A reciclagem avançada de resíduos plásticos via pirólise como modelo de economia circular

Abstract

suas propriedades excepcionais. No entanto, os impactos desse material no ambiente são objeto de preocupação em diversas partes do planeta. Cerca de 10-20% do lixo gerado no Brasil corresponde aos resíduos plásticos e a sua gestão não dá conta da demanda por produtos feitos desse material. Toda resina reciclada no país é produzida por reciclagem mecânica. Apesar disso, essa rota apresenta certas restrições que são particulares a composição de cada material a ser reciclado. Nesse contexto, a reciclagem avançada via pirólise apresenta-se como alternativa de economia circular. Ela consiste na degradação térmica em atmosfera inerte, convertendo os resíduos plásticos em hidrocarbonetos líquidos, sólidos e gasosos, que podem ser aproveitados como matéria-prima em processos petroquímicos. O presente estudo avaliou um cenário onde o produto líquido desse processo pode ser utilizado como substituto da nafta petroquímica nas unidades produtoras de olefinas existentes no país. Para lidar com o alto teor de contaminantes, a premissa central utilizada foi analisar diferentes casos de diluição na matéria-prima convencional. Com base na literatura, também foram avaliados diferentes rendimentos de resíduos plásticos em óleo de pirólise. Os cenários de maior processamento de produto circular (20% na carga do cracker) apresentaram maior contribuição na reciclagem, entretanto, para baixas conversões em óleo (6%) necessitaria uma carga de resíduos plásticos superior ao que é gerado no país, necessitando uma conversão mínima em óleo para ser sustentável. O maior valor para substituição de matérias-primas, 8%, foi obtido com a maior conversão em cera, 93%. Para rendimento em óleo de 42%, estimou-se que, mesmo para um cenário de alta diluição carga no cracker (1%), teriam que ser instaladas pelo menos 10 plantas de pirólise - cada uma com capacidade para processar todos os resíduos plásticos gerados em Florianópolis. Para um fator de diluição de 20, seria possível chegar muito próximo do que é produzido hoje pela reciclagem mecânica. Entretanto, percebe-se que para atingir esse patamar, apenas diluir a corrente de óleo em nafta não basta e uma unidade de pré-tratamento é fundamental.

Plastic is a widely used material for a vast range of applications and this is due to its exceptional properties. Nonetheless, the environmental impacts of its use are a concern worldwide. Around 10-20% of the municipal solid waste in Brazil are mixed plastics and its management can't deal with the demand for products made of this material. All the recycled resins produced is produced through mechanical recycling in the country. Despite that, there are some restrictions related to the composition of each material that is recycled. In this context, advanced recycling via pyrolysis is an alternative. It consists in a thermal degradation at inert atmosphere, converting mixed plastic waste in hydrocarbon liquid, solids and gases that can be used as feedstock in petrochemical processes. The present study evaluates a scenario which the liquid fraction obtained in pyrolysis can be used as a naphtha substitute in the feed of olefins production units in Brazil. To deal with the high level of contaminants, the main assumption was to consider different cases of dilution on the conventional feedstock. Based on the literature available, different yields in pyrolysis oil were considered. The scenario in which 20% of the steam cracker feed is pyrolysis oil had more impact in recycling. Meantime with lower yields in oil (6%) would be needed more plastic waste that is being disposed, so it needs to consider some minimum yields to be sustainable. The maximum fossil feedstock substitution case was estimated at 8% with a 93% yield in waxes. In the 42-percent-yield-in-oil scenario, even with more dilution at the feed (1%), 10 pyrolysis units would be needed - each one with a capacity to process all plastic waste produced in Florianópolis. In the scenario with a dilution factor of 20, it was almost possible to reach the actual mechanical recycling capacity. However, to reach this level of circularity, dilution strategy is not enough, and a pre-treatment unit is essential.