Descarte, reciclagem e logística reversa: análise do fim de vida útil dos painéis fotovoltaicos / Disposal, recycling and reverse logistics: end-of-life analysis of photovoltaic panels

A alta demanda por energias renováveis propiciou um crescimento exponencial da energia solar fotovoltaica. Entretanto, sabe-se que ao fim de sua vida útil, o módulo se torna obsoleto e na maioria das vezes é descartado de forma indevida.  A reciclagem se apresenta como uma alternativa para diminuir os impactos ambientais e o consumo de energia na produção. Dessa forma, cabe também a implementação de canais de logística reversa, a fim de conscientizar sobre a responsabilidade com o meio ambiente.

Avaliação do catalisador CTA-MCM-41, modificado por poliacrilatos, na transesterificação de monoéster

The silica hybrid CTA-MCM-41 (where CTA is the cetyltrimethylammonium cation) was synthesized and used in the transesterification of ethyl acetate with methanol. This is a model reaction used to test basic catalysts for the production of biodiesel from vegetable oils and fats. The basic sites in the catalyst consist of siloxy anions associated with CTA cations. In earlier work, it was found that progressive deactivation of the catalyst occurred when it was reused, due to leaching of the CTA cations located within the pores and on the external surface, resulting in partial loss of the basicity required for this type of reaction. The challenge of the present work was to stabilize the catalytic activity of CTA-MCM-41 by restricting the loss of cations from its interior (since the basicity derives from the interaction between the CTA cation and the siloxy anion). To this end, novel modifications were made to the synthesis of CTA-MCM-41, involving the encapsulation of acrylate monomers in the hydrophobic interior of the micelles followed by their subsequent polymerization using the application of ultraviolet irradiation together with a photoinitiator. The polymers formed then interacted with the hydrophobic tails of the micelles, which restricted the exit of CTA from the interior of the pores, hence improving the stability of the catalyst. The combination of the traditional synthesis method with polymerization using a microemulsion is innovative, because there are no reports in the literature that describe a synthesis in which the initial step is performed using emulsified polymers. The emulsions and the synthesized solids were evaluated using small angle X-ray scattering (SAXS). The materials were also analyzed by Xray diffraction, elemental (CHN) analysis, infrared absorption spectroscopy, scanning electron microscopy, and thermogravimetry. All these techniques helped to identify the presence of the monomer, as well as the polymer, in the channels of the CTA-MCM-41. It was confirmed that the presence of the polymer increased the catalytic stability of these new silica hybrids applied in the transesterification reaction.Financiadora de Estudos e ProjetosA sílica híbrida CTA-MCM-41 (onde CTA é o cátion cetiltrimetilamônio) foi empregada, tal como sintetizada, na transesterificação do acetato de etila com metanol. Esta é uma reação modelo para testar catalisadores básicos para a produção de biodiesel a partir de óleos vegetais e gorduras. Os sítios básicos desse catalisador são identificados como sendo os ânions silóxi (≡SiO-) associados aos cátions CTA. Em trabalhos anteriores foi verificado que ocorre a desativação catalítica em seus sucessivos usos, ocasionados pela lixiviação dos cátions CTA localizados no interior dos poros e também na sua superfície externa. Desta forma, tem-se a perda de parte da basicidade requerida pela formação de grupos silanóis (SiOH) para este tipo de reação. Este trabalho teve como objetivo o desafio de estabilizar cataliticamente a CTA-MCM-41 dificultando a saída dos cátions do seu interior, pois, como já mencionado, a basicidade é promovida pela interação do cátion CTA com o ânion silóxi. Para isso, foram realizadas modificações inéditas na síntese da CTA-MCM-41 como o encapsulamento de monômeros acrílicos (metila, butila, octila e dodecila) no interior hidrofóbico das micelas e sua posterior polimerização sob a ação da radiação ultravioleta e de um fotoiniciador. Desse modo, os polímeros formados interagiram com as caudas hidrofóbicas das micelas, dificultando a saída do CTA do interior dos poros, por conseguinte proporcionando uma melhora na estabilidade catalítica. O método tradicional de síntese realizado juntamente com a polimerização em emulsão é inovador, pois ainda não há relatos na literatura cuja etapa inicial da síntese seja por meio de polímeros emulsificados. Assim, as emulsões e os sólidos sintetizados foram avaliados por meio da técnica de espalhamento de raios X a ângulos pequenos (SAXS). Os materiais foram analisados pelas técnicas de difratometria de raios X, análise química elementar (CHN), espectroscopia de absorção na região do infravermelho, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e termogravimetria. Todas as técnicas auxiliaram para comprovar a presença do monômero e também do polímero nos canais da CTA-MCM-41. Desse modo, verificou-se que a presença do polímero melhorou a estabilidade catalítica destas novas sílicas híbridas sintetizadas e aplicadas na transesterificação

Efeito das condições de preparação da [CTA+]-SiMCM-41 na atividade da transesterificação

The hybrid [CTA+]-SiMCM-41 mesoporous material (where CTA+ is the cetyltrimethylammonium cation) was employed as synthesized in the transesterification reaction between ethyl acetate and methanol. This is a model reaction to test catalysts for the production of biodiesel from vegetable oils and fats. The basic sites of this catalyst were identified as the siloxy anions, generated by the presence of CTA+ cations (≡SiO-CTA+). As the MCM-41 pores are obstructed by these cations the catalytic reaction occurs probably at the pore mouth. The aim of this work was to evaluate different methods of synthesis, studying the effect of thermal parameters treatment (time and temperature) in the activity of as synthesized catalysts. It was observed that the catalytic activity performance is directly related with a better hexagonal structure organization of the samples, then the most organized mesoporous phase presents a larger amount of organized pores. Therefore, the catalytic sites (anions ≡SiO -) are more accessible to catalyze the reaction.Financiadora de Estudos e ProjetosA peneira molecular mesoporosa [CTA+]-SiMCM-41 (onde CTA+ é o cátion cetiltrimetilamônio) foi empregada, tal como sintetizada, na transesterificação do acetato de etila com metanol. Está é uma reação modelo para testar catalisadores para a produção de biodiesel a partir de óleos vegetais e gorduras. Os sítios básicos do catalisador são identificados como sendo os ânions silóxi associados aos cátions CTA+ (≡SiO-CTA+). Como os poros da MCM-41 estão preenchidos pelo cátion orgânico, a reação ocorre provavelmente na boca dos poros. Este trabalho buscou avaliar diferentes procedimentos de síntese da [CTA+]-SiMCM-41 promovendo variações nos parâmetros de tratamento térmico (tempo e temperatura) e verificar as suas influências na atividade dos materiais tal como sintetizados. Observou-se que o desempenho catalítico está diretamente relacionado com o grau de organização da estrutura, uma vez que, a fase mesoporosa mais organizada provavelmente apresenta maior densidade de bocas de poro. Dessa forma, os sítios catalíticos (ânions ≡SiO-) encontram-se mais acessíveis para catalisar a reação

Catálise básica usando sílica mesoporosa estabilizada por acrilatos encapsulados

The synthesis of new type of silicas, with structures akin to that of MCM-41, containing polyacrylate-encapsulated micelles in their mesopores is reported. Initially, the monomers were inserted in the aqueous micelles of cetyltrimethylammonium cations. MCM-41 was then prepared in this microemulsion. Finally, the polymerization of the acrylates was initiated by UVC radiation. The presence of monomers and polymers in the interior of micelles in aqueous media were characterized by IR spectroscopy and small-angle Xray scattering. The presence of this polymer increased the stability of these new materials in catalytic transesterification

BASE CATALYSIS USING MESOPOROUS SILICA STABILIZED BY ENCAPSULATED ACRYLATES

The synthesis of new type of silicas, with structures akin to that of MCM-41, containing polyacrylate-encapsulated micelles in their mesopores is reported. Initially, the monomers were inserted in the aqueous micelles of cetyltrimethylammonium cations. MCM-41 was then prepared in this microemulsion. Finally, the polymerization of the acrylates was initiated by UVC radiation. The presence of monomers and polymers in the interior of micelles in aqueous media were characterized by IR spectroscopy and small-angle Xray scattering. The presence of this polymer increased the stability of these new materials in catalytic transesterification