Reciclagem de Polimeros PLA e ABS

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Nesse trabalho foi avaliado as possíveis formas de reciclagem do material e a relação custo/benefício do processo. O termopolímero ABS é um copolímero constituído de acrilonitrila (AN), butadieno (B) e estireno (S), usualmente utilizado com várias finalidades. A sintetização desse termopolímero parte, inicialmente, da acrilonitrilia copolimerizada com o estireno. Essa combinação da origem ao SAN, que após ser unido ao polibutadieno dá origem ao ABS (Calais ML et al; 2005). O objetivo do desenvolvimento do ABS tem por finalidade a obtenção de um termopolímero resistente a impactos mecânicos e, ao mesmo tempo, que tenha aspecto visual agradável. Sendo assim, o sucesso da combinação ideal desses objetivos, partem da observação da proporção dos monômeros do ABS, possibilitando, então, propriedades diferentes de acordo com a combinação (Calais ML et al; 2005).

O PLA é um poliéster termoplástico sintetizado a partir de ácido lático, um composto orgânico de função mista, ou seja, mistura de ácido carboxílico e álcool). Os componentes da sintetização do PLA são provenientes de fontes renováveis como, por exemplo, milho, mandioca, beterraba e, também, cana-de-açúcar podem ser úteis para a extração deles. Devido à esta propriedade de extração, é um termoplástico biodegradável, consequentemente, compostável. A reciclagem desse polímero pode ser realizada mesmo que com resíduos de PLA numa proporção de até 1% de PLA misturado com resinas convencionais, além de poder ser incinerado. Os processos para a obtenção do PLA variam de acordo com o fabricante, podendo ser reciclado novamente em ácido láctico e usado para fazer produtos com a mesma qualidade que o original.

O PLA é um poliéster termoplástico feito com ácido lático (composto orgânico de função mista - ácido carboxílico e álcool) a partir de fontes renováveis (milho, mandioca, beterraba e cana-de-açúcar podem ser matérias-primas) e, por isso, é biodegradável, compostável, reciclável (desde que com outros resíduos de PLA ou em uma proporção de até 1% de PLA misturado com resinas convencionais), além de poder ser incinerado.

Materiais e Métodos

Caracterização dos polímeros ABS e PLA - Antes de iniciar o processo de reciclagem é necessário verificar as características mecânicas e químicas das amostras para que o processo seja feito de maneira eficiente. As técnicas utilizadas para a caracterização foram:

Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC) - Os polímeros obtidos foram avaliados pela técnica de Calorimetria Diferencial de Varredura, escolhida por ser uma técnica útil para acompanhar as transições relacionadas aos processos endotérmicos e exotérmicos referentes a alterações de propriedades físicas e/ou químicas como, por exemplo: temperaturas características (fusão, cristalização, transição vítrea(Tg)), diagrama de fases, grau de pureza.

Reciclagem Mecânica do ABS - A reciclagem mecânica consiste, como o próprio nome diz, através do processo mecânico, o qual consiste inicialmente na degradação física do material a ser reciclado. O termoplástico ABS a ser reciclado foi moído através de trituração contínua resultando em pequenos flocos do polímero, cada um com aproximadamente de 50mm³ de volume. Em seguida, passou pela etapa de lavagem e secagem para remoção se impurezas que pudessem alterar resultados posteriores de reciclagem. Depois de secos, os flocos do termoplástico são encaminhados para o processo de aglutinação, neste processo o material passa por aglutinação, onde o material é fundido à 80°C. É durante o processo de aglutinação que a resina de ABS recebe os corantes e aditivos, componentes que permitiram a futura e necessária flexibilidade para que a resina fosse moldada de acordo com a necessidade para reutilização. O material aglutinado foi conduzido à extrusora para cisalhamento e aquecido sob altas temperaturas, as quais variam de 190°C a 205°C. Esse processo, devido ao atrito de uma grande rosca continua contra o material e as paredes internas da extrusora, tem como consequência a tendência a tornar esse material aglutinado uniforme e homogêneo. Continuamente ao processo de cisalhamento e aquecimento, ejetou-se da extrusora o material reciclado na forma de filamentos, chamados “espaguetes”, de aproximadamente 3mm de espessura e encaminhados a uma câmara de resfriamento para finalmente ser granulado e embalado.

[pic 3][pic 4]Figura 2: Extrusora doméstica (Baechler C et al., 2014)

Reciclagem a Base de Solvente - Na reciclagem a base de solvente, o material polimérico é dissolvido através de solvente e reconstituído por precipitação. Nesse processo foi preparada uma solução de ABS, o qual estava moído e limpo. Dissolveu-se o material em acetona em concentração de 25g/100ml a uma temperatura de 25°C. Após a dissolução completa, o solvente é evaporado a 80°C durante 150 minutos, dessa forma o ABS foi obtido na forma de massa plástica.

Caracterização do ABS - Utilizou-se a espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS), com a finalidade de não danificar a superfície da amostra de ABS utilizada. Em seguida, utilizada como técnica complementar, realizou-se a espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), procedimento que possibilitou a caracterização de propriedades estruturais dos materiais.

Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) - A Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier foi utilizada por ser uma técnica rápida, sensível e que não inutiliza a amostra. Caracteriza a amostra identificando a presença de grupos funcionais de um composto, pois cada grupo funcional gera uma ou mais absorção de comprimentos de onda diferentes. Esta técnica nos permite observar a interação dos níveis de energia vibracional de ligações covalentes com a radiação infra-vermelha. O FTIR é muito utilizado para a caracterização de polímeros, pois se baseia na análise dos movimentos de vibração e rotação únicas das moléculas, quando atingem um determinado nível de energia, a faixa de maior uso para a caracterização de polímeros é a do infravermelho médio (4.000 a 200 cm-1), já que nesta região as bandas de absorção são características de movimento localizados de pequenos grupos de átomos (Guilio, 2005).

Reciclagem do polímero biodegradável PLA - Os processos para a obtenção do PLA variam de acordo com o fabricante, podendo ser reciclado novamente em ácido láctico e usado para fazer produtos com a mesma qualidade que o original. Um exemplo de como um biopolímero comercial,