Un nuevo modelo de cuantificación de la capacidad de pirólisis utilizando datos termogravimétricos aplicado a reprocesamiento de polímeros

Formulation of a new mathematical model, through the dimensional analysis methodology, to quantify the pyrolysis capacity of organic materials and thermoplastic polymers by means of the pyrolysis index is presented. The importance of this index is that it is possible to quantify the capacity of the polymer post-consumption or recycling to be pyrolyzed to obtain useful fuel fractions in the actual society. The new model is compared with three models of the literature, using non-isothermal (dynamic) thermogravimetric analysis data for the raw and reprocessed Polystyrene case study. This polymer is reprocessed five times in a single screw extruder. The raw and reprocessed polymer were characterized by proximate, elemental analysis and dynamic thermogravimetry under nitrogen atmosphere at four heating rates. A non-dimensional correlation was obtained to calculate the pyrolysis index as a function of the heating rate, characteristic temperatures, and conversion. It was found that the pyrolysis capacity increases with the heating rate and number of reprocessing in extrusion. In addition, the new model better fits the data to a linear trend between pyrolysis index with the heating rate and number of reprocessing.Se presenta la formulación de un nuevo modelo matemático, a través de la metodología de análisis dimensional, para cuantificar la capacidad de pirólisis de materiales orgánicos y polímeros termoplásticos por medio del índice de pirólisis. La importancia de este índice radica en que se puede cuantificar la capacidad que tiene polímero pos consumo o reciclado a ser pirolizado para la obtención de fracciones combustibles útiles en la actual sociedad. El nuevo modelo se compara con tres modelos de la literatura, a través de información del análisis termogravimétrico no isotérmico (dinámico) para el caso de estudio del Poliestireno virgen y reprocesado. Este polímero se reprocesa cinco veces en una extrusora monohusillo. El polímero virgen y reprocesado se caracterizaron por análisis próximo, elemental y termogravimetría dinámica en atmósfera de nitrógeno a cuatro velocidades de calentamiento. Se obtuvo una correlación adimensional para calcular el índice de pirólisis en función de la velocidad de calentamiento, temperaturas características, y conversión.  Se encontró que la capacidad de pirólisis aumenta con la velocidad de calentamiento y número de reprocesamientos en extrusión. Además, el nuevo modelo ajusta mejor los datos a una tendencia lineal entre el índice de pirólisis con la velocidad de calentamiento y número de reprocesamientos

Estabilidad de procesamiento de polímeros: índice de degradación en proceso

Results of stability analysis in process for High Density Polyethylene extrusion grade (HDPE-GE), High Density Polyethylene injection grade (HDPE-GI), Low Density Polyethylene (LDPE), Polylactic Acid (PLA), Polycarbonate (PC), Polystyrene (PS), Polymethyl Methacrylate (PMMA) and Polypropylene (PP) are presented. These polymers are reprocessed in 5 cycles of extrusion, injection and extrusion/injection. Each virgin and reprocessed polymer was characterized respect to melt flow index and stability in process of each polymer by degradation index in process (IDP) was calculated. It was found that the polymers stability, from highest to lowest, during the extrusion is: LDPE> PS> PMMA> HDPE-GI> PP> PLA and during the injection is: HDPE-GI> PP> PLA> PC. Furthermore, it was determined that the rotational speed of screw does not affect the degradation process.Se presentan los resultados del análisis de estabilidad en proceso para polietileno de alta densidad grado extrusión (PEAD-GE), polietileno de alta densidad grado inyección (PEAD-GI), polietileno de baja densidad (PEBD), poliácido láctico (PLA), policarbonato (PC), poliestireno (PS), polimetíl metacrilato (PMMA) y polipropileno (PP). Estos polímeros se reprocesaron en 5 ciclos de extrusión, inyección y extrusión/inyección. Cada polímero virgen y reprocesado se caracterizó respecto al índice de fluidez y se calculó su estabilidad en proceso mediante el índice de degradación en proceso (IDP). Se encontró que la estabilidad de los polímeros, de mayor a menor, durante la extrusión es: PEBD> PS> PMMA> PEAD-GI> PP> PLA, y en la inyección: PEAD-GI> PP> PLA >PC. Además, se determinó que la velocidad de giro del husillo no afecta la degradación en proceso.&nbsp

Análisis Termogravimétrico y Estudio Cinético de la Pirólisis de Residuos Sólidos Veterinarios

Context: Institutional waste from clinical centers can be classified as those coming from health institutions dedicated to human attention and those coming from centers for animal veterinary care. The latter are mainly hazardous wastes, hence their disposal requires incineration. Most of such waste is organic, and it is possible, therefore, to take advantage of their energetic power in combustion or pyrolysis processes. This work is motivated because no literature was found on the pyrolysis kinetics veterinary waste, as this kind of studies are mainly focused on hospital waste of human health care.Method: The kinetics of pyrolysis is characterized and studied by means of thermogravimetric analysis of 6 major veterinary waste (gauze, cotton swabs, cotton, nails, hair, plastic syringes). The characterization is performed by proximate and elemental analysis, and thermogravimetric analysis. Reactivity characteristics and pyrolytic capability of wastes are established. The kinetics study on pyrolysis was carried out by determining the kinetic triplet by isoconversional Starink method.Results: It was established that the pyrolysis index increases with the heating rate and that the thermal degradation depends on the material type of the waste. Similarly, it was found that the temperature (ΔT = Tf - Ti) for the thermal decomposition of veterinary waste is: ΔTnails> ΔThair > ΔTcotton swabs > ΔTgauze > ΔTcotton > ΔTplastic syringes; the activation energy is Enails> E hair > Eplastic syringes > Ecotton swabs > E gauze > Ecotton, and the reaction order is: n hair > nnails > ncotton swabs > ncotton > n gauze > n plastic syringes.Conclusions: These results suggest the possibility of using veterinary wastes for power generation, providing an alternative for sustainable energy development to cities in continuous growth, from both, energetic and environmental points of view.Contexto: Ente los residuos institucionales se encuentran los residuos hospitalarios, que a su vez se dividen en residuos procedentes de instituciones de salud para la atención humana y para la atención de animales, estas últimas instituciones son comúnmente llamadas veterinarias. En general estos residuos son peligrosos, por lo cual su disposición final es a través de la incineración. Dado que la mayoría son residuos son orgánicos, se puede aprovechar su poder energético en procesos de combustión o pirólisis.Método: Se caracterizó y estudió la cinética de pirólisis, por análisis termogravimétrico, de 6 principales residuos veterinarios (gasas, hisopos, algodón, jeringas plásticas). La caracterización se realiza por análisis próximo, elemental y análisis termogravimétrico. Se establecen las características de reactividad y de capacidad de pirólisis. El estudio de la cinética de pirólisis se llevó a cabo mediante la determinación del triplete cinético por el método isoconversional de Starink.Resultados: Se estableció que el índice de pirólisis aumenta con la velocidad de calentamiento y que la degradación térmica depende del tipo de material del residuo. De igual manera se encontró que la temperatura (ΔT = Tf - Ti) para la descomposición térmica de los residuos veterinarios es: ΔTuñas > ΔTpelo > ΔThisopo > ΔTgasa > ΔTalgodón > ΔTjeringa., la energía de activación es Euñas > Epelo > Ejeringa > Ehisopo > Egasa > Ealgodón, y el orden de reacción es: npelo > nuñas > nhisopo > nalgodón > ngasa > njeringa.Conclusiones: Estos resultados sugiere la posibilidad de aprovechar los residuos veterinarios para la generación de energía, proporcionando un desarrollo energético sostenible a ciudades en continuo crecimiento, que buscan un avance rural sostenible desde el punto de vista energético y ambiental