Estudio de las variables de operación del proceso de pirólisis catalítica de polietileno

Abstract

Las poliolefi nas son uno de los plásticos de mayor producción y es por esto que representan un gran porcentaje de los desechos plásticos. Lo anterior, junto con las exigencias de las normativas medioambientales, hace que el tema del reciclaje de estos desechos sea un tema relevante. Dentro de los tipos de reciclaje de desechos se destaca el reciclaje químico donde uno de los procesos más utilizados es la pirólisis, la cual puede realizarse en presencia de un catalizador obteniendo una mayor selectividad y productos de mayor valor comercial. El objetivo de esta tesis es estudiar las variables de operación de la pirólisis catalítica de polietileno y, de este modo, controlar la selectividad hacia gases o condensables (ceras y líquidos) en un reactor de lecho fi jo, utilizando diferentes catalizadores tanto comerciales como otros desarrollados en el laboratorio. Los productos gaseosos y condensables obtenidos fueron analizados en cromatógrafos de gas para comparar su composición. Se logró establecer que las condiciones de operación adecuadas fueron 450 °C y 50% en peso de carga de catalizador y no se observaron efectos al utilizar distintos tipos de polietileno. Al usar un catalizador se disminuyó la temperatura de degradación notando un aumentó del porcentaje de gases entre un 83 %-51% con respecto a una pirólisis térmica, donde solo se producen entre un 0,8 %-1 %. Con los catalizadores desarrollados en el laboratorio se obtuvo un mayor porcentaje de condensables (28 %-48 %) comparado con lo obtenido con los comerciales (11 %-29 %) y esto se debe principalmente a las propiedades ácidas y estructurales de ellos. En general, los catalizadores mostraron que aumentaban la cantidad de C4 presentes en los gases. Por otra parte, los productos condensables al ser caracterizados mostraron un alto porcentaje de hidrocarburos del rango diésel, observando un especial aumento de estos en los catalizadores desarrollados en el laboratorio. Además, se realizaron pirólisis con mezclas de poliolefi nas, demostrando que se disminuye la cantidad de gases y se favorece la producción de condensables. Luego se estudió la desactivación de los diferentes catalizadores, observando que los desarrollados en el laboratorio se desactivan más rápidamente, sin embargo, estos pueden ser regenerados logrando resultados similares a uno comercial. Por otra parte, se comprobó que en un lecho fijo se pueden predecir bien los resultados obtenidos en reactores tipo industriales. Finalmente, se realizó una evaluación de prefactiblidad económica con uno de los catalizadores desarrollados en el laboratorio, obteniendo un VAN positivo. Gracias al estudio realizado se comprobó que con los catalizadores desarrollados en el laboratorio se pueden obtener combustibles de buena calidad. Se espera en el futuro que este tipo de catalizadores ayuden a que la pirólisis sea una alternativa rentable para disminuir la cantidad de desechos plásticos.