Estudio cinético de la descomposición térmica del polietileno de alta densidad (HDPE) posconsumo a diferentes tasas de calentamiento

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Paúl Palmay
https://orcid.org/0000-0002-9172-4113
Renee Nickole Jaramillo-Uvidia
Carlos Medina

Resumen

El presente estudio tiene como objetivo determinar de la cinética química de la reacción de degradación térmica del polietileno de alta densidad (HDPE) post consumo mediante análisis termogravimétrico (TGA) a tasas de calentamiento de 5, 10 y 15 ºC min-1, usando atmósfera de nitrógeno a un flujo de 20 mL min-1, en condiciones dinámicas desde 25 a 900 ºC. A partir de ello se obtuvieron los datos de degradación (masa vs tiempo) y su primera derivada, que a su vez fueron aplicados en tres modelos cinéticos para determinar la energía de activación: Friedman (FR), Kissinger–Akahira–Sunose (KAS) y Flynn–Wall–Ozawa (FWO), tomando el modelo de reacción conocido como Esfera de Contracción (R2) característica para este tipo de plásticos. Se deduce cada uno de los modelos para el tratamiento del termoplásticos, establecienndo que el modelo que describe mejor la cinética de degradación para HDPE es el de Friedman obteniendo valores de energía de activación de 281, 248 y 232 kJ kmol-1 para las tasas de 5, 10 y 15 ºC min-1 respectivamente

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Cómo citar
Palmay, P., Jaramillo-Uvidia, R. N., & Medina, C. (2021). Estudio cinético de la descomposición térmica del polietileno de alta densidad (HDPE) posconsumo a diferentes tasas de calentamiento. FIGEMPA: Investigación Y Desarrollo, 11(1), 61–67. https://doi.org/10.29166/revfig.v11i1.3132
Sección
Artículos
Biografía del autor/a

Paúl Palmay, Escuela Superior Politécnica de Chimborazo ESPOCH. Riobamba - Ecuador

Ciencias, Carrera de Ingeniería Química, Riobamba.

Grupo de Investigación Ambiental y Desarrollo GIADE, Riobamba, Ecuador

https://orcid.org/0000-0002-9172-4113

Renee Nickole Jaramillo-Uvidia, Escuela Superior Politécnica de Chimborazo ESPOCH. Riobamba - Ecuador

Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Ciencias, Carrera de Ingeniería Química, Riobamba.

Grupo de Investigación Ambiental y Desarrollo GIADE, Riobamba, Ecuador

https://orcid.org/0000-0002-5455-2914

Carlos Medina, Escuela Superior Politécnica de Chimborazo ESPOCH. Riobamba - Ecuador

Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Ciencias, Carrera de Ingeniería Química, Riobamba.

Grupo de Investigación Ambiental y Desarrollo GIADE, Riobamba, Ecuador

https://orcid.org/0000-0003-4916-7242

Citas

Aboulkas, A., El harfi, K., y El Bouadili, A., 2010. Thermal degradation behaviors of polyethylene and polypropylene. Part I: Pyrolysis kinetics and mechanisms, Energy Conversion and Management, 51(7), pp. 1363–1369. doi: 10.1016/j.enconman.2009.12.017

Al-Salem, S.M., 2019. Thermal pyrolysis of high density polyethylene (HDPE) in a novel fixed bed reactor system for the production of high value gasoline range hydrocarbons (HC), Process Safety and Environmental Protection,127(7), pp.171–179.

Al-Salem, S.M., Antelava, A., Constantinou, A., Manos, G., y Dutta, A., 2017. A review on thermal and catalytic pyrolysis of plastic solid waste (PSW), Journal of Environmental Management, 197(07), pp. 177–98. doi: 10.1016/j.jenvman.2017.03.084

Al-Salem, S.M., y Lettieri, P., 2010. Kinetic study of high density polyethylene (HDPE) pyrolysis, Chemical Engineering Research and Design, 88(12), pp. 1599–1606. doi: 10.1016/j.cherd.2010.03.012

Anuar Sharuddin, S.D., Abnisa, F., Wan Daud, W.M.A., y Aroua, M.K., 2016. A review on pyrolysis of plastic wastes, Energy Conversion and Management, 115(5), pp. 308–326. doi: 10.1016/j.enconman.2016.02.037

Arandes, J.M., Abajo, I., López-Valerio, D., Fernández, I., Azkoiti, M.J., Olazar, M., 1997. Transformation of Several Plastic Wastes into Fuels by Catalytic Cracking, Ind Eng Chem Res., 36(11), pp.4523–4529.

Ceamanos, J., Mastral, J.F., Millera, A., y Aldea, M.E., 2002. Kinetics of pyrolysis of high density polyethylene. Comparison of isothermal and dynamic experiments. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 65(2), pp. 93–110. doi: 10.1016/S0165-2370(01)00183-8

Charde, S.J., Sonawane, S.S., Sonawane, S.H., y Shimpi, N.G., 2018. Degradation kinetics of polycarbonate composites: Kinetic parameters and artificial neural network, Chemical and Biochemical Engineering Quarterly, 32(2), pp.151–165. doi: 10.15255/CABEQ.2017.1173

Das, P., y Tiwari, P., 2017. Thermal degradation kinetics of plastics and model selection, Thermochimica Acta, 654 (9), pp. 191–202. doi: 10.1016/j.tca.2017.06.001

Gao, Z., Amasaki, I., y Nakada, M. A., 2003. thermogravimetric study on thermal degradation of polyethylene, Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 67(1), pp. 1–9. doi: 10.1016/S0165-2370(02)00010-4

Gutiérrez, O., y Palza, H., 2015. Effect of carbon nanotubes on thermal pyrolysis of high density polyethylene and polypropylene. Polymer Degradation and Stability, 120(10), pp. 122–134. doi: 10.1016/j.polymdegradstab.2015.06.014

Heidbreder, L.M., Bablok, I., Drews, S., y Menzel, C., 2019. Tackling the plastic problem: A review on perceptions, behaviors, and interventions, Science of the Total Environment, 668(6), pp. 1077–1093. doi: 10.1016/j.scitotenv.2019.02.437

Khedri, S., y Elyasi, S., 2016. Kinetic analysis for thermal cracking of HDPE: A new isoconversional approach, Polym Degrad Stab, 129(7), pp. 306–318. doi: 10.1016/j.polymdegradstab.2016.05.011

Krehula, L.K., Katancǐć, Z., Siročić, A.P., y Hrnjak-Murgić, Z., 2014. Weathering of high-density polyethylene-wood plastic composites, Journal of Wood Chemistry and Technology, 34(1), pp. 39–54. doi: 10.1080/02773813.2013.827209

Li, D., Lei, S., Wang, P., Zhong, L., Ma, W., y Chen, G., 2021. Study on the pyrolysis behaviors of mixed waste plastics, Renewable Energy; 173, pp. 662–474. doi: 10.1016/j.renene.2021.04.035

Lovás, P., Hudec, P., Jambor, B., Hájeková, E. y Horňáček, M., 2017. Catalytic cracking of heavy fractions from the pyrolysis of waste HDPE and PP, Fuel, 203(9), pp. 244–252.

Miandad, R., Barakat, M.A., Aburiazaiza, A.S., Rehan, M., Ismail, I.M.I., y Nizami, A.S., 2017. Effect of plastic waste types on pyrolysis liquid oil, International Biodeterioration & Biodegradation, 119(4) pp. 239–252. doi: 10.1016/j.ibiod.2016.09.017

Sakakibara, M., Okada, F., Horiuchi, M., Suzuki, K., 1989. Kinetic Analysis of Thermogravimetric Data, Nippon Kagaku Kaishi, 1989(10), pp.1729–1732.

Singh, R.K., Ruj, B., Sadhukhan, A.K., y Gupta, P., 2020. A TG-FTIR investigation on the co-pyrolysis of the waste HDPE, PP, PS and PET under high heating conditions. Journal of the Energy Institute, 93(3), pp. 1020–1035. doi: 10.1016/j.joei.2019.09.003

Thomas, P., Rumjit, N.P., Lai, C.W., Johan, M.R.B., y Saravanakumar, M.P., 2020. Polymer-Recycling of Bulk Plastics, Encyclopedia of Renewable and Sustainable Materials, 2, pp. 211–227.

Xu, F., Wang, B., Yang, D., Hao, J., Qiao, Y., y Tian, Y., 2018. Thermal degradation of typical plastics under high heating rate conditions by TG-FTIR: Pyrolysis behaviors and kinetic analysis, Energy Convers Manag, 171(4), pp. 1106–1115.

Xue, Y., Johnston, P., y Bai, X., 2017. Effect of catalyst contact mode and gas atmosphere during catalytic pyrolysis of waste plastics, Energy Conversion and Management, 142(6), pp. 441–451. doi: 10.1016/j.enconman.2017.03.071

Yang, J., Miranda, R., y Roy, C., 2001. Using the DTG curve fitting method to determine the apparent kinetic parameters of thermal decomposition of polymers, Polymer Degradation and Stability, 73(3), pp. 455–61. doi: 10.1016/S0141-3910(01)00129-X