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Type: Dissertação
Title: Reciclagem química conduzida pelo uso de líquidos iônicos, como estratégia para mitigar a poluição por microplásticos
Authors: Neves, Valquiria Lilith Braga das
Advisor: Aguiar, Rílvia Saraiva de Santiago
Keywords in Brazilian Portuguese : Microplástico PET;Reciclagem química;Hidrólise;Líquidos iônicos
Keywords in English : PET Microplastics;Chemical Recycling;Hydrolysis;Low Toxicity
Knowledge Areas - CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Issue Date: 2024
Citation: NEVES, Valquiria Lilith Braga das. Reciclagem química conduzida pelo uso de líquidos iônicos, como estratégia para mitigar a poluição por microplásticos. 2024. 106f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024.
Abstract in Brazilian Portuguese: Diante da problemática desafiadora de poluição por microplásticos, torna-se cada vez mais importante o estudo de novos processos de remoção e reciclagem dessas partículas, uma vez que as tecnologias atualmente conhecidas apresentam desafios, como custos elevados e resultados com baixa eficiência. No que se refere a técnicas de reciclagem química, usualmente há a necessidade do uso de solventes nocivos, além de longos tempos de reação, altas temperaturas e pressões elevadas. Os líquidos iônicos (LI’s) surgem como uma alternativa a esses desafios e vêm sendo cada vez mais utilizados em processos de reciclagem de resíduos plásticos, devido às suas características de estabilidade térmica e possibilidade de reuso, permitindo assim uma otimização das condições de reação. Assim, este trabalho propôs reciclar quimicamente microplásticos de politereftalato de etileno (PET), a partir do uso de líquidos iônicos de baixa toxicidade como solventes e por meio de condições brandas de reação. Para isso, a eficiência de conversão do PET em seu monômero principal, o ácido tereftálico, foi comparada em processos de despolimerização envolvendo 4 (quatro) líquidos iônicos próticos distintos, nomeados LIP1, LIP2, LIP3 e LIP4. Esses LIPs foram sintetizados através de reações equimolares entre compostos básicos, como o hidróxido de colina, e os ácidos fórmico e acético, e em seguida caracterizados por análises de propriedades físico-químicas. A síntese dos LIPs foi confirmada por análises de FT-IR e RMN de 1H, e os testes de citotoxicidade frente ao microcrustáceo Artemia salina apresentaram resultados que classificam esses compostos como pouco tóxicos ou atóxicos (CL50 > 250 μg/mL). Posteriormente, foi demonstrado que todos os LIPs estudados são capazes de despolimerizar o PET sob condições brandas, entretanto o líquido iônico [DBNH][OAc] (LIP3) mostrou-se ser o mais eficiente, alcançando valores de 99,67% de conversão de PET e 92,52% de rendimento TPA, sob temperatura de 110º C durante 30 minutos. As análises termogravimétricas (TG), de microscopia (MEV), RMN e FTIR apresentaram resultados que confirmam a obtenção de um produto reciclado semelhante ao ácido tereftálico (TPA) comercial, permitindo sua reintrodução na indútria, a partir de um processo de reciclagem mais sustentável e econômico.
Abstract: Given the challenging issue of microplastic pollution, the study of new processes for removal and recycling of these particles becomes increasingly important. Current technologies face challenges such as high costs and low efficiency. Regarding chemical recycling techniques, there is usually a need for the use of harmful solvents, along with long reaction times, high temperatures, and pressures. Ionic liquids (ILs) emerge as an alternative to these challenges and are increasingly being used in plastic waste recycling processes due to their thermal stability and possibility of reuse, optimizing reaction conditions. This study aimed to chemically recycle polyethylene terephthalate (PET) microplastics using low-toxicity ionic liquids as solvents under mild reaction conditions. The efficiency of converting PET into its main monomer, terephthalic acid, was compared in depolymerization processes involving four distinct protic ionic liquids, named PIL1, PIL2, PIL3, and PIL4. These ILs were synthesized through equimolar reactions between basic compounds like choline hydroxide and formic or acetic acid. They were characterized by physicochemical property analyses. The synthesis of ILs was confirmed through FT-IR and 1H NMR analyses. Cytotoxicity tests against the microcrustacean Artemia salina classified these compounds as low or non-toxic (CL50 > 250 μg/mL). Subsequently, it was demonstrated that all studied ILs could depolymerize PET under mild conditions. However, the ionic liquid [DBNH][OAc] (PIL3) proved to be the most efficient, achieving 99.67% PET conversion and 92.52% TPA yield at 110º C for 30 minutes. Thermogravimetric (TG), microscopy (SEM), NMR, and FTIR analyses confirmed the production of a recycled product similar to commercial terephthalic acid (TPA), enabling its reintroduction into the industry through a more sustainable and cost-effective recycling process.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/78750
Author's Lattes: http://lattes.cnpq.br/0745751257775185
Advisor's Lattes: //lattes.cnpq.br/8912166751688514
Access Rights: Acesso Aberto
Appears in Collections:DEQ - Dissertações defendidas na UFC

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