, argumentan representa una desventaja comercial importante para la industria del
reciclaje en el país. Se calcula que el valor potencial del mercado de reciclaje de PET
asciende a 700 millones de dólares anuales; sin embargo, hasta el momento sólo se
aprovecha alrededor de 15% de lo que se produce en el país. El valor actual de la
incipiente industria de reciclaje de PET en México se calcula en $44 millones de pesos.
La demanda china por el PET para reciclar condiciona el mercado de la resina en
México. Los compradores asiáticos pueden pagar mejores precios por la resina gracias
a que sus costos son muy bajos, pues en lugar de regresar vacíos, sus barcos que
traen mercancía a México regresan cargados de PET para reciclar con tarifas de flete
muy bajas, al grado que es más barato mandar este material a China que a Monterrey.
México es el tercer consumidor mundial de politereftalato de etileno (PET), solo detrás
de Estados Unidos y China, pero en consumo per cápita es segundo con 225 botellas
al año por cada mexicano, detrás de Estados Unidos.
Los encargados de recolectar el 96% del PET para su reciclaje son los operarios de los
camiones de la basura domiciliaria; también son quienes lo separan del resto de los
desechos y lo venden a compañías recolectoras en los centros de transferencia. El
precio que cobran es de casi 6.50 pesos el kilo, el precio había fluctuado entre 3 y 4.50
pesos en promedio entre 2007 y 2008 según Aprepet, asociación civil que fomenta el
reciclado.
Las compañías recolectoras hacen otra separación más detallada del PET, limpian los
envases de residuos, los clasifican por color y los compactan en prensas para luego
venderlo empacado a plantas recicladoras. Las plantas recicladoras muelen los
envases para obtener hojuelas de PET que venden dentro de México a compañías que
las transforman en botellas, empaques o fibras, o bien negocian con compradores
chinos que pueden pedir su entrega en la propia planta recicladora a 750 dólares la
tonelada o a 850 dólares en Hong Kong.
Para alimentar sus plantas de reciclaje, la industria mexicana debe pagar los mismos
precios que los compradores chinos. Hace 10 años, el problema era al revés, los bajos
precios del PET hacían incosteable la recuperación de botellas de la basura, así que
las refresqueras crearon ECOCE (Ecología y Compromiso Empresarial, asociación civil
sin fines de lucro, creada y auspiciada por la industria de bebidas y alimentos)
encargada de subsidiar el acopio. El valor económico del PET desechado es alto. Así,
el poco PET que se recolecta en el país lo buscan productores chinos y recicladores
mexicanos, lo que ha encarecido su precio, según reportes de ECOCE.
ECOCE fue fundada en 2002 y funciona con un presupuesto de 15 millones de dólares
aportados por las compañías intensivas en uso de PET: 75 embotelladoras de
refrescos, compañías de agua embotellada y empresas de alimentos entre las cuales
destacan las empresas Coca-Cola, grupo Herdez, Bonafont, Del Valle, Santamaría,
Jumex, Peñafiel, La Costeña y Jarritos, por nombrar algunas. Hasta el 2011, esta
asociación ha procesado más de 65 millones de kilos de botellas de PET para reciclar y
se han puesto en el mercado más de 6 mil 500 millones de botellas nuevas hechas con
material reciclado en 30% - 50%. Esta asociación recicladora se comprometió a
recuperar un 36.5% de las botellas de PET. Sin embargo, el reciclaje de PET se calcula
en 50 mil toneladas por año.
Del PET que se recicla en el país, el 60% va a nuevas botellas, 35% a fibras y 5% a
empaques flexibles. Uno de los puntos débiles en torno al tema del reciclaje en México
es el querer aumentar la capacidad de reciclaje en el país pero ésta está detenida
debido a que no está garantizado el suministro de PET para reciclar. Ante este
panorama, asoma el desaliento. Los embotelladores han intentado programas de
acopio regional, sin embargo el PET reciclado no pasa de representar 23% del total
desechado.
DISTRITO
FEDERAL
ZONA
METROPOLITANA DE
LA CIUDAD DE
MEXICO
A NIVEL
NACIONAL
Demanda de
PET
55,800T / AÑO 124,000 T/AÑO 413,000T/ AÑO
Envases de
PET
recuperados
20,500 T/AÑO 48,000 T/AÑO 71,3 T AÑO
Porcentaje 36.7% 38.7% 17.3 %
recuperado
para reciclaje
Tabla 1. Tasa de Recuperacion de PET Basado en (Asociacion para promover el
Reciclaje del PET.APREPET,2008).
Los precios se han disparado y peleamos por el PET disponible. El kilo de botella sin
aplastar vale entre 7 - 7.50 pesos, aplastada 8, molida 9 y si está lavada cuesta de 11 -
12. Hace un año costaba la mitad.
Actualmente, el país reutiliza 422,000 toneladas de PET al año, lo que equivale al 11%
de las más de cuatro millones de toneladas de plástico que se generan a nivel nacional.
Pero tanto, los recicladores así como los especialistas coinciden en que es necesario
invertir en tecnología de separación en los tiraderos de basura para hacer más
efectivos los procesos de recolección. De esta manera, la SEMARNAT, firmó un
convenio con la Confederación de Cámaras Industriales con un apoyo de 50 millones
de pesos para la instalación de 17 plantas recolectoras de plástico. Hasta noviembre
del año 2011, se han recogido 36 millones de botellas, lo que supone sólo un 0,4% del
total producido.
Por ejemplo, Japón, el país más avanzado en este campo, registró una tasa de
reciclaje de botellas de PET (volumen total de recolección/volumen de botellas
vendidas) de 77,9 % en 2009, según datos del Consejo de Reciclaje de Botellas de
PET de ese país. Por su parte, Europa tiene cifras consolidadas de 48,3%, de acuerdo
con la Asociación Europea de Reciclaje de Contenedores de PET (Petcore), y Estados
Unidos de 28%, según la Asociación de Resinas de PET (Petra). Brasil es el líder con
una tasa de 55,6%, seguido por Argentina con 34%, según reportes de la Asociación
Brasileña de la Industria del PET (Abipet).
En vista de la necesidad de contribuir al reciclamiento del PET para evitar la
contaminación medioambiental, en este trabajo se evalúa un catalizador para su
reciclado químico.
OBJETIVO GENERAL
Evaluación del acetato de plomo como catalizador para el reciclado químico de
polietilentereftalato (PET).
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Realizar la reacción de glicólisis para la degradación de PET
Evaluar la degradación química del PET a partir de la utilización de acetato de
plomo como catalizador.
Obtener el BHET mediante glicolisis catalizada de PET post-consumo (obtenido
de diferentes fuentes)
Establecer las mejores condiciones de reacción para la glicolisis del PET a partir
de la variación de temperatura y cantidad de catalizador.
CAPÍTULO I
TIPOS DE POLÍMEROS
Existen diferentes criterios para la clasificación de los polímeros, los más comunes son
los que se refieren: al tipo de reacción química de obtención, al comportamiento
térmico o a la composición.
En función del tipo de reacción química de obtención del polímero se distingue entre
polímeros de adición y polímeros de condensación.
POLÍMEROS DE ADICIÓN
Son los obtenidos mediante reacciones químicas de adición, es decir aquellas en las
que las moléculas de los monómeros desunen sin desprendimiento de moléculas
sencillas. Algunos ejemplos de esta categoría son el polietileno (En alta HDPE y baja
densidad LDPE) , polipropileno (PP), policloruro de vinilo (PVC), poliestireno (PS),
polimetacrilato de metilo (PMMA), etc.
POLÍMEROS DE CONDENSACIÓN
Son los obtenidos mediante reacciones químicas de condensación, en las que las
moléculas de monómero se unen para formar una molécula más grande con
eliminación de moléculas pequeñas, habitualmente de agua u otra sustancia de bajo
peso molecular. Un ejemplo es la formación de nylon por polimerización de ácido
adípico y hexametilendiamina con desprendimiento de una molécula de agua. Ejemplos
de este tipo de plásticos son los poliesteres, las poliamidas, los poliuretanos, los
policarbonatos, etc.
Atendiendo al comportamiento térmico del polímero se distingue entre materiales
termoplásticos, termoestables y elastómeros.
TERMOPLÁSTICOS
Son aquellos que funden al ser calentados, por lo que son susceptibles de un nuevo
moldeado. Esto es debido a que sus cadenas poliméricas no están unidas mediante
enlaces químicos y pueden desplazarse a temperaturas suficientemente elevadas. Más
del 80 % de los plásticos que se consumen en la actualidad son termoplásticos. Los
ejemplos más importantes de esta categoría son:
•Polietileno de alta densidad (PEAD) y de de baja densidad (PEBD) - Sacos y bolsas
plásticas, Juguetes y objetos de menaje, como vasos, platos, cubiertos.
• Polipropileno (PP) - juguetes contenedores de alimentos y hasta parachoques
de automóviles,
• Poliestireno (PS) envases y tetrabricks
• Polietilentereftalato (PET) – Envases de todo tipo
• Cloruro de polivinilo (PVC) - tuberías, impermeables, botas, mangueras.
• Celofán cintas de embalaje, envasado, empaquetado
• Nylon tejidos, cepillos, hilos para pesca, encordado de raquetas
TERMOESTABLES
Son aquellos que tienen la propiedad opuesta a los termoplásticos, es decir, no se
funden al ser calentados.Son polímeros que mediante la presión y la temperatura se
reblandecen y pueden moldearse en su fase fluida una sola vez y antes de que la
reacción de polimerización haya finalizado por completo. El producto final termoestable
ya no se reblandece nuevamente por acción de la presión y la temperatura Ello es
debido a la existencia de enlaces entre las cadenas poliméricas, en las tres
dimensiones del espacio, formando una red muy densa. Estos enlaces adicionales son
los responsables de que estos materiales no puedan volver a ser fundidos ni cambiar
de forma. Algunos ejemplos de termoestables (aproximadamente el 20% de los
plásticos utilizados) son:
Polímeros del fenol: Son plásticos duros, insolubles e infusibles pero, si durante
su fabricación se emplea un exceso de fenol, se obtienen termoplásticos.
Resinas epoxi.
Resinas melamínicas.
Baquelita.
Amino plásticos: Polímeros de urea y derivados. Pertenece a este grupo la
melamina.
Poliésteres: Resinas procedentes de la esterificación de polialcoholes, que
suelen emplearse en barnices. Si el ácido no está en exceso, se obtienen
termoplásticos.
ELASTOMEROS
La principal característica de los elastómeros es su alta elongación o elasticidad y
flexibilidad que disponen dichos materiales frente a cargas antes de fracturarse o
romperse.
En función de la distribución y grado de unión de los polímeros, los materiales
elastómeros pueden disponer de unas características o propiedades semejantes a los
materiales termoestables o a los materiales termoplásticos, así pues podemos clasificar
los materiales elastómeros en:
Elastómeros termoestables - son aquellos elastómeros que al calentarlos no se
funden o se deforman
Elastómeros termoplásticos - son aquellos elastómeros que al calentarlos se
funden y se deforman.
Algunas características son: no se pueden derretir, antes de derretirse pasan a un
estado gaseoso, se hinchan ante la presencia de cierto solvente, son generalmente
insolubles, son flexibles y elásticos. Ejemplos y aplicaciones de materiales elastómeros:
Goma natural - material usado en la fabricación de juntas, tacones y suelas de
zapatos.
Poliuretanos - Los poliuretanos son usados en el sector textil para la fabricación
de prendas elásticas como la lycra, también se utilizan como espumas,
materiales de ruedas, etc...
Polibutadieno - material elastómero utilizado en las ruedas o neumáticos de los
vehículos dada la extraordinaria resistencia al desgaste.
Neopreno - Material usado principalmente en la fabricación de trajes de buceo,
así como aislamiento de cables, correas industriales, etc.
Silicona - Material usado en una gama amplia de materiales y áreas dado a sus
excelentes propiedades de resistencia térmica y química, las siliconas se utilizan
en la fabricación de chupetes, prótesis médicas, lubricantes, moldes, etc.
CAPÍTULO II PET
ANTECEDENTES
El descubrimiento de polietilentereftalato, mejor conocido como PET, fue patentado
como un polímero para fibra por J. R. Whinfield y J. T. Dickson, quienes investigaron
los poliesteres termoplásticos en los laboratorios de la Asociación Calico Printers.
durante el periodo de 1939 a 1941. Hasta 1939, este terreno era desconocido pero a
partir de ese año existía la suficiente evidencia acumulada favoreciendo la teoría que la
microcristalinidad era esencial para la formación de fibras sintéticas fuertes. La
producción comercial de fibra de poliéster comenzó en 1955; desde entonces, el PET
ha presentado un continuo desarrollo tecnológico hasta lograr un alto nivel de
sofisticación basado en el espectacular crecimiento del producto a nivel mundial y la
diversificación de sus posibilidades.
A partir de 1976, se le usa para la fabricación de envases ligeros, transparentes y
resistentes principalmente para bebidas. Sin embargo, el PET ha tenido un desarrollo
extraordinario para empaques. En México, se comenzó a utilizar para este fin a
mediados de la década de los ochenta.
Los primeros envases de PET aparecen en el mercado alrededor del año 1977 y
desde su inicio hasta nuestros días el envase ha supuesto una revolución en el
mercado y se ha convertido en el envase ideal para la distribución moderna. Por esta
razón el polietilentereftalatose ha convertido hoy en el envase más utilizado en el
mercado de la bebidas refrescantes, aguas minerales, aceite comestible y detergentes;
también bandejas termoformadas, envases de salsas, farmacia, cosmética, licores, etc.
En la actualidad el PET se utiliza principalmente en tres líneas de producción:
1. PET textil: utilizado para fabricar fibras sintéticas, principalmente poliéster. Se
emplea para fabricar fibras de confección y para relleno de edredones o almohadas,
además de usarse en tejidos industriales para fabricar otros productos como cauchos y
lonas.
2. PET botella: utilizado para fabricar botellas por su gran resistencia a agentes
químicos, gran transparencia, ligereza y menores costos de fabricación.
3. PET film: utilizado en gran cantidad para la fabricación de películas fotográficas, de
rayos X y de audio.
El consumo global del PET se calcula en 12 millones de toneladas con un crecimiento
anual de 6%. “El problema ambiental del PET radica en que tan sólo 20% del PET que
se consume en el mundo se recicla, el resto se dispone en rellenos sanitarios y
tiraderos a cielo abierto”.
Figura 1. Formula quimica del PET
Las botellas de PET llegaron a México a mediados de la década de 1980 con gran
aceptación entre los consumidores. En la actualidad, nuestro país es el principal
consumidor de bebidas embotelladas. Se estima que en México se consumen
alrededor de 800 mil toneladas de PET al año, con un crecimiento anual de 13%.
El principal uso de los envases de PET en México lo llevan las botellas de refresco,
con más del 50%, seguido del agua embotellada (17%).
Figura 2. Distribucion del uso de productos de PET en México.
Para abastecer la demanda de botellas de PET en México, existen 5 plantas
productivas y alrededor de 190 plantas embotelladoras, que atienden a casi un millón
de puntos de venta.
Una vez que son consumidos, la mayoría de los envases de PET son dispuestos en
rellenos sanitarios, cauces, calles o tiraderos clandestinos.
TÉCNICAS DE RECICLADO PARA PET
Una alternativa para disminuir este problema es reciclar el material para utilizarlo
principalmente en aplicaciones de grado industrial. Las técnicas de reciclado de PET se
dividen en el reciclado mecánico y el químico.
El primero consiste en separación, flotación, compactación y peletizado; mientras que
el segundo involucra tratamiento químico que regularmente finaliza en la obtención de
materia prima original o en la fabricación de productos con base en PET.
PROCESO MECÁNICO
El método de reciclado mecánico se desarrolla en dos fases, las cuales se describen a
continuación:
Primera fase: se procede a la identificación y clasificación de botellas, lavado y
separación de etiquetas, triturado, separación de partículas pesadas de otros
materiales como polipropileno y polietileno de alta densidad, lavado final, secado
mecánico y almacenaje de la escama.
Segunda fase: esta escama de gran pureza se grancea, se seca, se incrementa su
viscosidad y se cristaliza, quedando apta para su transformación en nuevos elementos
de PET. El reciclado mecánico se facilita con el empleo de envases de PET
transparente, ya que sin pigmentos tiene mayor valor y mayor variedad de usos en el
mercado, evitando los envases multicapa, así como los recubrimientos de otros
materiales que reducen que el PET sea reciclable, por tal motivo se aumenta el empleo
de tapones de polipropileno o polietileno de alta densidad y se evitan los de aluminio o
PVC que pueden contaminar al mezclarlos con el PET.
Otro metodo de aprovechar, el polietileno y polipropileno es en función del elevado
contenido energético de estos materiales plásticos, en particular de las poliolefinas.
poseen un poder calorífico similar al de los gasóleos y fuelóleos (42 MJ/ Kg), y
claramente superior a los de carbón y madera (29 y 16 MJ/Kg, respectivamente) [1]. Hay
que tener en cuenta, que las incineradoras modernas, con un adecuado control de
emisiones, permiten recuperar más del 60 % de esta energía. Por otra parte, los
plásticos también se están utilizando como combustibles sólidos en hornos de cemento
e industria siderúrgica. No obstante, una cuestión que aún plantea dudas son las
emisiones de compuestos altamente tóxicos (dioxinas, furanos, etc.), los cuales pueden
formarse durante la combustión y que son cancerígenos a unas concentraciones muy
bajas (ppb o incluso menores). Pese a esto, algunos paises, tales como Dinamarca o
Suiza, han apostado decididamente por esta vía, alcanzando tasas de incineración con
recuperación de energía del 67 y 73 % del total de sus residuos plásticos,
respectivamente. El reciclado mecánico tiene una serie de limitaciones importantes
aparte de la ya comentada dificultad de la separación previa. Por un lado, exige fundir y
remoldear el plástico, con lo cual sólo se puede aplicar a termoplásticos.
Caracteristicas del
proceso
Reciclado
mecanico
Reciclado quimico
Glicolisisis
Reciclado
Quimico
Metanolisis
Calidad del
Desperdicio
Alta Moderada Amplio
Costo de
Operacion
Baja Moderada Alto
Calidad de
Produccion
Moderada Alta Virgen
Mercado Reducido Muchos Todos
Tabla 2.Caracteristicas de los procesos de reciclado (Asociacion para promover el
Reciclaje del PET.APREPET 2008)
PROCESO QUÍMICO
Implica cambios en la estructura química del material, debido a que se basa en una
reacción química específica. Además, permite utilizar al desecho plástico como fuente
de materia prima, no sólo para producir nuevamente el material original (como material
virgen), sino producir otros materiales con diferentes características[1].
Entre los principales procesos de reciclado químico se encuentran la hidrólisis, glicólisis,
metanólisis, amonolisis y pirólisis.
a)Hidrólisis.
La hidrólisis del PET es una reacción de degradación en presencia de agua a
temperatura y presión elevadas, para obtener ácido tereftálico (AT) y Etilenglicol (EG).
En la degradación mediante hidrólisis esteárica se consume una molécula de agua por
cada rompimiento de la molécula de PET, obteniendo como resultado ácido carboxilico
y etilenglicol como consecuencia de la degradación.
En la primera etapa, se forman los productos etilen-glicol y el ácido tereftálico. En la
segunda etapa, se forman el dietilen-glicol y agua (Chih-Yu, 1998; Adhemar, 2006).
Figura 3. Reaccion de Hidrolisis de PET
b) Hidrólisis con ácidos o Acidólisis
En estas condiciones, la degradación del PET está en función de la concentración del
ácido, temperatura de reacción y tamaño de partícula de la muestra. Se ha
comprobado que a mayor concentración del ácido (>7M), mayor temperatura (>100°C)
y menor tamaño de partícula (<10µm), obteniéndose mayor grado de conversión en
menor tiempo. Por ejemplo, en ácido nítrico 7M, a 100°C, con dimensiones de muestra
de 75-10µm, el grado de conversión es de 45% de conversión en 16 horas. Sin
embargo, cambiando las condiciones a una concentración de HNO3 13M, a 100°C y
dimensiones de muestra de 75-10µm, el grado de conversión es de 80% en 16 horas.
Por otra parte, si se utiliza ácido sulfúrico 3M, 190°C y tamaño de la muestra menor a
75µm, el grado de conversión es de 100% en una hora, la reacción de
despolimerización se observa en el esquema 2 (Toshiaki, 2001; Toshiaki, 1998).
Figura 4. Hidrólisis del PET con ácidos.
c) Hidrólisis alcalina.
Para este caso, generalmente la muestra es llevada en una solución acuosa de
hidróxido de sodio de una concentración 4 a 20% en peso, bajo una temperatura de
210 a 250°C, a una presión de 1.4 a 2 MPa, durante un tiempo de 3 a 5 horas, se
obtiene un rendimiento del 99% de ácido tereftálico ATP (Paszun, 1997).
d) Metanólisis.
Este método consiste en la degradación del PET (esquema 3) utilizando temperaturas
en el rango de 180–280°C y presiones entre 2–4 MPa. Los catalizadores utilizados son
acetatos de Zn, Mg, Co, y sales de ácido arilsulfonico, siendo el grado de
conversión de aproximadamente del 90% (Minuru, 2005; Paszun, 1997).
Figura 5. Metanólisis del PET.
e) Amonolisis.
Está técnica consiste en calentar el PET de 120 a 180°C en presencia de anhídrido de
amonio, se trabaja a una presión de 2 Mpa por un tiempo de 1 a 7 hrs. Obteniéndose
como productos ácido tereftalico nitrilo y 1, 4 bis(aminoetil)ciclohexano. El grado de
conversión es del 99% (Paszun, 1997).
f) Glicólisis.
Es el segundo método más importante para el procesamiento químico del reciclado del
PET,este metodo se realiza a presión normal. Usualmente las condiciones para realizar
la glicólisis son: tiempo de reacción.con variacion en los rangos de temperatura que
van desde 180°C hasta 250°C, en presencia de un catalizador y comúnmente se utiliza
relación en peso de 1:2 a 1:3 de PET: Glicol respectivamente[6,9]. El resultado de una
glicólisis exhaustiva son los productos BHET y EG (Esquema 4). Los productos de la
depolimerizacion son el bis(hidroxietil) tereftalato y el etilen glicol (Paszun, 1997)
Figura 6. Glicólisis del PET.
g) Hidroglicólisis.
Este método es asistido con una fuente de microondas a una potencia de 800 W,
utilizando una mezcla KOH/1-pentanol=0.69 y tiempo de exposición de 150s,
obteniéndose una 100% de conversión. Los productos de la depolimerizacion son el
etilen glicol en una primera etapa y acido tereftálico en una segunda etapa, tal como se
indica en la figura 7 .
Figura 7. Hidroglicolisis del PET.
h) Pirólisis.
Consiste en calentar el polímero a una velocidad de a 25°C/min hasta alcanzar una
temperatura de 700°C, los productos de reacción en están condiciones son
principalmente CO2 y CO, los cuales, al mezclarse con otros materiales plásticos
pirolizados, se obtienen nuevos materiales(1).
Tabla 3. Procesos de degradación química sobre el PET.
Basándose en lo anterior, se puede ver que hay una gran variedad de técnicas que nos
permiten reciclar el PET. La mayoría de estos medios de reacción requiere condiciones
muy drásticas, ácidos y bases fuertes, presiones y temperaturas altas, además, otro
factor importante a considerar en estos procesos es el tamaño de partícula del PET.
Sin embargo, una de las técnicas de polimerización analizadas, la hidroglicólisis, sería
la más adecuada, debido a que se obtiene un 100% de conversión en muy poco tiempo
y la reacción se lleva a cabo utilizando energía en la región de las microondas. El
precio de este equipo es alto por lo cual es una limitante si no se cuenta con él.
Por consiguiente, si el objetivo que se persigue es reciclar al PET se debe buscar la
técnica que se adapte más a nuestras necesidades y condiciones de infraestructura, la
cual en este caso seria la de la glicólisis
GLICÓLISIS .
Farahat et al.(2000), llevaron a cabo la síntesis de resinas poliéster insaturadas a partir
de PET reciclado obtenido de botellas de bebidas carbonatadas. La reacción de
glicólisis se realizó en presencia de dietilenglicol en relación molar PET-Dietilenglicol
(DEG) (1:1) a 220°C, Y con tiempo de reacción de cuatro horas, degradando el
polímero hasta oligómeros. Los oligómeros obtenidos se hicieron reaccionar con
anhídrido maléico durante la etapa de poliesterificación, en relación 1:1 a 180°C,
durante cuatro horas. Se obtuvieron resinas poliéster insaturadas, a las cuales se les
adicionó ácido phidroxibenzóico (PHBA) para modificar las propiedades de la resina
sintetizada, y mejoraron por mucho sus propiedades mecánicas. También se llevaron a
cabo reacciones de curado al disolver las resinas en estireno y con peróxido
demetiletilcetona como activador, el grado de curado se determinó midiendo la cantidad
de calor liberado durante el proceso. De los resultados concluyeron que se obtiene una
resina insaturada, utilizando dietilenglicol como reactivo nucleófilo y acetato de
manganeso como catalizador.
Chen et al. (2001), estudiaton la influencia de las condiciones de glicólisis sobre el PET
y el PP, entre las cuales están: temperatura, tiempo y concentración del catalizador. El
intervalo de temperatura de glicólisis fue de 110 a 190°C, el tiempo de reacción osciló
de 0 a 2 horas, y el catalizador se usó en cantidades de 0 a 0.006 moles. En la
influencia del tiempo de glicólisis sobre la conversión se muestra que a 1.5 horas se
obtuvo un rendimiento de 98.8%. En la influencia de la cantidad de acetato de cobalto
sobre la conversión de la glicólisis se muestra que con 0.002 moles la conversión fue
de 86%. Finalmente, en la influencia de la temperatura a 190°C se obtuvo la máxima
conversión. Después de estas condiciones, la conversión alcanzó un estado
estacionario. La presencia de acetato de cobalto como catalizador hace que con una
hora y media de reacción se degrade todo el polímero a 190°C. Los mismos
investigadores (ídem) realizaron otro trabajo similar al anterior, con un diseño de
experimentos factorial 23, con las mismas tres variables (temperatura de reacción,
tiempo de glicólisis y concentración del mismo catalizador). Reportaron que la
secuencia de los principales efectos en la conversión durante la glicólisis del polímero
en orden descendente es concentración de catalizador >temperatura > tiempo.
La secuencia en los efectos de la interacción de dos factores en la conversión de la
glicólisis en orden descendente es temperatura contra concentración de catalizador,
tiempo contra concentración de catalizador, temperatura contra tiempo. En el trabajo
realizado por Chen reporta que algunas moléculas de etilenglicol reaccionan con el
polímero, obteniendo productos con peso mayor al inicial. Lo que indica que la reacción
de despolimerización se debe controlar para minimizar la obtención de productos
secundarios.
Mangeng et al. (2001) prepararon resinas poliéster insaturadas a partir de PET
reciclado, a diferencia de Farahat et al (ídem). Utilizaron propilenglicol en la etapa de
glicólisis, aumentando la temperatura de reacción de 190 a 210ºC, y el tiempo de
reacción fue de siete horas, usaron tetrabutóxido de titanio como catalizador. El
producto lo hicieron reaccionar con anhídrido maléico a la misma temperatura, durante
4.5 horas, para obtener resinas poliéster, las cuales mezclaron con estireno para ser
curadas por calor. Reportaron que el grado de polimerización es mayor con el aumento
de propilenglicol.
En 2004, Sánchez y Rosales realizaron estudios de glicólisis para la degradación de
PET con diferentes glicoles como TEG, 1,8-octanodiol y pentaeritritol, catalizada con
una mezcla de SnCl2/estearato de zinc en relación1:1, utilizaron 0.04 g de este
catalizador para degradar 4.0 g de PET. La temperatura fluctuó entre 170 y 175°C,
durante dos horas de reacción con agitación constante. Los resultados demostraron
que a dos horas de reacción se obtuvo mayor porcentaje de degradación al utilizar
TEG, con un valor de 98% de PET degradado; comparado con 70% obtenido usando
1,8-octanodiol. Mientras que con pentaeritritol no se llevó a cabo la reacción debido a la
formación de resinas entrecruzadas durante el proceso. Los productos de la glicólisis
los hicieron reaccionar con anhídrido maleico, manteniendo las mismas condiciones de
reacción que en la glicólisis, con el fin de obtener resinas poliéster insaturadas con
propiedades fotocurables.
A principios del 2005, Ertas y Glucu realizaron glicólisis, estudiaron el comportamiento
catalítico del ZnOAc la degradación del PET; usaron etilenglicol, dietilenglicol y
trietilenglicol, trabajaron con un intervalo de temperatura entre 170 y 175°C, tiempo de
reacción de dos horas como y agitación constante. Los resultados mostraron que se
obtuvo 76% de PET degradado. Los productos de la glicólisis se hicieron reaccionar
con anhídrido maléico para obtener resinas poliéster insaturadas y manteniendo las
mismas condiciones que en la glicólisis se sintetizaron resinas poliéster. Las
propiedades físicas y químicas de la resina obtenida fueron comparadas contra una
resina de referencia sintetizada con anhídrido maléico, pentaeritritol y etilenglicol. Las
resinas derivadas de PET degradado presentaron buenas propiedades físicas y
químicas tales como tiempo de secado, dureza y resistencia al agua, semejantes a la
resina preparada como referencia.
Moreno y Sánchez en el 2006, determinaron la velocidad de degradación utilizando
trietilenglicol y diversos catalizadores como ZnOAc y PbOAc al 1.0% p/p con respecto
al PET. Se aplicó temperatura de 170°C y agitación constante, se tomaron muestras a
diferentes tiempos para determinar la cantidad de PET degradado, observaron que a
dos horas de reacción ya no se presentó cambio significativo. Lograron obtener 86% de
degradación con PbOAc y 90% con ZnOAc .
Villa y Fuentes en el 2006, estudiaron el comportamiento catalítico del ZnOAc para la
degradación de PET. Utilizaron EG como agente nucleófilo, ZnOAc como catalizador al
1.0% p/p con respecto al PET y tolueno como medio de reacción, el tiempo de glicólisis
fue de dos horas con agitación constante y temperatura de 170°C. Los resultados
mostraron 82% de PET degradado. En este trabajo se demostró que dependiendo del
tipo de glicol que se utilice varía el porcentaje de degradación del PET, ya que en la
referencia anterior, se señala que al utilizar TEG con el mismo catalizador se obtiene
un 90% de degradación.
Ramos y Sánchez en el 2008, realizaron un estudio comparativo de la degradación
química de PET reciclado utilizando ZnCl2, SnCl2 y HOAc como catalizadores. Los
resultados indicaron que con ZnCl2 se obtuvo un 38.7% de degradación, resultando
mayor que SnCl2 y ácido acético.
Lituma y Kuniyoshi en el 2009, desarrollaron un estudio de la degradación de PET para
la formación de resina poliéster insaturada, utilizando EG como agente degradante en
relación 6:1 y ZnOAc al 0.4% respecto al PET. La síntesis del poliéster insaturado se
llevó a cabo mediante una reacción con el producto de la despolimerización de PET
(BHET), anhídrido maléico (AM) y EG bajo atmósfera de nitrógeno y agitación
constante. La relación entre hidroxilo/carboxilo (OH/COOH) fue de 1.2/1 y se utilizaron
CaOAc y Sb2O3 como catalizadores. Concluyeron que la reacción entre AM y EG, y
entre BHET, AM y EG, forman una resina de poliéster insaturada. Ambas reacciones
fueron monitoreadas mediante la cuantificación del número ácido y por espectroscopia
de H1RMN[10].
Bustos y Sánchez en el 2010, realizaron un estudio de la degradación química de PET
reciclado utilizando el complejo N,N'-bis-(2aminobencil)-1,2-diaminoetanozinc(II)
(ABEN) como catalizador y TEG como agente nucleófilo. Los resultados arrojados
indicaron que con dos horas de reacción, temperatura de reacción de 195°C, utilizando
relación del catalizador al 1.0 % y TEG en 2:1 con relación al PET, se obtuvo 100% de
degradación. Uno de los avances que reportaron en este estudio, es que la
degradación se llevó a cabo en ausencia de disolvente como medio de reacción .
Como se ha puesto de manifiesto, el papel del catalizador en la degradación de PET y
polímeros es primordial, y hay una gran variedad de trabajos reportados en los cuales
se investiga el tipo de producto formado al degradar PET con diferentes compuestos
como catalizadores, y al variar también el tipo de glicol utilizado. De acuerdo al papel
del catalizador en la reacción de degradación, el rompimiento de la cadena polimérica
se efectúa por formación de deficiencia de carga en el carbono del carbonilo
perteneciente al PET, haciéndolo susceptible a un ataque nucleofílico por un grupo
hidroxilo del glicol 8. Bajo este mecanismo propuesto, existe una gran variedad de
compuestos que pueden actuar como catalizadores (Wang et al, 2009),(Bustos, 2009).
En el trabajo realizado por Sánchez y Rosales (ídem) con cloruro de aluminio, sulfato
de calcio, hidróxido de litio y acetatos de plomo, calcio y cobre. Se reportan los
resultados obtenidos al llevar a cabo degradación de PET seguida de síntesis de
resinas poliéster insaturadas, el proceso involucra dos etapas: en la primera se hizo
reaccionar el PET con TEG a 170°C, en presencia de un catalizador, seguida de
reacción con anhídrido maléico, con el fin de obtener resinas poliéster insaturadas. El
propósito de su trabajo fue el de evaluar varios compuestos como catalizadores en la
reacción de glicólisis de PET, y determinar el comportamiento cinético de la
degradación con el compuesto que favorezca la degradación en mayor grado. Los
productos obtenidos fueron caracterizados por espectroscopia de infrarrojo, con
Transformadas de Fourier (FTIR).
Hasta el momento se han investigado diferentes procesos de despolimerización
química del PET, dependiendo del uso final de los productos obtenidos. Todos los
procesos probados tienen tanto ventajas como desventajas.
El proceso de descomposición hidrolítica del PET bajo condiciones ácidas o básicas [3–
9] produce ácido tereftálico, con problemas de contaminación y corrosión [9], así como la
reacción de alcohólisis con metanol líquido o gaseoso para dar dimetil tereftalato (DMT)
[10]. La glicólisis involucra la inserción de un diol en la cadena del PET para producir
bis–2–hidroxietiltereftalato (BHET) como uno de los productos principales de la
reacción. El BHET puede ser fácilmente utilizado en la producción de PET virgen, sin
embargo, algunos autores consideran que el BHET y sus oligómeros son difíciles de
purificar mediante métodos convencionales. En los últimos años se ha estudiado la
glicólisis del PET post–consumo obtenido de botellas de agua purificada [10], entre los
trabajos más destacados sobre despolimerización de PET está el trabajo de Goje et al.
quiénes hicieron una reacción de despolimerización mediante glicólisis con polvo de
PET post–consumo, concluyeron que conforme el tamaño de partícula del PET
disminuye, la conversión de la reacción se incrementa. Otras investigaciones de Goje
et al. [18] establecieron que el incremento en la temperatura y el tiempo de reacción
pueden ayudar a incrementar la depolimerización del PET. Ruvolo et al. establecieron
que una variación en la absorción de agua de 0 a 0,8% en las hojuelas de PET puede
modificar la Tf y la Tc de las hojuelas de PET antes de la reacción de despolimerización;
concluyeron que una pequeña cantidad de agua ayuda a incrementar la pérdida de
peso del PET a través de la degradación hidrolítica. Estos investigadores también
estudiaron el efecto del incremento en la absorción de agua de las hojuelas de PET
para incrementar la reactividad y determinaron la energía de activación para la
formación y crecimiento de grietas y poros en la superficie del polímero; consideraron
un sistema de reacción heterogéneo encontrando altas energías de activación.
Como se ha descrito, diversos trabajos reportan que el tipo de catalizador juega un
papel importante en la reacción de glicolisis especialmente aquellos catalizadores que
presentan elementos metalicos en su estructura. (Bustos y Sánchez).
Por tal motivo, la presente investigación se fundamenta en la degradación química del
PET, es decir, en romper la cadena polimérica para obtener cadenas más pequeñas
(oligómeros), utilizando el Etilenglicol y el catalizador ya antes mencionado
CAPÍTULO III
METODOLOGÍA La metodología que se desarrolló en el presente trabajo involucra el proceso de
reciclado químico del PUT utilizando la reacción de glicolisis.
Equipos
Espectrofotómetro de FT-IR (BRUKER Espectrómetro de Infrarrojo por transformada de Fourier modelo ALPHA )
Matraz de fondo redondo de tres bocas
Trampa de agua tipo sozler
Condensador
Parrilla de calentamiento con agitación
Termómetro con escala de 0°C a 400°
Estufa de secado
Refrigerador Reactivos Polietilentereftalato (PET) post–consumo se colectó de diferentes fuentes,
principalmente de botellas de agua purificada, Etilenglicol (Baker analyzed), Acetato de
plomo (Baker analyzed),Agua destilada.
Procedimiento
1. Limpiar y lavar las botellas de PET post consumo posteriormente cortarlas en
pedazos pequeños
2. Pesar la cantidad de PET, pesar la cantidad de catalizador que se ocupara para
cada una de las pruebas.
3. Colocar dentro del matraz un agitador magnético que servirá para mantener una
agitación constante así como el PET, el catalizador y cantidad de EG que se
indica en la tabla de acuerdo a cada uno de las pruebas a realizar.
4. Montar el matraz de tres bocas en una parrilla de calentamiento con agitación.
Colocar en una de las bocas una trampa de agua y en otra un condensador y en
la última un termómetro con escala de temperatura de 0 a 400°C, este último se
utilizara para poder verificar el rango de temperatura en el cual debe mantenerse
cada una de las pruebas. (Verificar constantemente la prueba para evitar
variaciones en el rango de temperatura ya sea disminución o aumento en cada
rango que se manejara)
5. Al termino de 2.5 horas de la reacción se dejara enfriar a temperatura ambiente
6. Para separar el BHET completamente de la mezcla de reacción el contenido de
cada muestra del reactor ya enfriada y será extraída tres veces con agua
hirviendo, el agua disuelve el EG remanente, el catalizador y el BHET, por lo que
la mezcla se agitó vigorosamente y se filtró. El filtrado concentrado se guardó en
un refrigerador a 4°C durante 5 horas para que se formaran unas hojuelas
blancas cristalinas, correspondientes al BHET.
7. El producto obtenido de BHET fueron filtrados y secados en una estufa a 60°C. La muestra final se caracterizó mediante FTIR.
A continuación se muestra una tabla con cada uno de los experimentos a realizar con
base en los pasos descritos anteriormente, en donde se exponen las características
bajo las cuales se realizaron las reacciones de glicólisis con cada uno de los factores
que tuvieron variación como los que se mantuvieron fijos.
Tabla 4.Caracteristicas de los procesos de Glicolisis con catalizador de PbOAc
Experimento Temperaturas
°C Catalizador
(g) etilenglicol
(ml) tiempo (h) PET (g)
1 180- 190 0.04 3 2.5 4
1 -A 180- 190 0.04 3 2.5 4
2 190- 200 0.04 3 2.5 4
3 220 -230 0.04 3 2.5 4
4 180 - 190 0.05 4 2.5 4
5 180-190 0.05 3 2.5 4
6 220 - 230 0.05 3 2.5 4
7 180 - 190 0.06 3 2.5 4
8 200 - 210 0.06 3 2.5 4
9 200 - 210 0.06 3 2.5 4
10 220 - 230 0.06 3 2.5 4
11 180 - 190 0.07 3 2.5 4
12 195 - 200 0.07 3 2.5 4
13 200 - 210 0.07 3 2.5 4
14 210 - 220 0.07 3 2.5 4
15 180 - 190 0.08 3 2.5 4
Cabe resaltar que en cada uno de los experimentos hechos se realizaron con botellas
post- consumo de diferentes fabricantes como son envases de agua de color natural o
transparente hasta envases de color, y tomando en cuenta esto se logró observar que
no hay cambio o variación de los resultados por haber ocupado botellas con coloración
en la realización de cada uno de los experimentos.
En un matraz de bola de tres bocas provisto de un termómetro y un condensador, se
hicieron reaccionar la cantidad conocida de PET post–consumo grado botella con masa
molecular de 28,000 g/mol, sin variar para cada una de las pruebas y se mezcló con
un el glicol seleccionado (EG) y el catalizador Acetato de plomo el cual varió en un
rango que va de 0.04 g a 0.08 g la mezcla de reacción se calentó durante dos horas y
media con agitación constante.
Determinación de glicol libre.
Concluido el tiempo de reacción, al producto de degradación (oligómero).Para separar
el BHET completamente de la mezcla de reacción, el contenido de cada una de las
muestras de los experimentos hechos en el reactor fue enfriada a temperatura
ambiente y extraída tres veces con agua hirviendo. El agua disuelve el EG remanente,
el catalizador y el BHET, por lo que la mezcla se agitó vigorosamente y se filtró. En la
parte de del condensador de gases no se obtuvo nada de material esto es debido a que
los gases que se generaban de la reacción dentro del matraz al subir a la parte superior
de este se condensaban y se precipitaban nuevamente hacia la reacción por lo cual no
se generaron muchos gases o algún tipo de condensado en el equipo incluso en la
trampa de agua.
El producto filtrado concentrado se guardó en un refrigerador a 4°C durante 5 horas
para que se formaran las hojuelas blancas cristalinas, correspondientes al BHET. Los
cristales de BHET fueron filtrados y secados en una estufa a 60°C durante 2 horas para
eliminar las trazas de agua, posteriormente La muestra final se caracterizó mediante
FTIR.
Se encontró que el producto de la reacción de glicólisis fue principalmente BHET
La reacción de glicólisis involucrada en el presente trabajo se muestra en el esquema
6, el EG actúa como agente nucleófilo atacando el carbono del grupo éster del PET, el
cual es parcialmente positivo debido al ataque del catalizador; si la cantidad de EG se
utiliza en concentración baja, los puntos de ataque en la cadena serán mínimos,
ocasionando un rompimiento parcial en la cadena polimérica y de esta manera obtener
oligómeros útiles para una segunda reacción.
Figura 8. Reacción de glicólisis de PET post-consumo.
Técnica de análisis 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, para identificar
los grupos funcionales formados durante la degradación, 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.
CAPÍTULO IV ANALISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Como se comentó en secciones anteriores los únicos parámetros que se mantuvieron
constantes son la cantidad de PET, el etilenglicol y el tiempo de duración de la reacción,
por otra parte los rangos de temperatura, así como la cantidad de catalizador a utilizar
para la glicolisis cambiaron. Obteniendo las siguientes graficas de Espectroscopia de
infrarrojo.
Figura 9. FTIR del Experimento 1
Figura 10. FTIR del Experimento 1-A
Grupo
funcional
Numero
de
Onda
cm- 1
OH 3429
CH 2966
C=O 1711
C-O 1248
C-H 721
Grupo
funcional
Numero
de
Onda
cm- 1
OH 3442
CH 2963
C=O 1712
C:\UAM AZCAPOTZALCO\LQO-II-miguel\5_PET_ULISES.0 PET_5_ULISES SOLIDO, COLOR GRIS 03/06/2014
3429.5
9
2966.6
7
2103.8
8
1961.3
2
1711.8
9
1505.3
71470.3
01451.3
01409.8
21385.9
71341.7
81248.5
5
1123.3
21108.3
71068.4
81018.6
5970.7
3891.3
3870.7
4839.8
3793.6
2721.4
8
493.3
6
427.2
0
500100015002000250030003500
Wavenumber cm-1
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
Ab
so
rba
nce
Un
its
Page 1 of 1
C:\UAM AZCAPOTZALCO\LQO-II-miguel\5_PET_ULISES.1 PET_5_ULISES SOLIDO, COLOR GRIS 03/06/2014
3442.0
6
2963.4
3
2880.4
5
2108.8
4
1712.3
6
1505.1
41455.4
71409.6
11379.9
41341.8
71248.1
7
1123.0
01108.5
41069.5
01017.2
3970.7
1897.2
1871.0
1836.4
4722.1
5
562.4
1
499.3
0
428.7
8
500100015002000250030003500
Wavenumber cm-1
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
Ab
so
rba
nce
Un
its
Page 1 of 1
Figura 11. FTIR del Experimento 2
C:\UAM AZCAPOTZALCO\LQO-II-miguel\5_PET_ULISES.2 PET_7_ULISES SOLIDO, COLOR CAFE 03/06/2014
3440.3
8
2962.7
7
2879.8
0
1958.1
2
1712.8
91689.2
3
1505.1
01455.6
91409.6
51379.1
91342.0
61249.2
4
1124.7
21108.9
81068.2
11017.0
0971.1
6908.3
1897.2
0871.5
7835.3
3817.3
5723.0
7562.4
9
489.0
1444.5
2421.3
7
500100015002000250030003500
Wavenumber cm-1
0.0
50
.15
0.2
50
.35
Ab
so
rba
nce
Un
its
Page 1 of 1
Figura 12.FTIR del Experimento 3
C-O 1248
C-H 722
Grupo
funcional
Numero
de Onda
cm- 1
OH 3440
CH 2962
C=O 1712
C-O 1249
C-H 723
C:\UAM AZCAPOTZALCO\LQO-II-miguel\16_PET.0 16_PET SOLIDO CAFE 16/07/2014
3512.1
1
2955.3
9
1711.4
0
1609.7
11577.7
61505.0
31451.5
91408.5
71341.3
6
1241.8
0
1093.9
0
1016.1
5969.7
7
870.9
9
792.5
7
721.8
3
502.8
6
432.1
6
500100015002000250030003500
Wavenumber cm-1
0.0
50
.10
0.1
50
.20
0.2
50
.30
0.3
5
Ab
so
rba
nce
Un
its
Page 1 of 1
En los primeros 4 experimentos se mantuvo el tiempo de reacción así como la cantidad
de PET y de Glicol constantes y se utilizó solo 0.04 g de Acetato de plomo, con un
aumento gradual en la temperatura. En las gráficas 1 y 1- A las cuales se realizaron
con los mismos parámetros, solo que se utilizó PET transparente y PET con color con
algunas variaciones en la temperatura.
Se puede observar un pico ubicado en la longitud de onda 3429 cm-1 y el otro en el
3442 cm-1 respectivamente el cual es referente al grupo hidroxilo OH el cual se tomó
como referencia para poder verificar si se logró la glicolisis del PET y así llegar a
obtener BHET
Aunque la gráfica 2 no tuvo mucha variación en comparación con las dos primeras en
cuanto a la ubicación del OH, esto es debido al aumento de solo 10°C en el rango de
temperatura a la cual se realizó la reacción. Por supuesto si analizamos la gráfica del
experimento 3 el cual tuvo un cambio en la temperatura en la cual se realizó la glicolisis
la cual fue de 220°C – 230°C, podemos notar que el pico de OH tiene un valor de 3512
cm-1 este es mayor, esto puede ser atribuible a el aumento en la temperatura ya que
ninguno de los otros parámetros fue modificado. En comparación a los primeros tres
experimentos pasados donde se mantenían las mismas cantidades.
Grupo
funcional
Numero
de Onda
cm- 1
OH 3512
CH 2955
C=O 1711
C-O 1241
C-H 721
Figura 13. FTIR del Experimento 4
C:\UAM AZCAPOTZALCO\LQO-II-miguel\AM_PET_ULISES.0 PET_AM_ULISES SOLIDO, COLOR CAFE 03/06/2014
3369.8
3
2964.7
0
2312.9
2
2212.3
92162.5
8
2082.1
9
1982.2
91964.7
21950.4
4
1711.9
8
1578.6
8
1505.3
11449.7
81409.5
31371.9
91341.6
21246.7
9
1100.8
11017.3
1972.6
3871.1
5792.9
8723.4
0670.1
9614.9
9577.4
4525.3
4493.6
0457.0
5433.4
6418.1
2410.2
8
500100015002000250030003500
Wavenumber cm-1
0.0
00
.02
0.0
40
.06
0.0
80
.10
Ab
so
rba
nce
Un
its
Page 1 of 1
En esta grafica de FTIR obtenida bajo un rango de temperatura de 180°C – 190°C
encontramos el grupo hidroxilo en 3369 cm-1 y claramente notamos un cambio en
comparación a los espectros realizados con 0.04 g de Acetato de Plomo a la misma
temperatura, ya que para este no solo se aumentó a 0.05 g el catalizador sino que
además se le agrego 4 ml del glicol, aunque estos cambios hechos hicieron que el pico
del OH se ubicara en un valor un poco alejado de los obtenidos.
Grupo
funcional
Numero
de
Onda
cm- 1
OH 3369
CH 2964
C=O 1711
C-O 1246
C-H 723
Figura 14. FTIR del Experimento 5
C:\UAM AZCAPOTZALCO\LQO-II-miguel\pet_ulises_9.0 pet_ulises_9 solido 24/06/2014
3394.3
8
2967.9
5
2103.5
0
2020.4
81960.7
2
1713.0
2
1505.3
81470.3
61450.3
61410.5
01387.1
81342.0
11250.7
2
1124.0
51109.3
81065.3
51019.5
7971.6
3889.6
8870.5
2832.8
4793.2
5721.8
5
492.7
4454.7
9427.3
0
500100015002000250030003500
Wavenumber cm-1
0.0
00
.05
0.1
00
.15
0.2
0
Ab
so
rba
nce
Un
its
Page 1 of 1
Para este Experimento se utilizaron los mismos parámetros del anterior, solo que para
este caso se agregaron los 3 ml de glicol correspondiente y en respuesta a esto el pico
del OH obtenido fue de 3369 cm-1 fue aún mayor en comparación del anterior, esto nos
dice que el aumento del glicol en la reacción reduce el valor del pico.
Figura 15. FTIR del Experimento 6
Grupo
funcional
Numero
de
Onda
cm- 1
OH 3394
CH 2967
C=O 1713
C-O 1250
C-H 721
Grupo
funcional
Numero
de
Onda
cm- 1
OH 3528
CH 2957
C=O 1709
C-O 1241
C-H 722
C:\UAM AZCAPOTZALCO\LQO-II-miguel\16_PET.1 16_PET SOLIDO CAFE 16/07/2014
3528.8
8
2957.1
1
1709.8
8
1610.9
21578.0
11505.1
31451.7
11408.5
91371.4
41341.3
11241.8
2
1094.7
7
1016.2
0970.2
0
871.1
0793.0
5722.1
4630.7
2534.4
9503.7
2486.8
0451.2
0436.5
7427.1
7
500100015002000250030003500
Wavenumber cm-1
0.0
00
.02
0.0
40
.06
0.0
80
.10
0.1
2
Ab
so
rba
nce
Un
its
Page 1 of 1
Como último experimento utilizando 0.05 g de catalizador, este se realizó en un rango
de temperatura mayor el cual fue de 220-230°C esto nos dio como resultado la
obtención del grupo OH el cual se ubicó en 3528 cm-1 este pico muestra un cambio en
torno a el aumento notable en la temperatura.
Figura 16.FTIR del Experimento 7
Grupo
funcional
Numero
de
Onda
cm- 1
OH 3439
CH 2963
C=O 1712
C-O 1249
C-H 722
C:\UAM AZCAPOTZALCO\LQO-II-miguel\pet_ulises_10.0 pet_ulises_10 solido 24/06/2014
3439.3
9
2963.8
5
2880.2
0
2111.2
2
1712.7
2
1505.2
21454.8
21409.6
81385.5
91342.2
61249.4
9
1124.3
61109.0
21067.9
41018.0
8971.3
3890.3
7870.9
3834.9
3722.3
5567.3
7552.9
8498.4
6454.3
5425.3
5409.8
6
500100015002000250030003500
Wavenumber cm-1
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
Ab
so
rba
nce
Un
its
Page 1 of 1
Figura 17. FTIR del Experimento 8
C:\UAM AZCAPOTZALCO\LQO-II-miguel\8_PET_ULISES.0 PET_8_ULISES SOLIDO, COLOR CAFE 03/06/2014
3400.6
9
2965.3
2
2109.5
8
1963.3
7
1712.3
8
1505.2
91452.1
31409.8
91372.4
51341.9
61250.4
4
1123.0
01107.9
91065.9
31018.5
5971.4
2892.4
0870.9
8835.8
5793.6
4722.1
9
553.3
7
486.7
6454.9
4428.8
3
500100015002000250030003500
Wavenumber cm-1
0.0
00
.05
0.1
00
.15
0.2
0
Ab
so
rba
nce
Un
its
Page 1 of 1
Figura 18. FTIR del Experimento 9
Grupo
funcional
Numero
de Onda
cm- 1
OH 3440
CH 2965
C=O 1712
C-O 1250
C-H 722
C:\UAM AZCAPOTZALCO\LQO-II-miguel\8a_PET_ULISES.0 PET_8a_ULISES SOLIDO, COLOR CAFE 03/06/2014
3429.0
0
2965.3
9
1711.9
5
1505.2
11451.1
51409.3
91341.7
3
1247.3
5
1122.1
91103.7
91070.1
51017.8
8970.4
5894.7
6870.9
9
721.7
8
503.5
3
429.1
2
500100015002000250030003500
Wavenumber cm-1
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Ab
so
rba
nce
Un
its
Page 1 of 1
Figura 19. FTIR del Experimento 10
C:\UAM AZCAPOTZALCO\LQO-II-miguel\17_PET.0 17_PET SOLIDO CAFE 16/07/2014
3427.9
8
2955.9
2
1711.6
2
1577.9
8
1505.2
11470.3
01451.6
21409.2
51341.8
61246.8
4
1121.6
21099.1
81071.9
81017.4
9970.5
6870.8
9
722.0
5
503.5
6
429.7
8
500100015002000250030003500
Wavenumber cm-1
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
Ab
so
rba
nce
Un
its
Page 1 of 1
Para los experimentos 7 al 10 estos cuatro se realizaron con una cantidad de
catalizador de 0.06 y en se fue aumentando en forma gradual en cada uno de los
experimentos el rango de temperatura es las cuales muestran picos iniciando en 3439
cm-1,3440 cm-1, 3429 cm-1 y 3427 cm-1 respectivamente cada uno de ellos se
Grupo
funcional
Numero
de
Onda
cm- 1
OH 3429
CH 2965
C=O 1711
C-O 1247
C-H 721
Grupo
funcional
Numero
de
Onda
cm- 1
OH 3427
CH 2955
C=O 1711
C-O 1246
C-H 722
encuentran en el rango perteneciente al grupo hidroxilo con esto podemos darnos
cuenta que es una buena cantidad de catalizador a utilizar para la glicolisis y que en un
rango de 220 -230°C es el mejor para esto, a partir de estos resultados también
podemos ver que aun mayor aumento de catalizador es necesario atribuirle mayor
temperatura para poder obtener un mejor producto de BHET.
Figura 20. FTIR del Experimento 11
C:\UAM AZCAPOTZALCO\LQO-II-miguel\pet_ulises_11.0 pet_ulises_11 solido 24/06/2014
3443.2
5
2963.8
6
1711.7
9
1505.2
21454.1
61409.4
01383.7
31342.0
41247.6
3
1123.0
61108.0
51069.5
41017.5
1970.9
0896.6
6871.0
1836.7
0721.7
7
556.5
3499.2
5
428.8
0
500100015002000250030003500
Wavenumber cm-1
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
Ab
so
rba
nce
Un
its
Page 1 of 1
Para el experimento 11 se aumento el catalizador a una cantidad de 0.07 g y se realizo
la glicolisis en el rango de temperatura de 180 -190°C se obtuvo una buena formacion
de BHET aunque la longitud de onda donde se ubica el grupo hidroxilo se encuentra en
3443 cm-1 esta solo un poco alejada de donde debería de ubicarse que es en el valor
de 3420 cm-1.
Grupo
funcional
Numero
de
Onda
cm- 1
OH 3443
CH 2963
C=O 1711
C-O 1247
C-H 721
Figura 21. FTIR del Experimento 12
C:\UAM AZCAPOTZALCO\LQO-II-miguel\15_PET.0 15_PET SOLIDO CAFE 16/07/2014
3400.9
1
2964.9
4
1712.4
3
1505.4
21450.9
71409.8
31386.7
91342.2
21250.5
1
1123.6
61108.2
91067.4
01018.6
8971.6
3889.6
1870.6
9835.6
7793.4
9722.2
6
493.1
7
430.0
1
500100015002000250030003500
Wavenumber cm-1
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
Ab
so
rba
nce
Un
its
Page 1 of 1
Figura 22 FTIR del Experimento 13
C:\UAM AZCAPOTZALCO\LQO-II-miguel\pet_ulises_13.0 pet_ulises_13 solido 24/06/2014
3400.1
2
2956.6
7
1713.2
0
1505.2
71450.0
81409.5
81342.5
5
1252.1
9
1123.9
91108.5
91067.7
41018.6
8972.1
1890.1
3870.8
3834.1
7722.8
2
496.3
0
427.0
9
500100015002000250030003500
Wavenumber cm-1
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Ab
so
rba
nce
Un
its
Page 1 of 1
Grupo
funcional
Numero
de
Onda
cm- 1
OH 3400
CH 2964
C=O 1712
C-O 1250
C-H 722
Grupo
funcional
Numero
de
Onda
cm- 1
OH 3400
CH 2956
C=O 1713
C-O 1252
C-H 722
Las graficas de los experimento s 12 y 13 muestran valores similares en todo las
longitudes de onda que aparecen en el FTIR con respecto a los grupos que en ella se
encuentran,ya que entre ellos el cambio en la variacion de la temperatura es muy poco
por tal motivo los picos encontrados en estas 2 graficas.
Figura 23. FTIR del Experimento 14
C:\UAM AZCAPOTZALCO\LQO-II-miguel\pet_ulises_12.0 pet_ulises_12 solido 24/06/2014
3429.6
9
2954.9
3
1711.2
7
1578.1
5
1505.1
91470.2
91451.8
41409.2
01385.3
81341.9
01244.3
8
1120.6
91097.2
81016.9
5970.3
3
870.8
2
793.8
0
721.4
6
631.4
6
503.2
0
429.2
6403.9
1
500100015002000250030003500
Wavenumber cm-1
0.0
50
.10
0.1
50
.20
0.2
50
.30
0.3
5
Ab
so
rba
nce
Un
its
Page 1 of 1
Este espectro de infrarrojo se obtiene un resultado bastante favorable ya que se ocupó
para este una cantidad de catalizador de 0.07 g y se hizo en un rango de temperatura
más elevado esto ayudo a que se obtuviera en buena medida el BHET representado
por cada uno de los compuestos.
Figura 24. FTIR del Experimento 15
Grupo
funcional
Numero
de
Onda
cm- 1
OH 3429
CH 2954
C=O 1711
C-O 1244
C-H 721
Grupo
funcional
Numero
de
Onda
cm- 1
OH 3431
CH 2965
C=O 1711
C:\UAM AZCAPOTZALCO\LQO-II-miguel\14_PET.0 14_PET SOLIDO CAFE 16/07/2014
3431.3
5
2965.1
5
2080.9
0
1963.9
9
1711.7
2
1577.9
61505.4
51470.4
71452.6
31409.3
11386.0
41341.7
81247.9
41122.7
31106.6
01070.4
01017.8
5970.7
8897.4
5870.9
4840.4
8793.4
1721.6
9590.6
3571.8
4504.4
5493.3
6457.0
2427.7
6409.1
6
500100015002000250030003500
Wavenumber cm-1
0.0
00
.10
0.2
00
.30
0.4
0
Ab
so
rba
nce
Un
its
Page 1 of 1
Para este experimento se obtuvo adecuadamente todos los grupos funcionales
sobresalientes que conforman el BHET, para cada longitud de onda o pico se
encuentran dentro de los valores establecidos que son característicos de cada uno de
estos.
Herrera y Estrada 2012 encontraron resultados similares. Este grupo de investigación
comparó reacciones de despolimerización de PET con y sin catalizadores, utilizando
acetato de cinc como catalizador. No se muestran los resultados obtenidos con DEG
porque no se encontró evidencia de que la reacción progresara o se obtuvieron
rendimientos demasiado bajos.
Estas observaciones evidencian claramente el papel catalítico del acetato de cinc en la
promoción de la despolimerización glicolítica del PET en un periodo de tiempo
razonable.
La reacción de glicólisis puede realizarse hasta el tiempo establecido para las
reacciones catalizadas (2,5 horas) y sin catalizador. Se requirió de un tiempo de 10
horas para alcanzar un rendimiento de hasta un 75% de BHET en la reacción sin
catalizador. Esto es en bases a los experimentos realizados por Herrera y Estrada. En
C-O 1247
C-H 721
la Tabla 5. Se muestran los rendimientos de las diferentes reacciones de glicólisis que
se llevaron a cabo, así como las condiciones de reacción.
Tabla 5. Rendimiento de BHET obtenido en las diferentes reacciones de glicólisis.
Como se puede observar en la Tabla 5, el rendimiento de BHET obtenido con EG es
mejor que el obtenido con PG y el catalizador que mejor funcionó fue el acetato de cinc.
López–Fonséca et al. Encontraron resultados similares. Con base en los resultados
que muestra esta tabla y con los resultados que se obtuvieron podemos decir que el
mejor glicol a elegir para realizar el proceso de glicolisis es el EG.
Capítulo V
Conclusiones
La degradación de PET parte de un medio heterogéneo a uno homogéneo, al inicio de
la glicólisis en el medio coexiste fase líquida (EG) 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. El tiempo reportado de glicólisis en la mayoría
de la referencias es dos horas; sin embargo, en este trabajo antes de dos horas ya no
se detectaron hojuelas de PET, lo que hizo suponer que ya estaba completamente
degradado, lo que indica que el uso del Acetato de plomo como catalizador permite
disminuir el tiempo de la glicólisis. Para comprobar esto se llevaron a cabo una serie de
experimentos utilizando el mismo rango de tiempo, con distintas variaciones de
cantidad de catalizador, así como variación de rangos de temperatura. Determinando
que al cabo de un lapso de 30 a 45 min de reacción de glicolisis el PET ya comienza
a mostrar signos de degradación, transcurrido una hora se puede ver que el PET se
había degradado en una cantidad del 80 a 90 % de su totalidad, y posteriormente
alcanza el 100 % y se mantiene estable hasta el término del proceso. La apariencia del
producto obtenido de la glicólisis resultó color café y consistencia viscosa. (1)
Figura 25. Evaluación de la degradación del PET a lo largo de dos horas y media de glicólisis
La reacción de glicólisis puede describirse como el proceso de despolimerización
mediante trans–esterificación entre el grupo éster del PET y un diol, generalmente
etilenglicol, en exceso, para obtener el BHET, de acuerdo a la siguiente reacción:
Debido a que las reacciones de las macromoléculas son reversibles, el producto
obtenido en la degradación tiene alta probabilidad de ser diferente cada vez cuando se
obtienen, teniendo variaciones en cuanto al acomodo y longitud de las cadenas, con el
propósito de partir del mismo tipo de oligómero.
En cada una de las gráficas de los espectros FT-IR de los producto de la glicólisis. Se
presentaron las principales señales obtenidas en los oligómeros, al igual que los grupos
funcionales a los cuales se les atribuyen dicha señal. En Donde se puede apreciar la
banda característica del grupo hidroxilo cercana a 3,429 cm-1, misma que no aparece
en el espectro de PET sin degradar, esta señal aumenta porque los grupos OH
provenientes del EG pasan a formar parte de la cadena del oligómero en sustitución del
etilenglicol, por lo que la cadena contiene grupos terminales OH.
Los espectros obtenidos de cada experimento a 2.5 horas de reacción presenta una
mayor intensidad en la banda a 3429 cm-1, por lo que da una idea que existe mayor
número de grupos O-H terminales en el producto, esto debido a que la reacción es
reversible; las cadenas obtenidas a lo largo del tiempo de reacción presentan
recombinación con el etilenglicol que se obtiene como subproducto de la degradación,
ya que este no es retirado del medio de reacción; por lo tanto, se generará un
incremento en el tamaño de las cadenas de los oligómeros y una disminución en los
grupos OH terminales.
Se encontró que la reacción de glicólisis catalizada es eficiente y adecuada para el
reciclado químico de PET post–consumo, este proceso puede llevarse a cabo a presión
atmosférica y en condiciones relativamente fáciles de controlar comparado con otros
métodos. En los resultados obtenidos podemos concluir que si se agrega una mayor
cantidad de Catalizador también debe de aumentarse el rango de temperatura para
que la glicolisis se realice de buena manera. Otro punto es que en algunos
experimentos se utilizaron PET con color incluso en una prueba se utilizó una mezcla
de PET natural con PET de color esta variación en la materia prima no modifico en
nada los resultados, con base en esto podemos decir que este proceso es Factible
para todos los envases de diferentes colores.
Desde el punto de vista ambiental, el PET es la resina que presenta mayores aptitudes
para el reciclado. Otras ventajas ambientales de esta resina, es la simpleza de
procedimientos y la reducción de la energía mediante la disminución de la temperatura
a las cuales debe ser sometido el PET para ser transformado en nuevos productos, los
cuales también son reciclables.
Existe a su vez un límite por parte del mercado en cuanto a la cantidad de plástico
reciclado que puede admitir. Por otra parte, tras varios ciclos, el material pierde calidad
progresivamente hasta que es inviable cualquier aplicación. El PET reciclado puede
utilizarse para fabricar playeras, o bolsas para las que el proceso es el mismo, y a partir
de la resina, el productor textil la derrite para obtener el hilo, haciendo las prendas
totalmente de poliéster reciclado y utilizando por ejemplo aproximadamente 8 botellas
para una playera.
Como medidas para poder controlar la generación de botellas de PET como desecho
se requiere de generar un mejor marco legal y el impulso de nuevas leyes que ayuden
tanto al bienestar Ecológico y la protección Ambiental, establecer mejores reglamentos
y sanciones dirigidas tanto a las empresas como a las personas que no acaten las
leyes de desechos enfocados al mejor manejo y disposición de los desechos que se
generen de este Material.
Impulsar el reciclado nacional del PET es una medida urgente, primero por lo que
respecta a la limpieza pública y el manejo eficaz de la gestión integral de los residuos
para evitar su acumulación en los rellenos sanitarios, sino también por que es preciso
transitar hacia una economía sustentable que ahorre materia prima y recursos
energéticos. Es primordial que detectemos los centros de acopio cercanos a nuestros
hogares.
BIBLIOGRAFIA
1. Rodriguez Muñoz José Manuel (2006). “Nuevos metodos de sintesis de Zeolitas
Nanocristalinas como catalizadores de craqueo de Poliolefinas”,Universidad Rey
Juan Carlos, Escuela Superior de Ciencias Experimentales y Tecnología.
Departamento de Tecnología Química y Ambiental Madrid,
2. Bustos Torres K. A., Sánchez Anguiano M. G. (2009). Tesis: "Influencia de
temperatura y concentración de glicol en la degradación de PET con N,N´-bis(2-
aminobencil)-1,2-diaminoetanozinc (II) como catalizador"; Facultad de Ciencias
Químicas, UANL. México.
3. Chen Ch. H., Chen Ch. Y., Lo Y. W., Mao Ch. F., Liao W.T. (2001). "Studies of
glycolysis ofpoly(ethylene terephthalate) recycled from postconsumer soft-drink
bottles". J. Appl.Polym. Sci; 80; 943-948.
4. Farahat M. S., Azim A. A., Raowf M. A. (2000). "Modified unsaturated poliéster
resins synthesized from PET waste", Macromol. Mater. Eng.; 283; 1-6.
5. Mangeng L., Sangwook S. (2001). "Unsaturated poliéster resins based on
recycled PET:Preparation and curing behavior"; J.Appl. Polym. Sci. 1052-1057.
6. Sánchez Anguiano M. G., Rosales Jasso A. (2004). Tesis: "Reciclado de PET
para la obtención de recubrimientos fotocurables"; Centro de Investigación en
Química Aplicada. Saltillo, Coahuila, México.
7. Sánchez Anguiano M. G., Rosales Jasso A., Maldonado Textle H. (2011).
Estudio de catalizadores en la degradación de PET reciclado. Ciencias UANL.
Vol. XIV. No. 1.
8. Toselli M. M. (1996). "Chemical recycling of PET" . Polymer Recycling. Vol.2.
No.1. 27-33.
9. Wang H., Liu Y., Li Z., Zhang X., Zhang S. (2009). "Glycolysis of PET catalyzed
by ionic liquids" European Polymer Journal; 45; 1535-1544.
10. Ovalle Sánchez Aldo Alán (2010).”Obtencion de Oligomeros a partir de la
degradación de PET para la formación de resinas poliéster insaturadas”.
Universidad Autonóma de Nuevo león Facultad de Ciencias Quimicas,Maestria
en ciencias con Especialidad en Química Analítica Ambiental.