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Recientemente, se ha desarrollado un sistema de lecho fluidizado para favorecer el contacto entre el polímero y el catalizador zeolítico.
Entre las zeolitas utilizadas como catalizadores para la conversión de poliolefinas caben destacar las siguientes: CaX, HMordenita, HZSM-5, HBeta, HY, NaY, REY y USY2,3. Los ensayos catalíticos se realizan habitualmente en el intervalo de temperatura de 350 a 450° C.
Comparado con el craqueo térmico o con el uso de catalizadores basados en sílice-alúmina amorfa, el craqueo catalítico de poliolefinas sobre zeolitas permite incrementar notablemente la conversión, obteniéndose una distribución de productos más estrecha.
Uno de los factores limitantes es la conversión de determinados plásticos como el polipropileno o el poliestireno, ya que la presencia de substituyentes laterales en las cadenas poliméricas impide o restringe su acceso al interior de los microporos de las zeolitas4.
Así, la figura 3 muestra las bajas actividades obtenidas en la conversión de polipropileno sobre zeolitas con diferente tamaño de poro, siendo incluso inferiores en muchos casos a las alcanzadas con sílice-alúmina amorfa.
Para solventar este problema se han desarrollado dos alternativas diferentes: uso de zeolita ZSM-5 con un tamaño de cristal muy pequeño (nanocristalina) y, por tanto, con una gran proporción de superficie externa, o empleo de materiales mesoporosos pseudocristalinos, tipo MCM-41.
En la figura mencionada se puede observar como con estos dos materiales se obtienen conversiones de polipropileno muy elevadas al disminuir los impedimentos estéricos y las limitaciones difusionales para el acceso a los centros activos de las moléculas de polímero, o de los oligómeros correspondientes.
Craqueo catalítico de PP con diferentes materiales zeolíticos
(T = 400° C, t = 30 min., plástico/catalizador = 36)
Craqueo térmico seguido de craqueo catalítico
Esta alternativa trata de evitar los problemas asociados al flujo continuo de los plásticos fundidos mediante la realización de una primera etapa de craqueo térmico, lo que conduce a productos de viscosidad mucho menor que, a continuación, son reformados mediante un catalizador zeolítico. Aunque en estos sistemas la etapa controlante de la degradación de los plásticos vuelve a ser el tratamiento térmico, se presenta la ventaja de poder procesar mezclas de poliolefinas conteniendo una cierta proporción de PVC, ya que el cloro presente en este polímero se desprende como HCl y se elimina antes de pasar a través del lecho catalítico. Las principales zeolitas utilizadas en el reformado de aceites procedentes del craqueo térmico de residuos plásticos han sido REY y HZSM-55.
Craqueo catalítico de mezclas de plásticos y aceites
La incorporación de residuos plásticos en corrientes líquidas, generalmente fracciones petrolíferas pesadas, es otra alternativa que se ha propuesto para facilitar su flujo continuo. La dispersión así obtenida se plantea como posible alimento de una unidad de FCC, por lo que los catalizadores ensayados contienen habitualmente zeolita REY. El principal problema que se presenta es la relativamente baja proporción de plásticos que se pueden adicionar a una fracción líquida sin que aumente excesivamente su viscosidad (< 10%), así como la posibilidad de que se introduzcan en el reactor de FCC elementos no deseados (Cl, N, etc.) procedentes de los residuos plásticos.
Hidrocraqueo
La posibilidad de convertir polietileno por hidrocraqueo e hidroisomerización ha sido investigada recientemente, utilizando como catalizadores sulfuros de Ni y NiMo depositados en una matriz mixta de zeolita ZSM-5 y sílice-alúmina amorfa6. Las reacciones tienen lugar a 375¦C con una presión de H2 de 70 atm, obteniéndose una fracción líquida con propiedades comparables a las de una gasolina premium comercial. Dentro de esta alternativa, también se ha contemplado el posible coprocesamiento de residuos plásticos y carbón, dado el elevado contenido en hidrógeno de los primeros. Se han publicado diferentes trabajos con zeolitas Fe/ZSM-5 y 13X como catalizadores, aunque de los resultados obtenidos no se puede concluir claramente que exista un efecto sinérgico en la conversión simultánea de materiales poliméricos y carbón.
Entre las zeolitas utilizadas como catalizadores para la conversión de poliolefinas caben destacar las siguientes: CaX, HMordenita, HZSM-5, HBeta, HY, NaY, REY y USY2,3. Los ensayos catalíticos se realizan habitualmente en el intervalo de temperatura de 350 a 450° C.
Comparado con el craqueo térmico o con el uso de catalizadores basados en sílice-alúmina amorfa, el craqueo catalítico de poliolefinas sobre zeolitas permite incrementar notablemente la conversión, obteniéndose una distribución de productos más estrecha.
Uno de los factores limitantes es la conversión de determinados plásticos como el polipropileno o el poliestireno, ya que la presencia de substituyentes laterales en las cadenas poliméricas impide o restringe su acceso al interior de los microporos de las zeolitas4.
Así, la figura 3 muestra las bajas actividades obtenidas en la conversión de polipropileno sobre zeolitas con diferente tamaño de poro, siendo incluso inferiores en muchos casos a las alcanzadas con sílice-alúmina amorfa.
Para solventar este problema se han desarrollado dos alternativas diferentes: uso de zeolita ZSM-5 con un tamaño de cristal muy pequeño (nanocristalina) y, por tanto, con una gran proporción de superficie externa, o empleo de materiales mesoporosos pseudocristalinos, tipo MCM-41.
En la figura mencionada se puede observar como con estos dos materiales se obtienen conversiones de polipropileno muy elevadas al disminuir los impedimentos estéricos y las limitaciones difusionales para el acceso a los centros activos de las moléculas de polímero, o de los oligómeros correspondientes.
Craqueo catalítico de PP con diferentes materiales zeolíticos
(T = 400° C, t = 30 min., plástico/catalizador = 36)
Esta alternativa trata de evitar los problemas asociados al flujo continuo de los plásticos fundidos mediante la realización de una primera etapa de craqueo térmico, lo que conduce a productos de viscosidad mucho menor que, a continuación, son reformados mediante un catalizador zeolítico. Aunque en estos sistemas la etapa controlante de la degradación de los plásticos vuelve a ser el tratamiento térmico, se presenta la ventaja de poder procesar mezclas de poliolefinas conteniendo una cierta proporción de PVC, ya que el cloro presente en este polímero se desprende como HCl y se elimina antes de pasar a través del lecho catalítico. Las principales zeolitas utilizadas en el reformado de aceites procedentes del craqueo térmico de residuos plásticos han sido REY y HZSM-55.
La incorporación de residuos plásticos en corrientes líquidas, generalmente fracciones petrolíferas pesadas, es otra alternativa que se ha propuesto para facilitar su flujo continuo. La dispersión así obtenida se plantea como posible alimento de una unidad de FCC, por lo que los catalizadores ensayados contienen habitualmente zeolita REY. El principal problema que se presenta es la relativamente baja proporción de plásticos que se pueden adicionar a una fracción líquida sin que aumente excesivamente su viscosidad (< 10%), así como la posibilidad de que se introduzcan en el reactor de FCC elementos no deseados (Cl, N, etc.) procedentes de los residuos plásticos.
La posibilidad de convertir polietileno por hidrocraqueo e hidroisomerización ha sido investigada recientemente, utilizando como catalizadores sulfuros de Ni y NiMo depositados en una matriz mixta de zeolita ZSM-5 y sílice-alúmina amorfa6. Las reacciones tienen lugar a 375¦C con una presión de H2 de 70 atm, obteniéndose una fracción líquida con propiedades comparables a las de una gasolina premium comercial. Dentro de esta alternativa, también se ha contemplado el posible coprocesamiento de residuos plásticos y carbón, dado el elevado contenido en hidrógeno de los primeros. Se han publicado diferentes trabajos con zeolitas Fe/ZSM-5 y 13X como catalizadores, aunque de los resultados obtenidos no se puede concluir claramente que exista un efecto sinérgico en la conversión simultánea de materiales poliméricos y carbón.