Avaliação da reciclagem de resíduos poliestirênicos pelo método de dissolução

Abstract

A célere evolução tecnológica dos materiais plásticos os tornou cruciais no estilo de vida moderno e adquirem cada vez mais aplicações e relevância entre os produtos comercializados, o que gera um elevado consumo. O poliestireno (PS) é um termoplástico amorfo utilizado em diversos setores industriais, devido às suas propriedades tais como boa processabilidade e baixo custo. Também é utilizado na forma de espumas semirrígidas e como composto principal em copolímeros. Atrelado ao elevado consumo está a alta geração de resíduos que, como os materiais plásticos possuem uma difícil decomposição em meio natural, podem ocasionar graves problemas ambientais originados pela disposição inadequada. Atualmente as espumas semirrígidas de poliestireno, tais como poliestireno expandido (EPS) e poliestireno extrudado (XPS), possuem uma logística reversa onerosa devido à baixa massa específica e são responsáveis pela ocupação de fração considerável do volume dos aterros no Brasil. Em consonância com a Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS), uma das alternativas para mitigar esses impactos negativos, são os processos de reciclagem disponíveis para o PS. Um destes, o método de reciclagem que ocorre por meio da dissolução do polímero em solvente, apresenta expressivas vantagens em relação aos demais, como utilização de solventes renováveis, facilidade na filtração do polímero dissolvido, redução de volume no caso de espumas semirrígidas de PS, material reciclado com características muito similares ao polímero padrão e baixa geração de resíduos durante o processo. Com a finalidade de agregar valor ao resíduo e mitigar impactos ambientais, a dissolução do polímero em estireno (monômero do poliestireno) seguido pela polimerização, emerge como uma atrativa alternativa para reciclar poliestireno e derivados. Inicialmente, o polímero será dissolvido em estireno, seguido pela polimerização da solução de estireno/poliestireno. Este estudo teve como objetivo principal avaliar a reciclagem de poliestireno expandido (EPS) e poliestireno de alto impacto (HIPS) por meio da dissolução em estireno, seguido da polimerização em suspensão e da polimerização em massa. Foram conduzidos ensaios experimentais de reometria da solução a ser polimerizada, conversão do monômero (com 50% em massa de resíduo na fase orgânica) e distribuição de tamanho de partícula. O material reciclado foi caracterizado quanto à massa molar média (Mw), à temperatura de transição vítrea (Tg), propriedades mecânicas, propriedades térmicas, composição química e morfologia das partículas. Os resultados obtidos em escala bancada, indicam uma boa reciclabilidade e propriedades similares aos polímeros padrões, tais como massa molar, viscoelasticidade e estabilidade térmica. Neste sentido, essa metodologia apresenta grande potencial de ser implantada na indústria, e assim poderá ocorrer um significativo impacto na redução de resíduos destinados para aterros, economia de recursos petroquímicos, fortalecimento de cooperativas de catadores e indústrias de reciclagem, estendendo os reflexos positivos para a sociedade em geral.

Abstract: The rapid technological evolution of plastic materials has made them crucial in the modern lifestyle and they are acquiring more and more applications and relevance among the commercialized products, which generates a high consumption. Polystyrene (PS) is an amorphous thermoplastic used in several industrial sectors, due to its properties such as good processability and low cost. It is also used in the form of semi-rigid foams and as a main compound in copolymers. Linked to this high consumption, there is also a high waste generation that, as plastic materials are difficult to decompose in natural environments, may cause serious environmental problems as a consequence of improper disposal. Currently, semi-rigid polystyrene foams, such as expanded polystyrene (EPS) and extruded polystyrene (XPS), have expensive reverse logistics due to their low specific mass and are responsible for occupying a considerable fraction of the volume of landfills in Brazil. In line with the National Solid Waste Policy (PNRS), one of the alternatives to mitigate these negative impacts are the recycling processes available for PS. One of these, the recycling method that occurs through the dissolution of the polymer in solvent, has significant advantages over the others, such as the use of non-toxic solvents, easy filtration of the dissolved polymer, volume reduction in the case of semi-rigid PS foams, recycled material with characteristics very similar to the standard polymer and low waste generation during the process. In order to add value to the waste and mitigate environmental impacts, the dissolution of the polymer in styrene (polystyrene monomer) followed by polymerization emerges as an attractive alternative for recycling polystyrene and its derivatives. Initially, the polymer will be dissolved in styrene, followed by polymerization of the styrene/polystyrene solution. This study aimed to evaluate the recycling of expanded polystyrene (EPS) and high impact polystyrene (HIPS) through styrene dissolution followed by suspension polymerization and bulk polymerization. Experimental tests were carried out on the rheometry of the solution to be polymerized, monomer conversion (with 50% in mass of residue in the organic phase) and particle size distribution. The recycled material was characterized by mean molar mass (Mw), glass transition temperature (Tg), mechanical properties, thermal properties, vibrational absorption infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM). The results obtained in bench scale indicate good recyclability and properties similar to standard polymers, such as molar mass, viscoelasticity and thermal stability. In this sense, this methodology a has great potential to be implemented in the industry, and thus, there may be a significant impact on the reduction of waste destined for landfills, economy of petrochemical resources, strengthening of cooperatives of collectors and recycling industries, extending the positive reflexes for the society in general.