Processamento e caracterização do polietileno tereftalato (PET) reciclado pós consumo para reutilização como material na construção civil

Abstract

O PET é um dos materiais plásticos mais utilizados no setor industrial, e possui diversas vantagens como baixo custo, transparência, resistência química e física. Com grande destaque na fabricação de tecidos e embalagens plásticas, que o levam a ser consumido em grandes quantidades pela sociedade. São inúmeras as possibilidades de utilização na área de construção, sem objetivo de substituir aço e concreto, e sem o objetivo de utilizar em cálculo estrutural, podendo ser usado em blocos, vedações, revestimentos, espaçadores, calços, instalações provisórias em canteiros de obras e materiais de acabamento. O descarte deste material tornou-se algo difícil de se controlar diante do uso acentuado do material. Emprega-se o PET especialmente em produtos com curta vida útil, em outros termos, os produtos feitos com PET, como embalagens, são utilizados somente enquanto existe algo dentro deles e depois são descartados. Em consequência disso, o lixo formado pelo PET vem aumentando consideravelmente através dos anos. Este estudo aborda a questão de sustentabilidade de duas formas. De um lado contribuindo com a diminuição do passivo ambiental existente com as embalagens de PET pós consumo, de outro apresentando um material alternativo de baixo custo, que não tem impacto na sua extração como madeiras, aço e cimento e com diversas aplicações na construção civil. O objetivo deste trabalho é caracterizar o polímero PET pós consumo quanto as propriedades físicas, químicas e mecânicas de forma a ter parâmetros para utilização e inserção na cadeia produtiva. É possível processar o PET pós consumo obtendo-se um material rígido, de baixo custo com características mecânicas úteis para a construção civil. A partir da coleta de garrafas, o PET é lavado, classificado, moído e limpo, obtendo os flocos, também conhecidos como Flakes de PET. Para o uso adequado de polímeros reciclados, é muito importante conhecer as propriedades desses materiais, tais como temperatura de fusão, grau de cristalinidade, pureza, transição vítrea e a história térmica. Através do conhecimento de tais propriedades é possível utilizar/reutilizar os polímeros. Neste trabalho foram realizados ensaios em laboratório com uma estrutura completa para processamento e caracterização de novas formulações poliméricas. Com objetivo de obter características físicas, físico-químicas e mecânicas através do processamento dos flocos, foram moldados por injeção de corpos de prova. Foram realizados ensaios de espectroscopia no infravermelho , calorimetria exploratória diferencial, termogravimetria e viscosidade, bem como ensaios mecânicos para avaliação da resistência a tração e impacto realizados em laboratório e o desenvolvimento dos resultados de forma a apresentar os parâmetros de processamento, condições de ensaio e resultados de cada amostra obtida, possibilitando uma análise comparativa e qualitativa dos materiais estudados. Os testes revelaram os valores de resistência a tração, módulo de elasticidade, tensão de escoamento, energia de impacto, transição vítrea, fusão, bandas de absorção, massa molar e agrupamentos químicos do monômero. Os resultados foram comparados aos padrões do PET original e outros materiais poliméricos diversos já utilizados, e assim identificar as condições deste material após reciclagem e processamentos. O conjunto de métodos adotados no desenvolvimento deste trabalho é pautado por normas técnicas brasileiras e internacionais sobre processamento de polímeros. Os resultados obtidos indicaram que a estrutura química do PET foi mantida após estes ciclos e a resistência mecânica com valores próximos a polímeros utilizados na indústria, viabilizando a utilização deste material. As caracterizações químicas (FTIR), físico-químicas (TG/DTGDSC), revelaram a composição dos materiais comerciais e reciclados indicando principalmente que os materiais trabalhados eram polietileno tereftalato, não havendo misturas de outros polímeros, aditivos ou contaminantes, por se tratar de materiais reciclados. Os ensaios de calorimetria exploratória (DSC), espectroscopia Molecular por infravermelho (FTIR), termogravimetria (TG), ensaios de viscosidade indicaram que a estrutura do PET padrão foi mantida após estes ciclos. Os resultados dos ensaios mecânicos das amostras mostraram o potencial do uso da matéria prima reciclada, com valores de módulo de elasticidade e resistência ao impacto IZOD próximos aos materiais plásticos utilizados no mercado.

PET is one of the most widely used plastic materials in the industrial sector and has several advantages such as low cost, transparency, chemical and physical resistance. It is widely used in the manufacture of textiles and plastic packaging, which leads to it being consumed in large quantities by society. There are countless possibilities for using it in construction, without the aim of replacing steel and concrete, and without the aim of using it in structural calculations. It can be used in blocks, fences, cladding, spacers, shims, temporary installations on construction sites and finishing materials. Disposal of this material has become difficult to control and manage due to its widespread use. PET is used especially in products with a short lifespan. In other words, products made from PET, such as packaging, are only used for as long as there is something in them and are then discarded. As a result, PET waste has increased considerably over the years. This study addresses the issue of sustainability in two ways. On the one hand, it contributes to reducing existing environmental liabilities from post-consumer PET packaging, and on the other, it presents a low-cost alternative material that has no impact on its extraction like wood, steel and cement, and which has various applications in the construction industry. The aim of this work is to characterize post-consumer PET polymer in terms of its physical, chemical and mechanical properties in order to have parameters for its use and insertion into the production chain. It is possible to process post-consumer PET to obtain a rigid, low-cost material with useful mechanical characteristics for the construction industry. From the collection of bottles, PET is washed, sorted, ground and cleaned to obtain flakes, also known as Pet Flakes. In order to use recycled polymers properly, it is very important to know the properties of these materials, such as melting temperature, degree of crystallinity, purity, glass transition and thermal history. By knowing these properties, it is possible to use/reuse the polymers. In this work, tests were carried out at a laboratory, which has a complete structure for processing and characterizing new polymer formulations. In order to obtain physical, physicochemical and mechanical characteristics by processing the flakes, test specimens were injection molded. Infrared spectroscopy, differential scanning calorimetry, thermogravimetry and viscosity tests were carried out, as well as mechanical tests to assess tensile strength and impact carried out in the laboratory, and the results were developed in such a way as to present the processing parameters, test conditions and results for each sample obtained, making it possible to test conditions and the results of each sample obtained, enabling a comparative and qualitative analysis of the materials studied. The test revealed the values of tensile strength, modulus of elasticity, yield strength, impact energy, glass transition, melting, absorption bands, molar mass and chemical groupings of the monomer. The results were compared to the standards of the original PET and other polymeric materials already in use, in order to identify the condition of this material after recycling and processing. The set of methods adopted in the development of this work is guided by Brazilian and international technical standards on polymer processing. The results obtained indicated that the chemical structure of PET was maintained after these cycles and the mechanical strength was close to that of polymers used in industry, making it viable to use this material. The chemical (FTIR) and physicalchemical (TG/DTG-DSC) characterizations revealed the composition of the commercial and recycled materials, mainly indicating that the materials used were polyethylene terephthalate, with no mixtures of other polymers, additives or contaminants, as they were recycled materials. The exploratory calorimetry (DSC), molecular infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetry (TG) and viscosity tests indicated that the structure of standard PET was maintained after these cycles. The results of the mechanical tests on the samples showed the potential for using recycled raw materials, with elastic modulus and IZOD impact resistance values close to those of plastic materials used on the market.