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Los bajos precios de los plasticos es na de las causas de la gran cantidad que se utilizan hoy en dia, podemos utilizar un catalitico para acelerar su degradacion.En opinion. - se debe probar este catalizador en una planta piloto y magnificar la incertidumbre para poder ejecutar en un proyecto en nuestro pais, aun no contamos con este tipo de tecnologia.Creo que se deberia tener una mejor gestion de residuos plasticos ya que tienen mas volumen que los residuos organicos y me parece bien utilizar el catalizador que tiene mucha eficiencia y da un mejor producto agregado.Conclusion.-Me parece que deberiamos usar esta tecnologia aqui en Peru, ya que la zeolita no es de un precio costoso y seria genial usar esta catalizis en la industria de reduccion de plasticos porque tenemos problemas con la gran cantidad de plasticos que desechamos,ademas seria rentable porque enel proceso de catalizis con zeolita podemos obtener propileno. Creo que seria muy rentable. Execlente proyecto.

Optimizacinenergticaydegradacin

catalticade

MATERIALES

PLSTICOS

DLacrecienteproduccinydemandadematerialesplsti-cosdebajabiodegradabilidadhatenidocomoconsecuen-ciaquelaacumulacindesusdesechosseaunproblemaambientalmenterelevante.Unamaneraeficientedesolu-cionarloeseldesarrollodecatalizadorescapacesdeopti-mizarenergticamenteelprocesodedegradacinopirli-sisdematerialesplsticos.Adems,estadegradacincata-lticapuededireccionarelcraqueomoleculargenerandocompuestosespecficosdealtovaloraadido.Elobjetivodeesteestudioesanalizarunaseriedecataliza-doreszeolticos(particularmenteuncatalizadornanom-tricosintetizadoenlaboratorioyotromicromtrico)queseancapacesdedisminuirlatemperaturadedegradacindelpolietileno,permitiendoademsgenerarselectiva-mentecompuestosdealtademandacomercial.Delosre-sultadosobtenidosseconstataqueloscatalizadoresnano-mtricostienenunmejorcomportamientoalcompararlosconlaszeolitasmicromtricas.Elestudioarrojacomoconclusinquesisecontrolanlaspropiedadesdelcatalizadorzeoltico,esposibledisminuirlaenerganecesariaparaladegradacintrmicadepolie-tilenosyoptimizaraselcraqueodelacadenapolimricaenformacontrolada,obtenindosecompuestosgaseososdealtovaloragregado.

PorFRANCISCOCONTRERAS,FRANCISCOGRACIAyHUMBERTOPALZA*.DepartamentodeIngenieraQumicayBiotecnologa,FacultaddeCienciasFsicasyMatemticas,UniversidaddeChile.Santiago,Chile.*InvestigadorPrincipal.DireccindeContacto:Beauchef850,SantiagoChile.CRISTIANCOVARRUBIAS.DepartamentodeCienciasBsicas,FacultaddeOdontologa,UniversidaddeChile.

ebidoasusbuenaspropieda-desybajoscostos,lademandadematerialesplsticoshare-flejadodurantelasltimasdcadasuncrecimientoconstantenoencontradoenotrosmaterialestradicionales[1].EnEuropayenSudamricaseestimauncrecimientoanualdeentreel4yel8%[2].Estagrandemandahaestadolideradaporlaspoliolefinas,comoporejemplopolietileno(PE)opolipropileno(PP),yaquesurangodeaplicacionessehaextendidocrecientemente,lograndoreemplazaraotrasclasesdemateriales.Estaversatilidadhapermitidoquehoyendalaspoliolefinasseanlospolme-rosmsimportantesenlaindustriadelplstico,llegandoarepresentarmsdel60%delvolumentotaldecomercializa-cindeestesector[1].Actualmentelapro-duccinvolumtricadePEenelmun-doescercanaalos90millonesdetone-ladasmtricas,representandocercadel34%delmercado[3].SeestimaqueunapersonapromedioenEuropaconsumeanualmente100kilogramosdematerialplstico,loquearrojaunconsumototalanualde40millonesdetoneladas[4,5].Es-teelevadoconsumotienecomoconse-cuencialaexistenciaproporcionaldegrandescantidadesdedesechosplsti-cosque,debidoasubajabiodegradabi-lidad,hanllegadoaserunproblemaam-bientaldegranmagnitud.Porejemplo,Europaconsumi40Mtondemateria-lesplsticosenelao2000,loquesetra-dujoen30Mtondedesechos[6].

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Losdesechosplsticos,alsermsvo-luminososquelosdesechosorgnicostradicionales,ocupanungranvolumenenlosvertederosobasureros.Actual-mente,enEuropacercadel62%detodoslosresiduosplsticossondepositadosenestosbasureros[5].Sinembargo,estaso-lucinhallegadoaserpocoaceptadaporlasociedadyexistencrecientespresio-neslegislativas-medioambientales,co-moaquellasqueesperanreducirenun35%estetipodedesechospara2020[7].Adems,loscostosdeesteproceso,quegeneragasesexplosivosytxicos,hanau-mentado.Unadelasprimerasmedidastomadasparatratardedisminuirestegranvolumendedesechosplsticosfueelrecicladoenergticoolaincineracindirectaparagenerarenerga.HoyenEu-ropasereutilizael23%deldesechoori-ginaldeestamanera[5].Sinembargo,es-tetipodereciclajetieneunagranoposi-cinsocialdebidoalageneracindegasestxicos,sumadoalhechodequemuchasvecesnoselograunaeficienterecupera-cindelaenergaliberada.Porotrolado,elrecicladomecnico,queinvolucraelfundidoyelremoldeodelosmaterialestermoplsticosdedesechoparaproducirunnuevoproducto,tieneunaaltaaceptacinsocial.Desafortuna-damente,estetipodematerialrecicladotieneunautilizacinmuylimitadaporsubajacalidad,debidoalasreaccionesdedegradacinduranteelproceso,ladife-rentecalidadynaturalezadelosdesechosplsticos,ylapresenciadeaditivoseim-purezasprovenientesdelplsticoorigi-nal[8].Adems,muchasvecesestetipodeproductoesmscostosoqueelmaterialvirgen[7].EnelReinoUnidosoloel17%delosdesechosplsticosesmecnicamen-tereciclado;elrestoesdejadoenverte-derosoincinerado[7].Dadaslascomplicacionesdelospro-cesostradicionalesparareducirelvo-lumendedesechosplsticos,reciente-

elempleodecatalizadoresslidosresuelvevariosproblemasenelprocesodedegradacintrmicadelosdesechos

gabasadaenlatransformacindelosresiduosplsticosenhidrocarburosdealtovaloragregado,loscualessirvencomoproductosqumicosy/ocom-bustibles.Unaprimeraaproximacinsebasaenladegradacintrmicacon-trolada,queconsisteenunadescom-posicindelplsticoaaltatemperatu-raenatmsferainerteparalagenera-cindehidrocarburosdemenorpesomolecularqueelpolmerooriginal,aun-queconlalimitacindequesenecesi-tantemperaturasentre500y800C,re-sultandoproductosdealtospesosmo-lecularesypocohomogneos.Ladegradacintrmicadepolmerosha-ciamaterialesdebajopesosmolecula-

res,porotrolado,tieneladesventajadeproducirunadistribucinmuyampliaderesiduos[2].Adems,lasreaccionessonaltamenteendotrmicas,porloqueserequiereunaltoconsumodeener-ga[9].Deestamanera,lautilizacindecatalizadoresslidospareceserunabuenaaproximacinpararesolveres-tosproblemas.Enparticular,latem-peraturadereaccinesconsiderable-mentemenor(entre350y550C),re-duciendoelconsumoenergticodelproceso[6,10].Adems,medianteestem-todoesposiblecontrolarlafraccindeproductosconunareduccinsignifi-cativaenladistribucindelosmismos,haciendomaterialesdemayorvaloragregado[11].Loscatalizadoresutilizadosparaop-timizarelprocesodedegradacintr-micasuelenserslidosporososcidos,talescomoslica-aluminaamorfa,ma-terialesmesoporososordenadosyzeo-litas[8],siendoestosltimoslosmses-tudiados.Laszeolitassonaluminosili-

mentesehadesarrolladounatecnolo-

Instalacinderecicladodeplsticotrituradodetereftalatodepolietileno(PET).

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Degradacincatalticadematerialesplsticos

Figura1.Esquemageneraldelreciclajequmicodedesechosplsticosmediantecatalizadoreszeolticos.

catosmicroporososcristalinos(natura-lesosintticos)conunaestructuramuydefinidaformadaporunidadestetra-dricasdeSiO4oAlO4queestnunidasentresporpuentesdeoxgeno,gene-randounareddecanales,cavidadesymicroporosdetamaomolecularmuypreciso.Debidotantoaestaspropieda-descomoasuinherenteacidez,lazeo-litaeselcomponenteprincipalenlosca-talizadoresindustrialesusadosenelpro-cesodecraqueocatalticodelpetrleoparalaproduccindegasolina.Elcraqueocatalticoaplicadoalade-gradacindepoliolefinashaestadoen-focadoprincipalmentehacialatrans-formacindelpolmeroenproductosga-seososylquidosdeinters.EnelcasodelPE,porejemplo,sehareportadoqueelmaterialmesoporosoAl-MCM-41pro-ducehidrocarburosdentrodelafraccindegasolinas,mientrasquelazeolitaZSM-5dirigeelcraqueohaciacompuestosli-vianoscongranproduccindehidro-carburosgaseososyaromticos[8].EnelcasodelusodelcatalizadorAl-MCM-41,elcraqueoocurreporunmecanismodeescisinaleatoriadebidoasugranta-maodeporoymedianaacidez.Encon-traste,enlazeolitaHZSM-5elmecanis-moesportrminodecadenaproductodesupequeotamaodeporoysumuyaltaacidez[8].Sehademostradoqueelta-maodepartculadelcatalizadoresim-portante,locualseconfirmanalizan-

donanocristalesdelazeolitaZSM-5,loscualesmuestranunaaltaactividaddecraqueodebidoasualtareasuperficialexterna,produciendounabajarestric-cindifusional[8].Resultadossimilareshansidoencontradosestudiandozeoli-tasbeta,dondesedemostrqueaque-llaspartculascontamaodecristalmspequeo(~100nm)presentanlamejoractividaddebidoasumayorreasuper-ficial,juntoconunamayorproduccindecompuestoslquidos[12].Pesealaevidenciareportadaante-riormente,anexistelanecesidaddese-guirprofundizandoelestudiodedife-rentescatalizadoreszeolticosenlade-gradacindepoliolefinas.Enparticular,elefectodelusodecatalizadoresnano-mtricossobrelatemperaturaylaacti-vidadcatalticadedegradacindema-terialesplsticosesunavariablequehasidopocoestudiada,yqueasuvezpre-sentagrandespotencialidadesindus-triales.Porotrolado,dadoelimpactoambientaldeestastecnologas,sere-quierenestudiosquepermitanlaposi-bilidaddeutilizarcatalizadoresnatura-lesquefacilitenelusoeconmicodees-tatecnologapararesolverunproblemadegranmagnitudennuestrospases.Deestamanera,elobjetivodeesteartculoesestudiarelefectodeltipodecataliza-dorzeolticoenelprocesodedegrada-cindedesechosplsticos.Enparticu-lar,seestudiarelefectodeltamaode

lapartculaysuacidezsobrelatempe-raturadedegradacinysobrelospro-ductosdedegradacin.Unesquemage-neraldelaideaconceptualdetrsdenuestrainvestigacin,esdecir,delreci-clajequmicodeplsticos,semuestraenlafigura1.

Materialesymetodologa

PreparacindezeolitascidasLazeolitamicromtrica(Nat)fueso-metidaaunintercambioinicoconunasolucindeHClparaobtenersuformaprotonada(H-Nat).ElintercambioconLantanoselogrcontactandolaH-NatconunasolucindeLa(NO3)3,obte-nindoseLa-H-Nat.LazeolitananomtricaestudiadaesunaZSM-2(NZeo)yfueobtenidautili-zandolasiguientecomposicinmolar0.53Li2O:0.5Al2O3:6TMAOH:3.4SiO2:315H2O,deacuerdoaloreportadopreviamen-te[13].Estazeolitaposeeundimetrodeporo(dp)de7,4yaligualquelazeoli-tamicromtrica,fueprotonada(H-NZeo)ymodificadaconLantano(La-H-NZeo).Micrografaspormicroscopiaelectrni-camuestranquesutamaodepartcu-lapromedioesde100nm.

EnsayodedegradacinSellevacaboladegradacincatal-ticadePEenunreactorsemibatchdePy-

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rexquefuecalentadoporunhornotu-bularconcontroladorprogramable.Lue-gosemezclunacantidaddefinidadePEconelcatalizadordentrodelreactor.Elsistemasecalenta400,450o500Cenunarampadeaproximadamente6C/min,bajounflujodenitrgeno,ysedejreaccionardurante40minutosunavezalcanzadalatemperaturadeestu-dio.Losproductosgaseososfueroncap-turadosenbolsasderecoleccindega-ses,yloslquidosrecuperadosenunatrampadefrodehieloyNaCl(-20C),yposteriormentepesados.Losgasesre-colectadosfueronanalizadosmedianteuncromatgrafodegases.Lafraccingaseosafueanalizadame-dianteuncromatgrafodegases(Per-kinElmerClarus500)equipadoconundetectordellamaionizada(FID)yunacolumnacapilarHP-Plot/Al2O3(Agi-lent),loquepermitideterminarlapresenciayconcentracindediferen-teshidrocarburos(C1-C6).Adems,seutilizunacolumnaempacada60/80Carboxen1000(Supelco)enlneaconundetectordeconductividadtermal(TCD)paraelanlisisdelacantidaddeCO2.ElPEutilizadoenelestudioeslineal,conunpesomolecularpromedioenpe-sode120.000g/mol,yfuesintetizadoennuestrolaboratorioempleandounca-talizadormetalocnicoEt(Ind)2ZrCl2enpresenciadelco-catalizadormetillalu-minoxanoenconcentracionesde3,5x106moldecatalizador,raznAl/Zrde3000,2bar,y60C.Losanlisistermo-gravimtricos(TGA)fueronrealizadosenunequipoNetzschTG209F1Irisba-joambientedenitrgenoconunflujode25ml/mindesdetemperaturaam-bientehastalos600Caunavelocidaddecalentamientode20C/min.Paraca-daexperimentosemezclaron4.7mgdepolmero(