PT2087030E - Processo e dispositivo de reciclagem de polímeros que contêm oxigénio - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO

"PROCESSO E DISPOSITIVO DE RECICLAGEM DE POLÍMEROS QUE CONTÊM OXIGÉNIO" A presente invenção refere-se a um processo de reacção de polímeros que contêm oxigénio de acordo com a reivindicação 1 e um dispositivo para execução do processo de acordo com a reivindicação 22. A invenção refere-se a um processo e um dispositivo de reciclagem de polímeros que contêm oxigénio por meio de reacção de polímeros que contêm oxigénio com hidróxido de metal alcalino, com formação de hidrogénio e carbonatos de metais alcalinos, destinando-se esta reacção ao tratamento e processamento dos polímeros bem como à obtenção de matérias-primas importantes. Os polímeros que contêm oxigénio feitos reagir podem ser sintéticos. Podem ser também polímeros naturais.

Os polímeros que contêm átomos de carbono, hidrogénio, e de oxigénio e eventualmente ainda outros átomos existem na natureza e encontram-se também como produtos sintéticos em múltiplas formas.

Numerosos artigos utilitários são feitos principalmente de plásticos, constituídos por estes polímeros, ou contêm estes pelo menos numa percentagem considerável. Os têxteis são feitos de fibras sintéticas, naturais ou regeneradas, isto é, são feitos destes polímeros. Os polímeros deste tipo encontram-se igualmente em matérias-primas renováveis. 2 É frequente deparar-se com o problema da eliminação destes polímeros ou do processamento destes polímeros para recuperação dos precursores constituintes destes polímeros. 0 modo mais simples de eliminação consiste na incineração destes polímeros ou armazenagem em aterros. Durante a incineração é possível aplicar a energia obtida, contudo os gases residuais representam um factor de poluição do meio ambiente e têm de ser tornados inofensivos mediante procedimentos em parte complicados e caros. Contudo não se consegue evitar completamente que uma parte dos gases, em especial o C02 extremamente gravoso para o clima, se escape para a atmosfera.

Os processos relativos à decomposição dos polímeros nos componentes individuais que os constituem produzem efectivamente a matérias-primas correspondentes mas que na maior parte das vezes não possuem a qualidade das matérias-primas originais, isto é, com o reprocessamento dos polímeros correspondentes são obtidos produtos de menor qualidade. Além disso, um processamento correspondente, por exemplo glicólise ou hidrólise é muito dispendioso em termos processuais.

Foram também já divulgados processos de eliminação de resíduos halogenados e/ou que contêm hidrocarbonetos, em especial plásticos como polietileno, polipropileno, etc. por meio da reacção em hidróxido fundido. Este processo descrito na EP 0 991 734 Bl desenrola-se a uma temperatura entre 580° e 900° C. Neste processo formam-se em primeiro lugar substâncias gasosas como hidrogénio e metano.

Durante a reacção descrita é também possível surgirem hidretos metálicos, o que complica o manuseamento do 3 processo. Além disso, a baixas temperaturas, a quantidade de hidrogénio situa-se abaixo do máximo atingível.

Na US PS 6 607 707 B2 é descrito um processo de geração de hidrogénio gasoso por meio da reacção de hidrocarbonetos ou compostos de hidrocarbonetos oxidados com um hidróxido de metal alcalino. De acordo com o processo descrito são feitas reagir substâncias de baixo peso molecular. Na descrição é evidente que são empregues apenas substâncias monoméricas, como metanol, etanol, formaldeído e semelhantes. De resto, o processo funciona de preferência em presença de água e catalisadores. Não são explicitados nesta publicação indicações de reciclagem dos polimeros do modo descrito pela presente invenção. Igualmente, alguém com formação ordinária na técnica não encontra indicações sobre um processo industrial, em especial a uma escala de produção continua.

Na US PS 3 252 773 é descrita a aplicação de gás em materiais que contêm carbono sob o efeito de vapor e oxigénio. Durante a reacção podem também encontrar-se hidróxidos de metais alcalinos.

No pedido de patente norte-americano US 2005/0163704 Al é descrita a reacção de vários compostos que contêm carbono, hidrogénio e oxigénio, isto é hidratos de carbono entre outros. Nesta reacção, a elaboração de hidrogénio gasoso encontra-se no cerne, contudo emprega-se igualmente água durante a reacção. Nesta publicação não se encontra descrito um processo tal como o divulgado pela presente invenção.

Embora sejam já conhecidos processos de preparação de gases que contêm hidrogénio a partir de polimeros que 4 contêm átomos de carbono, hidrogénio e de oxigénio existe ainda a necessidade de um processo aperfeiçoado, economicamente viável, que possibilite o processamento de um amplo espectro de polímeros e em especial que possa ser executado de modo contínuo e com reduzida produção de resíduos, que seja ecológico e eficiente em termos energéticos. 0 processo de reacção de polímeros que contêm oxigénio encontra-se definido na reivindicação 1 e o dispositivo para a realização do processo encontra-se definido na reivindicação 22. 0 objecto da invenção consiste assim na apresentação de um processo de preparação de hidrogénio e carbonatos de metais alcalinos por meio da reacção de polímero que contêm átomos de carbono, de hidrogénio e de oxigénio, bem como eventualmente outros átomos, com hidróxidos de metais alcalinos ecológico e energeticamente económico, que possibilita uma reacção a mais quantitativa possível do polímero em hidrogénio e carbonato de metal alcalino e sendo o gás formado constituído essencialmente apenas por hidrogénio que pode ser imediatamente aplicado de múltiplas formas, por exemplo em reacções químicas ou geração de energia, e em que o carbonato de metal alcalino obtido pode ser aplicado como matéria-prima industrial ou pode também ser reciclado no próprio processo, por exemplo por meio da reacção com Ca(OH)2, tornando ao hidróxido de metal alcalino original.

Um outro objecto da invenção consiste na apresentação de um processo que por um lado não produz gases poluentes e que fixa o carbono contido no polímero, que normalmente é 5 libertado para a atmosfera sob a forma de C02 na maioria dos processos conhecidos e contribui ainda, assim, para a redução do teor de C02 na atmosfera, consumindo menos energia do que a que produz, podendo, deste modo, ser também empregue na recuperação de calor.

Um outro objecto da presente invenção consiste na apresentação de um processo com flexibilidade no que respeita às condições de reacção e, no qual se podem ajustar as condições térmicas ao polimero utilizado.

Um outro objecto consiste na apresentação de um processo flexível relativamente às condições de reacção, em especial no que se refere à temperatura de reacção, de forma que a reacção possa ser efectuada com um polimero a diferentes velocidades e possa ser assim ajustado, por exemplo a processos de tratamento de resíduos contínuos. Este aspecto é especialmente significativo no caso de procedimentos contínuos, quando por exemplo deve ser processado muito menos material fornecido do que de momento.

Um outro objectivo da invenção consiste na apresentação de um dispositivo para a realização do processo descrito seguidamente.

Este objecto é atingido por meio de um processo para a reacção de polímeros que contêm oxigénio com formação de hidrogénio e carbonatos de metais alcalinos, caracterizado por se estabelecer contacto íntimo entre polímeros que contêm átomos de carbono, hidrogénio e oxigénio e eventualmente outros átomos com uma mistura fundida de hidróxido de metal alcalino e carbonato de metal alcalino, se efectuar a reacção evitando um contacto directo do 6 espaço interno do reactor utilizado sobre a mistura fundida com o oxigénio atmosférico, por se separar o hidrogénio formado, se cristalizar o carbonato de metal alcalino formado e se separar e se juntar na mistura reaccional, durante a reacção, pelo menos uma porção de hidróxido de metal alcalino e se mantém uma concentração de hidróxido de metal alcalino necessária para iniciar e manter a reacção com os polímeros. A disponibilização da quantidade de hidróxido de metal alcalino necessária pode ter lugar apresentando para a reacção uma quantidade de mistura fundida contendo pelo menos uma quantidade de hidróxido de metal alcalino e acrescentando a totalidade do polímero. É vantajoso empregar, neste caso, um excesso, isto é mais do que o necessário para a reacção estequiométrica, por exemplo pelo menos 10% em mole de hidróxido de metal alcalino. Porém, é utilizado de preferência um excesso, por exemplo 2, 3, 4 ou mesmo 10 vezes ou mais a quantidade necessária.

Uma outra possibilidade consiste em dosear posteriormente hidróxido de sódio durante a reacção.

De preferência, a reacção é efectuada sob fusão a uma temperatura constante e com uma composição constante, encontrando-se a temperatura e a composição a um ponto da linha liquidus do sistema. É vantajoso quando esta temperatura varia entre 1 e 10° C ao longo da linha liquidus.

De preferência os polímeros são empregues sob forma fragmentada. 7 É vantajoso trabalhar com um sistema com exclusão total do ar ambiente.

De preferência é empregue uma mistura fundida sob a forma de uma solução saturada de carbonato de metal alcalino em hidróxido de metal alcalino.

De preferência emprega-se hidróxido de sódio como hidróxido de metal alcalino e carbonato de sódio como carbonato de metal alcalino.

Numa outra forma de realização vantajosa emprega-se uma mistura fundida com composição eutética. É também possível empregar uma composição fundida próxima do eutético.

De preferência um ou outro componente fundido encontra-se a uma concentração superior até 0,5% em mole do que aquela que corresponde ao eutético.

Numa outra forma de realização vantajosa emprega-se uma mistura fundida na qual a percentagem de carbonato de sódio na mistura fundida constitui 6 a 40, de preferência 6 a 20, em especial 6 a 10% em mole. É vantajoso ajustar um gradiente térmico no reactor.

Numa outra forma de realização vantajosa do processo de acordo com a presente invenção efectua-se a adição do polímero que contêm oxigénio de forma temporizada, numa composição fundida, situada acima da linha liquidus, e a dosagem posterior de hidróxido de metal alcalino é iniciada apenas quando a composição fundida atinge a linha liquidus devido ao carbonato formado. 8

Durante a reacção, é também possível trazer a composição da mistura fundida por meio de uma adição maior de hidróxido de metal alcalino de novo para o nível acima da linha liquidus interrompendo então a adição de hidróxido de metal alcalino até se atingir de novo a linha liquidus. 0 processo de acordo com a presente invenção pode ser vantajosamente aplicado à reacção de polímeros e misturas de polímeros do grupo dos poliésteres, policarbonatos, poliéteres, poliacetais, resinas epoxi, polilactonas, polilactídeos, poliglicólidos, poliacrilatos, acetato de polivinilo, biopolímeros, madeira, celulose, lenhina, cutina e pectina.

Numa outra forma de realização do processo de acordo com a presente invenção são empregues polímeros que contêm ainda outros componentes, tais como fibras de reforço, agentes de carga, aditivos habituais ou que existem como colas.

Numa outra forma de realização do processo de acordo com a presente invenção, em especial no caso da utilização de polímeros, nos quais a proporção de átomos de oxigénio para átomos de carbono é inferior a 1, é introduzido o oxigénio necessário para a oxidação total dos átomos de carbono sob forma livre ou ligada na massa fundida, abaixo da superfície da massa fundida. Sob forma ligada, o oxigénio pode também ser adicionado em separado ou conjuntamente com as substâncias de partida acima da massa fundida. 0 oxigénio sob forma ligada pode ser vantajosamente introduzido, por exemplo sob a forma de ácido fórmico, ácido oxálico, dióxido de carbono, água. 9 0 processo é executado de preferência de forma contínua.

Um outro objecto da invenção consiste num aparelho para realização do processo presentemente descrito, caracterizado por um reactor (1) para receber os reagentes e para realização da reacção, um dispositivo (2) para dosagem da mistura fundida e dos polímeros, do hidróxido de metal alcalino doseado posteriormente, bem como eventualmente outros aditivos, um recipiente de armazenagem (5) para receber o hidróxido de metal alcalino bem como uma canalização de alimentação (4) do reactor, um recipiente de armazenagem (7) para receber o polímero e uma canalização de alimentação (6) do reactor, uma canalização de escoamento (8) para escoamento do hidrogénio formado, um dispositivo (9) de transporte do carbonato de metal alcalino cristalizado por um dreno (10) até um recipiente de armazenagem (11) destinado à recolha do carbonato de metal alcalino formado, bem como um dispositivo (12) para introdução de gás inerte nos recipientes de armazenagem (5) e (7), na canalização de admissão (4) e (6) bem como no espaço do reactor (3) sobre a mistura fundida.

Entre os recipientes de armazenagem 5 e 7 e as canalizações 4 e 6 é possível incorporar os dispositivos de transporte correspondentes, como parafusos de Arquimedes, doseadoras tipo estrela ou válvulas. O aparelho apresenta uma admissão 13 para eventual entrada de oxigénio sob forma livre ou ligada sob a superfície da mistura fundida.

Para introduzir gás inerte em canalizações e no espaço da reacção podem estar previstas outras canalizações (14a-e) . 10 A execução do processo de acordo com a presente invenção pode ser realizada num recipiente de reacção (reactor) resistente às condições de reacção relativamente à mistura reaccional, os materiais adequados neste caso são, em especial, aços inoxidáveis como Iconel. 0 reactor pode ser aquecido ou também arrefecido, sendo, por exemplo, adequada uma camisa dentro da qual passa um agente de aquecimento ou refrigerante. Contudo é também possivel regular a temperatura de outra forma, por exemplo por meio de aquecimento eléctrico ou por meio de um sistema de recuperação térmica, que dissipa o calor gerado pela reacção exotérmica sob a forma de energia útil. É especialmente vantajoso que o sistema de aquecimento ou refrigerante seja concebido de forma que seja gerado na mistura reaccional que se encontra no reactor um gradiente térmico contínuo ou faseado. A matéria-prima necessária para a reacção, nomeadamente os polímeros, o hidróxido de metal alcalino e, se necessário até o carbonato de metal alcalino, eventualmente aditivos ou também fracções fundida recuperadas podem ser doseadas para o reactor em separado, mas também conjuntamente numa proporção correspondente. Esta operação pode ocorrer a partir dos recipientes de armazenagem correspondentes, tendo-se especial cuidado para que dentro do espaço da reacção não exista oxigénio no espaço acima da superfície da mistura reaccional no início da reacção. Esta operação pode ocorrer, por exemplo, procedendo-se à limpeza do espaço da reacção antes do inicio da reacção, por meio da introdução de um gás inerte isento de oxigénio e ainda limpando-se o reactor e as canalizações com gás inerte. Os 11 reactores são depois adequadamente isolados da atmosfera ou impede-se a eventual entrada de ar com gás inerte.

Durante a reacção deve-se ter o cuidado de estabelecer um contacto intimo entre o polímero e a mistura fundida. É vantajoso quando o polímero apresenta uma superfície de contacto o maior possível, o que pode ocorrer mediante a fragmentação correspondente do artigo de polímero.

Adequadamente, agita-se de modo suficiente durante a reacção. Contudo é também possível proporcionar um contacto íntimo, por exemplo por meio de circulação da massa fundida. Para uma boa mistura podem igualmente ser empregues misturadores estáticos.

Os polímeros podem ser introduzidos nas mais variadas formas, por exemplo sob a forma de granulado, pellets, material fragmentado, como por exemplo material picado ou mesmo em pó. É também possível a introdução do polímero em recipientes na massa fundida, apresentando o recipiente aberturas que permitam a entrada da massa fundida no interior do recipiente, por exemplo em cestos de arame fechados. Deste modo é possível manter componentes, como por exemplo metais ou outros materiais que não participam na reacção, dentro do recipiente, de forma a não se misturarem juntamente com a massa fundida, ao carbonato de metal alcalino que assenta. É também vantajoso no caso dos polímeros com espessura maior que a massa fundida, para que estes não afundem demasiado rápido, mantendo-se na zona de reacção superior até estar completa a reacção.

Assim, manter o recipiente da reacção e o espaço no reactor acima da superfície em fusão livre de oxigénio é 12 indicado para evitar a formação de uma mistura gasosa de oxigénio e hidrogénio e obter como produto um hidrogénio o mais puro possível.

No caso de o próprio polímero não apresentar átomos de oxigénio suficientes para se obter uma conversão integral do carbono nos polímeros em dióxido de carbono e portanto em carbonato de sódio, poderá ser necessário introduzir oxigénio no sistema, em especial no caso de polímeros em que a proporção de oxigénio para carbono for inferior a 1. Esta situação pode dar-se sob a forma de oxigénio livre ou mesmo sob a forma de oxigénio em forma ligada, isto é por meio de adição de compostos que proporcionam o oxigénio correspondente para a oxidação. A adição de oxigénio livre é efectuada sob a superfície da massa fundida e a adição do oxigénio ligado é efectuada sob ou sobre a superfície da massa fundida. 0 reactor possui ainda as canalizações correspondentes (4), (6) através das quais o polímero e os outros componentes individuais do sistema de reacção podem ser adicionados. Serão convenientes outras canalizações (14a-e) para introdução de gás inerte. 0 reactor é ainda equipado com sensores para todos os parâmetros operacionais, em especial a temperatura e contém canalizações para admissão de componentes abaixo da superfície da massa fundida.

Além disso, existe ainda uma descarga para escoamento do hidrogénio formado bem como drenos para drenar o carbonato de sódio formado durante a reacção e separado. 13

No caso de um procedimento em que a espessura da massa fundida é inferior ao carbonato de sódio formado, o carbonato de sódio é eliminado da parte inferior do reactor de forma faseada ou continua. No caso de sistemas em que a espessura da massa fundida é superior à do carbonato de sódio formado, o carbonato de sódio acumula-se à superfície da massa fundida e é retirado do sistema pelas saídas correspondentes.

Na figura 1 encontra-se representado um diagrama de fases de carbonato de sódio e hidróxido de sódio como exemplo de um sistema carbonato de metal alcalino hidróxido de sódio. No caso de um processamento directamente na linha liquidus existe uma solução saturada. A formação de carbonato de sódio na linha liquidus empobrece o sistema em hidróxido de sódio, isto é, a quantidade de solução saturada diminui em caso de uma composição constante e pode ser novamente trazida ao estado original por meio de adição a posteriori.

Com a elevação do teor de hidróxido de sódio do sistema a temperatura constante num ponto acima da linha liquidus é possível atingir o nível das soluções insaturadas. No decurso da reacção atinge-se porém, da direita para a esquerda devido à diminuição de Na2C03 na massa fundida, a linha liquidus a partir da qual o Na2C03 pode cristalizar e será então necessário acrescentar mais hidróxido de sódio.

Para sistemas de outros carbonatos de metais alcalinos e hidróxidos de metais alcalinos aplicam-se proporções idênticas, como indicado no caso do sistema de hidróxido de sódio carbonato de sódio. 14 É evidente que, por exemplo por meio da utilização de misturas de hidróxidos de metais alcalinos, carbonatos de metais alcalinos ou também adjuvantes como sais ou óxidos podem ser atingidas de modo análogo proporções semelhantes com as linhas liquidus ou superfície liquidus correspondentes no caso de sistemas ternários ou multicomponentes superiores.

No caso do processamento, por exemplo, de materiais compósitos reforçados com fibra de vidro verifica-se igualmente, durante a reacção, uma modificação, isto é deslocamentos no diagrama de fases. As condições correspondentes, isto é a existência de uma linha liquidus correspondente e pontos adequados, nos quais ocorre uma separação do carbonato de metal alcalino, podem ser averiguadas por meio de algumas experiências preliminares ao alcance do técnico médio. É possível, por exemplo, dar-se até uma alteração da razão de densidade durante o processamento de polímeros reforçados com fibras com a introdução de óxido de alumínio, óxido de silício e óxido de boro, de forma que a massa fundida apresente uma densidade maior do que o carbonato de metal alcalino formado. Num caso destes, é evidente que se dá uma separação do carbonato de metal alcalino à superfície da massa fundida.

Tal como se percebe pelo diagrama de fases hidróxido de sódio/carbonato de sódio, no processo de acordo com a presente invenção é possível trabalhar a diferentes temperaturas e diferentes composições da massa fundida correspondentes à linha liquidus. Deste modo há um meio de atingir níveis térmicos superiores através do aumento do 15 teor de carbonato de sódio na massa fundida e, deste modo aumentar a velocidade de reacção com um determinado polímero.

Deste modo possui-se igualmente um meio de processamento a latas temperaturas de um plástico especial, que seja difícil de reciclar a baixa temperatura. A execução do processo de acordo com a presente invenção pode ser feita com um aparelho tal como representado na figura 2. A invenção é esclarecida mais detalhadamente por meio dos exemplos seguintes:

Exemplo 1

Num reactor agitado de aço inoxidável com aquecimento introduzem-se carbonato de sódio sólido (Na2C03) e hidróxido de sódio sólido (NaOH) numa proporção molar de 1 : 8 e aquece-se com agitação até se obter uma massa fundida homogénea. A massa fundida é então levada a uma temperatura de 352° C, correspondente à temperatura liquidus determinada experimentalmente para esta mistura e é mantida o mais próximo possível desta temperatura, isto é quando muito apenas ligeiramente acima desta temperatura.

De uma câmara de armazenagem situada na parte superior do reactor adicionam-se partículas fragmentadas de tereftalato de polietileno de garrafas usadas por porções que são fundidas com agitação rápida. Deste modo proporciona-se um bom contacto das partículas com a massa fundida. 16 0 ar nos reservatórios utilizados é previamente expulso com gás inerte para, deste modo, se excluir ao máximo o oxigénio. 0 espaço do reactor acima da massa fundida é também ocupado com uma atmosfera de gás inerte o mais isenta de oxigénio possível. A adição de gás inerte é então estabilizada após o início da reacção propriamente dita e da libertação do hidrogénio. 0 hidrogénio libertado durante a reacção é removido através de um tubo separado. A formação de carbonato de sódio consome hidróxido de sódio até a reacção parar. Uma vez que a massa fundida é saturada com Na2C03, o carbonato de sódio formado durante a reacção precipita na parte inferior do reactor, onde não é agitado, sob a forma de precipitado cristalino. A composição fundida mantém-se constante enquanto a quantidade fundida diminui. Uma vez concluída a reacção, o carbonato de sódio cristalizado e a massa fundida de hidróxido de sódio/carbonato de sódio residual sobreposta estão separados.

Exemplo 2

Num reactor com agitação, tal como utilizado no exemplo 1, misturam-se carbonato de sódio sólido e hidróxido de sódio sólido numa proporção molar de 1 : 4 e aquece-se até existir uma massa fundida homogénea. A mistura é ajustada a uma temperatura de 432° C, esta temperatura corresponde ao ponto liquidus determinado experimentalmente desta composição. Durante a reacção a massa fundida é mantida imediatamente acima desta temperatura com a máxima exactidão possível. 17

Da câmara de armazenagem, sob gás inerte, adiciona-se uma porção de fragmentos de tereftalato de polietileno sólido de garrafas velhas e NaOH granulado sólido numa proporção de peso de 1 : 4, por porções e sob agitação rápida.

Durante o inicio da reacção mantém-se sobre a massa fundida uma atmosfera de gás inerte constante, contudo a introdução de gás inerte é estabilizada assim que a reacção decorre. Na sequência das adições constantes de NaOH granulado sólido em conjunto com fragmentos de PET sólido, a composição fundida e os volumes fundidos permanecem constantes enquanto o volume de Na2C03 diminui. 0 carbonato de sódio formado durante a reacção é descarregado a intervalos, mantendo-se a quantidade de carbonato de sódio retirada e a quantidade de fragmentos de PET e NaOH introduzida tão equilibrada que o nivel de enchimento do reactor permanece quase constante.

Uma comparação das velocidades de reacção do exemplo 1 e 2 revela que a velocidade de reacção do exemplo 2 é aproximadamente um sétimo da do exemplo 1.

Exemplo 3

Num reactor idêntico ao utilizado nos exemplos 1 e 2 procede-se à introdução das substâncias de partida: fragmentos de tereftalato de polietileno e hidróxido de sódio a partir de câmaras de armazenagem separadas. Neste caso ambas as correntes de material são pré-aquecidas cada uma em si. 0 NaOH é pré-aquecido até acima do respectivo ponto de fusão de forma a poder ser acrescentado na sua forma liquida. 18

Numa variante, as substâncias de partida são introduzidas no reactor sobre a superfície da mistura reaccional de forma a cairem livremente na mistura reaccional.

Numa outra variante, ambas as correntes são introduzidas sob a superfície da mistura fundida, directamente para a massa fundida. A cristalização e depósito do carbonato de sódio formado são acelerados por meio da aplicação de um gradiente térmico no reactor. Então, a parte inferior da massa fundida é mantida a uma temperatura de 320° C, a parte superior é mantida a uma temperatura de 500° C. A aplicação do carbonato de sódio formado é efectuada com ajuda de um parafuso de Arquimedes.

Exemplo 4

Carbonato de sódio em pó e granulado fino de hidróxido de sódio são misturados entre si numa proporção molar de 6 : 94, correspondendo à composição eutética e ainda com o ponto de fusão mais baixo do sistema. Adiciona-se à quantidade uma substância residual finamente moída de um material compósito da indústria da construção civil, consistindo em 95% em peso de polímeros reforçados com fibra de vidro, com uma percentagem de polímero de cerca de 75% em peso.

As fracções restantes são preponderantemente madeira e tinta.

Os materiais são bem misturados e são aquecidos num reactor com aquecimento, a uma velocidade de aquecimento de cerca de 100° C por hora, lentamente, até à temperatura 19 final de 580° C. Assim que se formar uma massa fundida no reactor (temperatura medida = 285° C), dá-se inicio à reacção com libertação de gás. O gás formado é eliminado por um tubo exaustor, consiste em hidrogénio.

Durante a fase de arranque, o reactor é mantido sob atmosfera de gás inerte.

Com o progresso da reacção forma-se, devido aos componentes de fibras de vidro dissolvidos, como por exemplo AI2O3, SÍO2, MgO e B2O3 um sistema multicomponente complexo com composição variável. Pontos de fusão, linhas liquidus e outras propriedades físicas são assim desviados relativamente ao ponto de fusão e outras propriedades físicas do sistema binário Na2C03-Na0H.

Com esta reacção separa-se o carbonato de sódio formado da superfície da massa fundida, uma vez que a massa fundida atingiu uma densidade mais elevada do que a do carbonato de sódio, devido aos componentes pesados inorgânicos específicos do material compósito. O carbonato de sódio que se acumula acima da massa fundida é retirado a intervalos.

De resto constituem objecto da presente invenção as noções divulgadas nas reivindicações 1 a 24. 20

REFERÊNCIAS CITADAS NA DESCRIÇÃO

Esta lista das referências citadas pelo requerente serve apenas para conveniência do leitor e não faz parte do documento da patente europeia. Apesar da compilação cuidadosa das referências, os erros ou as omissões não podem ser excluídos e o EPO rejeita toda a responsabilidade a este respeito.

Documentos de patente citados na descrição • EP 0991734 Bl [0008] • US PS6607707 B2 [0010] • US PS3252773 A [0012] • US 20050163704A1 [0013]

Claims (24)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Processo de reacção de polímeros que contêm oxigénio com formação de hidrogénio e carbonatos de metais alcalinos, caracterizado por se pôr em contacto próximo polímeros que contêm átomos de carbono, de hidrogénio e de oxigénio e eventualmente outros átomos, com uma mistura fundida de hidróxido de metal alcalino e carbonato de metal alcalino, se realizar a reacção evitando o contacto directo do espaço interior do reactor utilizado, sobre a mistura fundida, com o oxigénio atmosférico. se separar o hidrogénio formado e se cristalizar o carbonato de metal alcalino formado, se separar e existir na mistura reaccional durante a reacção pelo menos uma porção de hidróxido de metal alcalino e se manter uma concentração de hidróxido de metal alcalino necessária para o início e continuação da reacção exotérmica de hidróxido de metal alcalino com os polímeros que contêm oxigénio.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por existir um excesso de massa fundida, de forma que se encontre um excedente de hidróxido de metal alcalino relativamente ao polímero.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se adicionar hidróxido de metal alcalino.

4. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a reacção ser efectuada numa massa fundida a uma temperatura constante e com uma composição constante, 2 encontrando-se a temperatura e a composição a um ponto da linha liquidus do sistema.

5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por esta temperatura de reacção variar entre 1 e 10° C ao longo da linha liquidus.

6. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por se empregar os polímeros sob forma fragmentada.

7. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por se trabalhar com um sistema estanque ao ar ambiente.

8. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por se empregar uma mistura fundida sob a forma de uma solução saturada de carbonato de metal alcalino em hidróxido de metal alcalino.

9. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por se empregar hidróxido de sódio como hidróxido de metal alcalino e carbonato de sódio como hidróxido de metal alcalino.

10. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por se empregar uma mistura fundida com composição eutética.

11. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por se empregar uma composição fundida situada próximo do eutético. 3

12. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por um ou o outro componente se encontrar na massa fundida numa concentração que é superior até 0,5% em mole do que aquela que corresponde ao eutético.

13. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por se empregar uma mistura fundida na qual a percentagem de carbonato de sódio na mistura fundida constitui 6 a 40, de preferência 6 a 20, em especial 6 a 10% em mole.

14. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado por se ajustar um gradiente térmico no reactor.

15. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se efectuar a adição do polímero de forma temporizada a uma composição fundida, situada acima da linha liquidus, e a adição posterior de hidróxido de metal alcalino ser iniciada apenas quando a massa fundida atingir a linha liquidus devido ao carbonato formado.

16. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se deslocar a reacção da composição da mistura fundida por meio de uma adição maior de hidróxido de metal alcalino a um nível acima da linha liquidus e/ou manter temporariamente a este nível e se interromper a adição de hidróxido de metal alcalino até se atingir novamente a linha solidus/liquidus. 4

17. Processo de acordo com pelo menos uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado por se empregar na reacção polímeros ou misturas de polímeros do grupo dos poliésteres, policarbonatos, poliéteres, poliacetais, resinas epoxi, polilactonas, polilactídeos, poliglicólidos, poliacrilatos, acetato de polivinilo, biopolímeros, madeira, celulose, lenhina, cutina e pectina.

18. Processo de acordo com pelo menos uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado por se empregar polímeros que contêm ainda outros componentes, tais como fibras de reforço, agentes de carga, aditivos habituais ou que existem como aglutinantes.

19. Processo de acordo com pelo menos uma das reivindicações 1 a 18, caracterizado por se adicionar oxigénio sob forma livre ou ligada à massa fundida, em especial no caso de polímeros em que a proporção de átomos de oxigénio para átomos de carbono é inferior a 1 e é necessário oxigénio para uma oxidação integral dos átomos de carbono, sendo o oxigénio sob forma livre introduzido sob a superfície da massa fundida e o oxigénio sob forma ligada introduzido sobre ou sob a superfície da massa fundida.

20. Processo de acordo com a reivindicação 19, caracterizado por se introduzir o oxigénio ligado sob a forma de ácido fórmico, ácido oxálico, água ou dióxido de carbono. 5

21. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 20, caracterizado por se realizar o processo de modo continuo.

22. Dispositivo para a realização do processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 21, caracterizado por o dispositivo incluir um reactor (1) para recolher os componentes da reacção e para a realização da reacção, bem como um dispositivo (2) de mistura ou doseamento dos reagentes, um reservatório (5) para recolha do hidróxido de metal alcalino bem como uma canalização (4) para introduzir o hidróxido de metal alcalino no reactor, um reservatório (7) para recolha do polímero e uma canalização (6) para introduzir o polímero no reactor, uma canalização (8) para eliminação do hidrogénio formado, um dispositivo (9) para transporte do carbonato de metal alcalino formado através de uma canalização (10) para um reservatório (11), um dispositivo (12) bem como canalizações (14a - e) para a introdução de gás inerte com o objectivo de expulsar o oxigénio para fora do espaço (3) no reactor sobre a superfície da massa fundida e reservatórios 5 e 7 bem como respectivas canalizações 4 e 6.

23. Dispositivo de acordo com a reivindicação 22, caracterizada por o reactor estar equipado com um sistema combinado de aquecimento e refrigeração accionado por meio de meios permutadores de calor ou dispositivos eléctricos e adequado para a recuperação de calor. 6

24. Dispositivo de acordo com as reivindicações 22 ou 23, caracterizado por o reactor apresentar uma admissão 13 para introdução de oxigénio livre ou ligado sob a superfície da massa fundida (3). 1/2 T°C co ui <J) 03 (0 o o o o o o o o O o o o o o o o o o o o o Fracção molar NaOH

O <0 2/2