Kinetic study of thermal and catalytic degradation of polypropylene over mesoporous catalysts type AlMCM-48

Authors

  • Tiago Gomes dos Santos Universidade Federal de Alagoas - UFAL https://orcid.org/0000-0003-4381-4795
  • Antonio Osimar Sousa da Silva Universidade Federal de Alagoas - UFAL
  • Antonio Souza de Araujo Universidade Federal de Rio Grande do Norte - UFRN
  • Marcelo José Barros de Souza Universidade Federal de Sergipe - UFS

DOI:

https://doi.org/10.14808/sci.plena.2021.094201

Keywords:

AlMCM-48, polypropylene, isoconversion kinetics

Abstract

The plastic waste has suffered a dramatically increase and has become one of the biggest environmental problems of the 21st century. Thermal and catalytic degradation of plastics is one of the viable solutions to this problem since it can lead to both environmental protection benefits and economically advantageous processes in terms of energy expenditure. In this article a thermogravimetric study of the conversion of polypropylene (PP) in the presence of AlMCM-48 mesoporous catalysts (Si/Al=50 and 100) is presented. The catalytic performance showed that the PP degradation reaction occurs in complex reaction steps in the heating rates 5, 10 and 20 °C min-1. Moreover, the pore volume of the catalysts in the different molar ratios Si/Al influenced the degradation process under non-isothermal conditions and played an important role in decreasing the degradation temperature of the PP. The apparent activation energy (Ea) was determined by the Vyazovkin isoconversion method. The kinetic parameters obtained revealed a reduction in Ea, showing an average of 89, 66 and 59 kJ mol-1 for the degradation of pure PP, PP + AlMCM-48(50) and PP + AlMCM-48(100), respectively. As shown by the average values, it was evidenced that the greatest efficiency was of the AlMCM-48(100) that had a decrease of the activation energy of about 30 kJ mol-1 when compared with the pure PP.

Author Biographies

Tiago Gomes dos Santos, Universidade Federal de Alagoas - UFAL

Bolsista de Pós-Doutorado da CAPES e Pesquisador vinculado ao Grupo de Pesquisa em Catálise e Reatividade Química - GCaR do Instituto de Química e Biotecnologia da UFAL. Tem experiência e interesse pelas áreas de Química Inorgânica, Catálise Heterogênea e Ciência dos Materiais. Especificamente trabalha com a síntese hidrotérmica de materiais porosos, catálise ácida de Lewis e Bronsted, análises espectroscópicas, conversão de carboidratos e substratos renováveis em condições hidrotérmicas e degradaçao de plásticos.

Antonio Osimar Sousa da Silva, Universidade Federal de Alagoas - UFAL

Bolsista de Produtividade em Pesquisa 1D do CNPq e Professor Associado III da UFAL. Tem experiência na área de Engenharia Química, com ênfase em Catálise e Petroquímica, atuando principalmente nos seguintes temas: síntese hidrotérmica de zeólitas e outras peneiras moleculares, termogravimetria, materiais mesoporosos, reações catalíticas.

Antonio Souza de Araujo, Universidade Federal de Rio Grande do Norte - UFRN

Bolsista de Produtividade em Pesquisa 1D do CNPq e Professor Titular do Instituto de Química da UFRN desde 2010. Tem experiência na área de Química, com ênfase em Físico Química Inorgânica, atuando principalmente nos seguintes temas: sintese hidrotérmica de zeólitas, materiais nanoestruturados, materiais híbridos micro-mesoporosos, catálise ácida, petróleo e petroquímica.

Marcelo José Barros de Souza, Universidade Federal de Sergipe - UFS

Bolsista de Produtividade em Pesquisa 2 do CNPq e Professor Associado IV do Departamento de Engenharia Química da UFS. Tem experiência de pesquisa na área de catálise e petroquímica, atuando principalmente nos seguintes temas: síntese e caracterização de catalisadores heterogêneos, cinética química, catálise.

Published

2021-10-18

How to Cite

dos Santos, T. G., Silva, A. O. S. da, Araujo, A. S. de, & Souza, M. J. B. de. (2021). Kinetic study of thermal and catalytic degradation of polypropylene over mesoporous catalysts type AlMCM-48. Scientia Plena, 17(9). https://doi.org/10.14808/sci.plena.2021.094201