Strategies and analytical procedures for a sustainable plastic waste management. An application to poly (ethylene terephthalate) and polylactide in the packaging sector

Abstract

El propósito de esta tesis doctoral fue evaluar la influencia de los diferentes procesos de gestión de residuos, tales como la valorización material, energética y biológica de dos poliésteres clave de la industria del embalaje: el actual no-renovable poli (tereftalato de etileno) (PET) y el potencial candidato para sustituirlo en un futuro próximo, la polilactida (PLA) de base renovable. Se utilizaron diversas plantas piloto para simular las condiciones de la degradación sufrida por PET y PLA en el reciclado mecánico, la pirólisis, la combustión y el enterramiento en suelo. Los cambios fueron monitorizados por calorimetría diferencial de barrido (DSC), análisis dinámico-mecánico-térmico (DMTA), análisis termogravimétrico (TGA), espectrometría infrarroja con transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia de correlación 2D-IR para el análisis de gases (EGA), espectrometría de masas MALDI-TOF, microscopía electrónica de barrido (SEM), índice de fluidez de masa fundida (MFR), ensayos de tracción e impacto Charpy y viscosimetría. Se han propuesto, desarrollado y aplicado diversas estrategias y procedimientos analíticos para establecer parámetros fiables para ser utilizados como indicadores de la degradación y por tanto controlar la influencia de cada proceso de valorización en la calidad del material. El comportamiento de PET y PLA reciclados mecánicamente se evaluó en base a sus propiedades químicas, microestructurales, mecánicas y térmicas. Se observó una pérdida general de prestaciones de PET y PLA reprocesado una vez y dos veces, respectivamente. Además, las propiedades de los materiales reciclados de PLA fueron mejores en términos relativos a los productos reciclados de PET. Las descomposiciones térmica y termo-oxidativa causadas por los procesos de pirolisis y combustión se evaluaron sobre la estabilidad térmica, gases emitidos y cinéticas de descomposición. Se destaca el uso de la combustión controlada para ambos polímeros, ya que se necesita menos energía para iniciar la descomposición, y la mezcla de gases que se desprenden es más homogénea.