Επίδραση διαφόρων καταλυτών στην πυρολυτική αποικοδόμηση πολυμερών με στόχο την παραγωγή προϊόντων προστιθέμενης αξίας
Creators: name: Ζαχαροπούλου, Βασιλική Απόστολου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2018
Subjects: Καταλυτική αποικοδόμηση πολυμερών
Οξείδια μετάλλων
Θερμοσταθμική ανάλυση
Catalytic decomposition of polymers
Metal oxides
Thermogravimental analysis

description: Οι πολυάριθμες εφαρμογές των πολυμερών τα καθιστούν δημοφιλή υλικά που χρησιμοποιούνται ευρέως σε κάθε κλάδο της βιομηχανίας. Τα απορρίμματα που προκύπτουν από την εκτεταμένη χρήση τους έχουν μεγάλο όγκο και συνήθως συσσωρεύονται στους χώρους ταφής απορριμμάτων, όπου και παραμένουν για εκατοντάδες χρόνια. Με τις αυξανόμενες ανησυχίες σχετικά με τη ρύπανση που προκαλούν τα πλαστικά απόβλητα στο περιβάλλον, υπάρχει σήμερα μεγάλο ενδιαφέρον για την ανάπτυξη νέων τεχνολογιών ανακύκλωσης και αξιοποίησης των πολυμερών. Η θερμική και καταλυτική πυρόλυση αποτελούν προηγμένες μεθόδους θερμο-χημικής ανακύκλωσης. Πιο συγκεκριμένα, μέσω της πυρόλυσης, τα πλαστικά απορρίμματα μπορούν να μετατραπούν σε πλήθος χημικών προϊόντων και καυσίμων καθώς υπόκεινται σε θερμική διάσπαση σε υψηλές θερμοκρασίες. Πολλές μελέτες προσανατολίζονται στην εξεύρεση του κατάλληλου καταλυτικού συστήματος για την εκλεκτική παραγωγή προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας, μέσω της πυρολυτικής αποικοδόμησης των πολυμερών. Η παρούσα εργασία περιλαμβάνει τη μελέτη της επίδρασης διαφόρων καταλυτών στη θερμική αποικοδόμηση ευρέως χρησιμοποιούμενων πολυμερών. Για τον σκοπό αυτό, ο ζεόλιθος ΒΕΤΑ, καθώς και επιλεγμένα οξείδια μετάλλων με γνωστή καταλυτική δράση (MoO3, MoO2, WO2, WO3, Bi2Mo4O), αξιολογήθηκαν ως προς τη δράση τους στην θερμική αποικοδόμηση των πολυμερών, σε μονάδα θερμοσταθμικής ανάλυσης (TGA). Τα πολυμερή PET, PMMA, PC, PS, PP, LDPE και HDPE, επιλέχθηκαν για τη μελέτη αυτή καθώς αποτελούν μεγάλο ποσοστό των αστικών απορριμμάτων. Κάθε υλικό αναμένεται να έχει διαφορετική επίδραση στην θερμική αποικοδόμηση του κάθε πολυμερούς. Τα αποτελέσματα της συγκεκριμένης έρευνας δείχνουν ότι υλικά, όπως τα οξείδια του μολυβδαινίου και ο ζεόλιθος, μπορεί να δράσουν ως καταλύτες σε πολυμερή όπως το PC, καθώς προκαλούν μετατόπιση της καμπύλης θερμικής αποικοδόμησης προς χαμηλότερες θερμοκρασίες. Μάλιστα, σε αρκετές περιπτώσεις δεν επηρεάζουν μόνο τη θερμοκρασία αποικοδόμησης, αλλά και τα επιμέρους στάδια διάσπασής τους. Αντίθετα, τα οξείδια βολφραμίου φαίνεται πως έχουν θετική επίδραση στη σταθερότητα πολυμερών, όπως το PS, το PP, το HDPE και το LDPE.
description: Polymers are among the most popular materials as they are employed in numerous applications due to their valuable properties. As a result of their extensive use, large volumes of used plastics accumulate in landfills; arising concerns regarding environmental pollution due to uncontrolled plastic waste decomposition, have triggered research and development of novel methods for the effective utilization of used polymers. Thermal and catalytic pyrolysis is among the most advanced methods for the thermo-chemical recycling of polymers. In fact, via pyrolysis, plastic waste can be upgraded into a variety of chemicals and fuels, as they are subjected to thermal decomposition at high temperatures. Recent research studies focus on the pursuit of appropriate catalytic systems for the selective production of added-value products through catalytic pyrolysis of polymers. In this work, the effect of various catalysts on the thermal decomposition of widely used polymers has been explored. Within this context, BETA zeolite, as well as selected metal oxides (i.e. MoO3, MoO2, WO2, WO3, Bi2Mo4O), were evaluated in the thermal decomposition of polymers. PET, PMMA, PC, PS, PP, LDPE, and HDPE were employed as they account for the majority of plastic waste produced. Each material is expected to have a different effect on the thermal decomposition of each polymer. The results of this study show that materials such as molybdenum oxides and zeolite can act as catalysts in polymers such as PC, as they shift thermal degradation towards lower temperatures. Actually, in many cases, catalysts not only affect the decomposition temperature but also the various degradation steps. In contrast, tungsten oxides appear to have a positive effect on the stability of polymers, such as PS, PP, HDPE, and LDPE.