Introdução ao Reciclagem Baseada em Solventes
O cenário do processamento de plásticos vem passando por uma transformação significativa, especialmente no que diz respeito à reciclagem. Dentre os desafios que a indústria enfrenta está a conversão de resíduos plásticos pós-consumo em materiais reciclados de alta qualidade que podem substituir materiais virgens. Essa demanda se intensifica quando consideramos a necessidade de resultados de alta pureza, especialmente em um contexto onde os materiais plásticos recuperados podem conter pigmentos, corantes, aditivos e contaminantes indesejados.
A KraussMaffei, uma líder em fornecimento de sistemas de extrusão, introduziu várias soluções com para reciclagem mecânica, que até agora é o método mais comum. Apesar de sua eficácia, a reciclagem mecânica possui limitações significativas, especialmente nas etapas de filtração e desgasificação. Isso torna difícil a remoção de pigmentos de plásticos coloridos, muitas vezes resultando em materiais reciclados que são descoloridos ou obtidos de forma inadequada, com um valor de mercado restrito, especialmente quando se fala em poliolefinas de qualidade alimentar.
A Emergência da Reciclagem Avançada
Com o aumento das preocupações ambientais e a contínua evolução das tecnologias, novas técnicas de reciclagem avançada vêm surgindo para lidar com plásticos pós-consumo de maneira inovadora. Essas técnicas podem reverter uma variedade de plásticos, incluindo plásticos mistos, para uma qualidade equivalente à material virgem. Contudo, muitos dos métodos de reciclagem avançada se concentram na despolimerização parcial ou total do resíduo plástico, convertendo-o de volta em monômeros ou oligômeros, uma abordagem que normalmente é executada por grandes empresas químicas, não por processadores de plásticos convencionais.
Uma ramificação promissora dessa tecnologia em desenvolvimento é a reciclagem baseada em solventes. Esta técnica híbrida combina ferramentas de purificação usadas tanto na reciclagem mecânica quanto química, permitindo que o plástico seja dissolvido sem danificar a estrutura química do polímero. A reciclagem baseada em solventes pode ser aplicada a poliolefinas como LDPE, HDPE, e PP, além de PET, PS e PA (nylon). Este artigo irá explorar os fundamentos dessa técnica e os equipamentos necessários, bem como os detalhes da primeira aplicação em larga escala desta tecnologia em poliolefinas.
Fundamentos do Processo de Reciclagem Baseada em Solventes
O processo de reciclagem baseado em solventes inicia-se com a alimentação de um material reciclado pré-separado e limpo em um extrusor de rosca dupla co-rotativa, onde ocorre pré-condicionamento, fusão e homogeneização. Essencial para esse primeiro passo é a remoção de umidade, monômeros e outros voláteis. Os parâmetros de processo, como pressão e temperatura, são cuidadosamente monitorados para garantir a eficiência do tratamento. Dependendo da especificidade do processo, a adição de solvente pode ser feita nessa fase, após a plastificação e homogeneização.
Os extrusores da KraussMaffei, como o modelo ZE BluePower, possuem um alto índice de relação de diâmetro interno e externo (D/d) de 1.65, com velocidades de rosca capazes de chegar a até 1200 rpm. Essas capacidades permitem derreter e homogeneizar o material de partida em temperaturas moderadas com baixo consumo de energia, aumentando significativamente a eficiência do processo de reciclagem.
Filtração e Separação de Contaminantes
A adição de solventes nesta etapa inicial reduz consideravelmente a viscosidade do material derretido, permitindo uma filtração econômica até das partículas mais finas. Utilizando tecnologias de filtração com malhas muito finas, esta técnica permite uma filtração a altas taxas de rendimento, alcançando tamanhos de malha até 20-40 micrômetros, essenciais para aplicações alimentícias. Em contraste, na reciclagem mecânica, a viscosidade do polímero limita a filtração a partículas de 100 a 250 micrômetros, tornando a reciclagem baseada em solventes altamente superior em eficiência.
Após a filtração, o material continua para uma fase de separação, chamada “Reactor”, onde a tecnologia proprietária atua, separando o derretido limpo de contaminantes. Utilizando métodos como densidade e velocidade de fluxo, o reactor divide o fluxo em um “fluxo bom” contendo o melt limpo e odoroso e um resíduo que contém contaminantes, que é descartado.
Operações de Finalização e Degassificação
A operação de finalização é essencial para a desgasificação do melt reciclado, removendo solventes e outros voláteis, como monômeros e elementos de odor. Este processo pode ser realizado em extrusoras co-rotativas ou de rosca única. Para aplicações que exigem a redução extrema do nível de solvente, as extrusoras de rosca única, como as da série KE da KraussMaffei, se destacam pela capacidade de alcançar níveis de ppm e, eventualmente, ppb, garantindo a qualidade desejada do produto final.
A mistura de polímero e solvente pode ser processada, com um contento de solvente inicial de até 50%, reduzindo esse número para níveis adequados para uso. Esta capacidade de degassificação, dependendo das especificações do produto final, pode ser realizada de maneira a garantir a integridade e o desempenho do material reciclado.
Aplicação em Larga Escala: Um Marco na Indústria
Um exemplo notável da reciclagem baseada em solventes em ação é a planta em construção da PureCycle Technologies (PCT) em Ironton, Ohio. Com previsão de lançamento ainda este ano, a instalação é dedicada à conversão de resíduos de PP reciclado, como restos de carpete, em polipropileno ultra-puro (UPPP). Este material é aplicável em produtos de consumo, automotivos e construção civil. A planta da PCT integra tecnologia licenciada da Procter & Gamble e equipamentos da KraussMaffei, prometendo um avanço significativo na eficiência de reciclagem.
Com duas linhas de produção e extrusoras de dupla rosca, a planta é capaz de processar até 8 toneladas métricas por hora, mostrando não apenas a viabilidade econômica da reciclagem baseada em solventes, mas também sua relevância no futuro do processamento de plásticos.
Enquanto a reciclagem baseada em solventes foca nas poliolefinas, uma técnica específica para o PET, chamada degradação glicólica (ou solvolisação), não deve ser confundida com a técnica de reciclagem baseada em solventes mencionada anteriormente. Este processo envolve a despolimerização parcial do PET com um solvente glicol, utilizando um extrusor de rosca co-rotativa para quebrar o material em oligômeros de cadeia mais curta. O processo é mais rápido e não introduz descoloração, resultando em um material que atinge as especificações de qualidade desejadas.
A capacidade de transformar resíduos plásticos em produtos utilizáveis de qualidade quase virgem coloca a reciclagem baseada em solventes como uma solução promissora para os desafios enfrentados pela indústria plástica, refletindo não somente um potencial ambiental, mas também uma viabilidade econômica atraente para o futuro.
Conclusão
Com a evolução das técnicas de reciclagem, a reciclagem baseada em solventes representa um avanço significativo, reunindo o melhor dos métodos mecânicos e químicos. À medida que a indústria se adapta a práticas mais sustentáveis, essa tecnologia se destaca como um caminho promissor para a recuperação de plásticos, contribuindo para a economia circular e a redução do impacto ambiental.
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