Recuperação energética de resíduos plásticos em óleo diesel com aditivos de etanol e etoxi acetato de etila na estratégia de economia circular

Oct 23, 2023

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 5330 (2022) Cite este artigo

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O uso generalizado de produtos de plástico cria enormes problemas de descarte e preocupações ambientais. Uma ênfase crescente tem sido dada à noção de economia circular, que pode ter um impacto significativo na demanda por matérias-primas plásticas. A reciclagem de plásticos pós-consumo é um dos principais focos da economia circular do país. Este estudo se concentra na recuperação de energia de resíduos plásticos como fonte alternativa de combustível para atender à demanda da economia circular. Resíduos de combustível de plástico produzidos por meio de pirólise foram reivindicados para serem utilizados como combustível substituto. Este trabalho tem como foco determinar os padrões de desempenho e emissão de Waste Plastic Fuel (WPF) gerado a partir da pirólise de Polietileno de Alta Densidade (PEAD) em um Motor Diesel de Injeção Direta (DIDE) monocilíndrico. Três proporções diferentes de WPF foram combinadas com 10% de etanol e 10% de acetato de etoxi etílico como um aditivo oxigenado para criar misturas de combustível quaternário. O etanol tem baixa viscosidade, alto teor de oxigênio, alta relação hidrogênio-carbono como propriedades favoráveis, o combustível quaternário resulta na melhoria da eficiência térmica dos freios, consumo de combustível e emissões reduzidas. A mistura WEE20 apresenta eficiência térmica de frenagem 4,7% maior e redução de 7,8% no consumo de combustível em relação ao diesel. As misturas quaternárias de combustível demonstraram diminuição do monóxido de carbono de 3,7 a 13,4% e redução de hidrocarbonetos de 2 a 16% sob diferentes condições de carga.

Prevê-se que o consumo de plástico dobre nas próximas duas décadas, depois de dobrar nas cinco décadas anteriores. Para reduzir as dificuldades ambientais, a indústria de polímeros deve se concentrar na recuperação de bens de valor agregado, em vez de plásticos de uso único. O conceito de economia circular ganhou força e inclui uma estratégia aspirante para aumentar as ideias de reciclagem de plástico pós-consumo. Consumo reduzido, maior expectativa de vida, reciclagem e recuperação de energia pós-consumo são estratégias recomendadas para reduzir a poluição causada por plásticos. A reciclagem mecânica é crucial para a economia circular, mas impedimentos como mistura incompatível, propriedades mecânicas reduzidas e aditivos fortalecedores impedem a economia circular. A reciclagem térmica ou a combustão são usadas para descartar plásticos e ganham mais foco. A eliminação de resíduos de plástico apresenta uma oportunidade significativa para a recuperação de energia. Os hidrocarbonetos estão presentes no plástico, são uma ótima fonte de combustível, pois queimam de forma limpa. Além de ser ecologicamente correta e econômica, a pirólise é uma tecnologia de recuperação de energia a partir de resíduos plásticos que costumavam reutilizar resíduos plásticos como fonte de energia para a produção de combustível, além de ser ecológica e econômica1.

O uso de combustíveis diesel é amplamente difundido em muitas indústrias, como automotiva, agrícola e de geração de energia, que se beneficiam de maior eficiência térmica e economia superior de combustível. Procurar fontes alternativas de combustível geralmente é uma experiência positiva. Singh et al.2 sintetizaram óleo de pirólise de plástico puro sem o uso de um catalisador e estudaram as características do combustível. As misturas de óleo plástico foram testadas no motor e descobriu-se que a utilização de misturas de 50% resultou em uma redução na eficiência e um aumento mínimo nas emissões. Das et al.3 examinaram misturas de resíduos de óleo plástico produzidas a partir do catalisador Zeolite-A. A análise do motor descobriu maior eficiência térmica do freio em até 20% de misturas em carga total. A emissão de exaustão é considerada como tendo um valor mais alto do que o diesel em misturas e taxas de carga maiores. Os óleos de pirólise produzidos a partir de vários polímeros, incluindo polietileno de alta e baixa densidade, estireno e polipropileno, foram estudados por Mangesh et al.4. Bukkarapu et al.5 estudaram o método de pirólise para converter resíduos plásticos em combustível e relataram o uso de óleo plástico em motores a diesel examinando as características do motor. Chandran et al.6 relataram as características químicas e físicas de diferentes misturas de óleo plástico residual com polímeros tipo diesel e misturas de óleo de pneu, óleo plástico residual destilado e dessulfurado.