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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38565| Título: | Recuperação do póliestireno expandido usando solvente verde D-limoneno |
| Título(s) alternativo(s): | Recovery of expanded polystyrene using the green solvent D-limonene |
| Autor(es): | Carra, Debora |
| Orientador(es): | Marques, Patrícia Teixeira |
| Palavras-chave: | Polímeros Poliestireno Termoplásticos Polymers Polystyrene Thermoplastics |
| Data do documento: | 24-Jun-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Pato Branco |
| Citação: | CARRA, Debora. Recuperação do póliestireno expandido usando solvente verde D-limoneno. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2025. |
| Resumo: | O poliestireno (PS) é um polímero termoplástico amplamente utilizado em diversos setores, como embalagens, construção civil e indústria alimentícia. O poliestireno expandido (EPS) uma de suas formas mais populares devido à leveza, resistência à compressão e capacidade de isolamento térmico. No entanto, seu descarte inadequado representa um desafio ambiental significativo, dada a sua lenta degradação e o grande volume que ocupa nos aterros. Diante disso, este trabalho investiga a viabilidade da recuperação do PS a partir de resíduos de EPS pósconsumo, utilizando o D-limoneno como solvente. Esse composto, extraído da casca de frutas cítricas, destaca-se por ser renovável, biodegradável e economicamente acessível. Duas amostras de EPS oriundas de marmita foram empregadas: uma embalagem que não foi utilizada (limpa), e outra proveniente de embalagem descartada (pós-consumo). Ambas foram solubilizadas separadamente em Dlimoneno, e a massa de polímero foi precipitada em etanol, atuando como contra solvente, para precipitação do polímero. As amostras obtidas foram secas em estufa sob aquecimento controlado e, posteriormente, caracterizadas por análises Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR - ATR), Termogravimetria (TGA) e Calorimetria Diferencial Exploratória (DSC). Observou-se que os materiais recuperados por precipitação, apresentaram aparência rígida, coloração branca e baixo odor residual. A massa final obtida sugere retenção de solvente. Com base nos resultados encontrados, conclui-se que o comportamento térmico do poliestireno é sensivelmente afetado por tratamentos químicos, especialmente pelo uso de solventes como D-limoneno e etanol. A análise termogravimétrica demonstrou que a amostra de poliestireno expandido, sem passar por solvente D-Limoneno apresenta alta estabilidade térmica, com degradação principal iniciando próximo a 298 °C e mínima perda de massa, enquanto amostras tratadas com o D-Limoneno exibiram múltiplas etapas de degradação e maior instabilidade térmica. As curvas de DSC confirmaram essas diferenças, revelando alterações nos perfis térmicos conforme o histórico de tratamento e presença de impurezas. O tratamento térmico realizado nos ensaios promoveu a fragilização estrutural do polímero, evidenciada pela antecipação dos eventos de degradação e aumento da complexidade térmica. O uso do D-limoneno como solvente verde apresenta vantagens relevantes em relação aos métodos tradicionais de reciclagem do EPS, que muitas vezes envolvem processos termoquímicos de alta energia ou uso de solventes tóxicos. Diferente desses métodos, o D-limoneno permite a dissolução seletiva do PS em temperatura ambiente ou moderada, preservando parte de sua estrutura e facilitando a recuperação podendo ser reutilizável. Além disso, por ser um composto natural, renovável e biodegradável, o D-limoneno reduz significativamente os impactos ambientais por promover a recuperação do polímero da embalagem. Portanto, os dados obtidos neste TCC sugerem que estratégias de reaproveitamento e reciclagem do poliestireno devem considerar cuidadosamente os processos de tratamento químicos aplicados, priorizando abordagens sustentáveis como o uso do D-limoneno, que permite preservar a integridade térmica do material e, consequentemente, ampliar sua vida útil em aplicações sustentáveis. |
| Abstract: | Polystyrene (PS) is a thermoplastic polymer widely used in various sectors, such as packaging, construction, and the food industry. Expanded polystyrene (EPS) is one of its most popular forms due to its lightness, compressive strength, and thermal insulation properties. However, its improper disposal poses a significant environmental challenge, given its slow degradation and the large volume it occupies in landfills. Therefore, this study investigates the feasibility of recovering PS from post-consumer EPS waste using D-limonene as a solvent. This compound, extracted from citrus peels, stands out for being renewable, biodegradable, and economically accessible. Two EPS samples from lunchboxes were used: one from unused packaging (clean) and another from discarded packaging (post-consumer).Both were solubilized separately in D-limonene, and the polymer mass was precipitated in ethanol, acting as a non-solvent, for polymer precipitation. The obtained samples were oven-dried under controlled heating and subsequently characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR - ATR), Thermogravimetry (TGA), and Differential Scanning Calorimetry (DSC) analyses. The materials recovered by precipitation were observed to have a rigid appearance, white coloration, and low residual odor. The final mass obtained suggests solvent retention. Based on the results, it is concluded that the thermal behavior of polystyrene is significantly affected by chemical treatments, especially the use of solvents such as D-limonene and ethanol. Thermogravimetric analysis demonstrated that the expanded polystyrene sample, not treated with D-Limonene solvent, exhibited high thermal stability, with primary degradation beginning near 298 °C and minimal mass loss, while samples treated with D-Limonene exhibited multiple degradation stages and greater thermal instability. DSC curves confirmed these differences, revealing changes in thermal profiles depending on the treatment history and the presence of impurities. The heat treatment performed in the tests promoted structural embrittlement of the polymer, evidenced by the anticipation of degradation events and increased thermal complexity. The use of D-limonene as a green solvent offers significant advantages over traditional EPS recycling methods, which often involves high-energy thermochemical processes or toxic solvents. Unlike these methods, Dlimonene allows for the selective dissolution of EPS at room or moderate temperatures, preserving part of its structure and facilitating recovery, allowing it to be reused. Furthermore, as a natural, renewable, and biodegradable compound, Dlimonene significantly reduces environmental impacts by promoting the recovery of the packaging polymer. Therefore, the data obtained in this thesis suggests that polystyrene reuse and recycling strategies should carefully consider the chemical treatment processes applied, prioritizing sustainable approaches such as the use of D-limonene, which preserves the material's thermal integrity and, consequently, extends its useful life in sustainable applications. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38565 |
| Aparece nas coleções: | PB - Química |
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