WO2021119775A1 - Processo de reciclagem de embalagens poliméricas laminadas compreendendo alumínio - Google Patents

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WO2021119775A1
WO2021119775A1 PCT/BR2020/050493 BR2020050493W WO2021119775A1 WO 2021119775 A1 WO2021119775 A1 WO 2021119775A1 BR 2020050493 W BR2020050493 W BR 2020050493W WO 2021119775 A1 WO2021119775 A1 WO 2021119775A1
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Edson JOAQUIM ANTUNES QUEVEDO
Henrique SILVA DE ARAUJO
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Joaquim Antunes Quevedo Edson
Silva De Araujo Henrique
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Definitions

  • the present invention is contained in the field of application of recycling processes, more precisely in the field of recycling processes for laminated polymeric packaging.
  • the recycling process presented in the invention stands out from its counterparts for using the selective dissolution process of laminated polymeric packaging comprising aluminum complemented by a combination of process parameters and steps that aim to accelerate and optimize the dissolution process and guarantee the purity and yield of the products obtained according to the process described herein.
  • the document FR2711079A1 discloses a method of recycling plastics in order to obtain thin polymeric blocks.
  • the plastic to be recycled is dissolved in a solvent to form a paste with high viscosity, being subsequently heated through an apparatus transmitting ultrasonic waves.
  • the generated bubbles are removed from the system by applying a pressure of 10 Bar by a press.
  • the technology described in this prior art document is not applicable to the recycling of laminated polymeric packages comprising aluminum because it has a melting step and uses solvents that increase the viscosity of plastics.
  • the method described does not even have a polymer separation step, regardless of their physical and/or chemical properties. Additionally, this prior art document does not propose a set of process parameters and complementary steps that favor reduced process time and increased efficiency/purity and also does not comprise means for selective dissolution of metals such as aluminum, an important aspect for the recycling of laminated polymeric packages comprising aluminum.
  • the document PI0706115-3 describes a method of recycling multilayer packaging comprising plastic materials and aluminum, which comprises steps of immersion of multilayer packaging in an alkaline solution based on NaOH, separation, removal and treatment of plastic layers, dissolution selective aluminum into metallic ions, precipitation of the latter and filtration.
  • the removal of plastic layers is described as being performed manually and without the use of devices to increase efficiency, compromising its efficiency and increasing process time. This technology, still, does not present technical solutions that allow the separation of a mixture of different polymers.
  • the document WO2016176752A1 discloses a recycling process for plastic packaging comprising aluminum, comprising a fragmentation step for formation of chopped blades. The latter are subjected to a chemical separation step using formic acid in order to segregate the plastic sheets from the metal sheets. The separated materials are washed, and the aluminum oxide present in paper fibers obtained in the process is incinerated.
  • the technology described in this prior art document also does not use a set of process parameters and combined steps that favor the fast and efficient selective dissolution of aluminum and high purity in the recycled end products.
  • This document also does not disclose a process for selectively dissolving aluminum which, in this case, is removed through incineration. Thus, the separation efficiency is lower when compared to technologies that use a combination of process and steps that accelerate and optimize the selective dissolution of aluminum and that aim at high yield and purity in recycled final products.
  • the document US2006267228 refers to a process of reuse of plastic materials and papers rejected in recycling and its resulting product. More specifically, said process comprises preliminary preparation steps of said recyclable materials, crushing, washing, drying and processing.
  • the technology described in this American document uses conventional recycling process steps without, however, comprising a selective metal dissolution step. Consequently, said process is not functional for recycling laminated polymeric packages comprising aluminum. Additionally, the document US2006267228 does not propose the use of process parameters and combined steps that favor a reduction in process time and an increase in efficiency.
  • the technologies of the prior art refer to processes and methods of recycling plastic materials (polymers) laminated comprising aluminum through polymer-metal separation techniques.
  • chemical routes are known, such as selective dissolution using alkaline solutions or the addition of chemical substances that favor the segregation of the polymer in relation to the aluminum layer.
  • These routes are too time-consuming and have low efficiency in recycling laminated polymeric packages comprising aluminum.
  • no technologies were found that use a combination of process parameters and steps in order to favor, in less time and greater efficiency, the selective dissolution of aluminum and the effective recycling of the products involved.
  • existing technologies also do not have steps that favor the effective cleaning of materials subjected to recycling, affecting their purity and yield.
  • the present invention aims to provide a recycling process for laminated polymeric packaging comprising aluminum.
  • Said process presents as a differential a fast and efficient step of selective dissolution of aluminum present between the polymeric layers.
  • the brevity and efficiency of this step is due to the combination of process parameters and complementary steps that, when combined, favor said result.
  • parameters such as temperature adjustment and steps comprising the application of a volume-limiting screen and application of ultrasound significantly accelerate and optimize the selective aluminum dissolution step when combined with each other and with the other parameters and steps of the process, being essential for purposes of the present invention.
  • Said step being efficient due to this combination of process parameters and complementary steps, favors, along with the steps of mechanical disaggregation, gravitational separation and pelletization, final products with greater purity and yield, being also essential for the purposes of the present invention.
  • the present invention relates to a RECYCLING PROCESS OF LAMINATED POLYMERIC PACKAGING COMPRISING ALUMINUM, wherein said packages comprise a plurality of polymeric layers comprising polyethylene, polypropylene and, optionally, ethylene polyterephthalate, regardless of quantity or combination between them.
  • Said process comprises the following steps: crushing and preliminary washing of laminated polymeric packages comprising aluminum, forming crushed laminated polymeric packages; transferring the crushed laminated polymeric packages to a reactor; application of a volume-limiting shield in the reactor; immersion of said crushed laminated polymeric packages in an aqueous alkaline solution, forming a first solution; first solution temperature adjustment; selective aluminum dissolution reaction in the first solution, forming a second solution comprising polyethylene, polypropylene and, when applicable, polyethylene terephthalate fragments; draining the second solution from the reactor, so that the fragments are retained at the bottom of the reactor; removal of fragments from the reactor and cleaning of said fragments; mechanical disaggregation of the fragments, forming disaggregated fragments; decontamination of the disaggregated fragments, obtaining clean fragments based on polyethylene, polypropylene and, when applicable, ethylene polyterephthalate; transferring said clean fragments to a water tank for gravitational separation, when said clean fragments comprise ethylene polyterephthal
  • this patent application RECYCLING PROCESS OF LAMINATED POLYMER PACKAGING COMPRISING ALUMINUM, presents a process aimed at recycling laminated polymeric packaging comprising aluminum and a plurality of polymeric layers that comprise polyethylene, polypropylene and, optionally, ethylene polyterephthalate, regardless of the amount or combination between them.
  • Said aluminum is in the form of an aluminum-based metallization layer (m) or in the form of an aluminum foil (ALU).
  • the "aluminum-based metallization layer” is understood to be that formed from deposition processes on the polymeric layers comprised in said packages.
  • aluminium foil is understood to be a pure aluminum foil laminated together with said polymeric layers.
  • polyethylene PE
  • polypropylene PP, OPP or BOPP
  • PET ethylene polyterephthalate
  • Said polypropylene is selected from the group comprising oriented polypropylene (OPP), biaxially oriented polypropylene (BOPP) and polypropylene (PP), without, however, being limited to these types of polypropylene.
  • step (j) draining the second solution from the reactor, so that the fragments from step (i) are retained at the bottom of the reactor;
  • step (L) mechanical disaggregation of the fragments from step (k), forming disaggregated fragments
  • step (o) drying of the clean fragments obtained according to step (m) or according to step (n), obtaining recycled polyethylene, polypropylene and, when applicable, ethylene polyterephthalate fragments;
  • Said laminated polymeric packages mentioned in step (a) are present in quantities of up to 80% of the volumetric capacity of the reactor.
  • the amount of aluminum comprises the range between 0.01% and up to 40% (mass/mass).
  • Step (a) for crushing and washing is carried out using devices selected from the group comprising shredders, crushers, knife mills, rotary mills and plastic sprayers, without, however, being limited to these types of devices.
  • the laminated polymer packages involved in step (a) can be wet or dry crushed. After being crushed and washed as described, the laminated polymeric packages comprising aluminum are transformed into crushed laminated polymeric packages, the latter being preferred for purposes of the present invention.
  • crushed laminated polymeric packages can comprise particles and/or fragments in any shape and have dimensions between 50 microns and 5 cm.
  • the process described herein is not limited only to crushed laminated polymeric packages, it may involve laminated polymeric packages that are not crushed and washed according to step (a).
  • the yield of the process described herein will be greater for crushed laminated polymeric packages when compared to non-crushed laminated polymeric packages.
  • the laminated polymeric packages comprising aluminum, crushed or not, can come from industrial waste packages or consumer feet. In the case of consumer packaging, the washing step is more relevant for removing food residues, grease and various organic materials that eventually adhere to the surfaces.
  • the crushed laminated polymer packages are transferred to the reactor, as described in step (b) of the process described herein, object of the present invention.
  • crushed laminated polymer packages are added in up to 80% of the maximum volume of said reactor, so that there is a remaining volume of at least 20% of the maximum volume of said reactor, to release gases generated in the selective dissolution step aluminum and for locking the volume-limiting bulkhead, better described below.
  • a volume limiting shield is positioned in the upper portion of the reactor, that is, above the volume filled by the crushed laminated polymeric packages. During the positioning of said shield, it is locked in order to prevent the overflow of the internal contents of the reactor to the external environment.
  • the volume limiting screen comprises a perforated plate, a wire mesh or a plastic mesh.
  • said bulkhead also allows the passage of the generated gases, as it comprises openings whose sizes vary up to 0.1 cm.
  • said shield comprises openings whose sizes vary up to 250 microns, especially for crushed laminated polymeric packages that have previously been crushed using plastic spray devices.
  • Step (d) is optional for the purposes of the present invention and consists of applying a vacuum in the reactor for the purpose of suctioning bubbles and gases generated in the selective aluminum dissolution step described below.
  • the vacuum pressure comprises values between 100 and 630 mmHg, preferably between 400 and 500 mmHg.
  • Said gases generated in the aluminum selective dissolution step comprise combustible properties, that is, they are of industrial and commercial interest. In this context, the applied vacuum recovers said gases, being later stored and transported. Said gases preferably comprise hydrogen gas.
  • the vacuum applied in step (d) cooperates with the application of ultrasound described below, as it also helps to increase the escape velocity of the gases generated in the selective aluminum dissolution reaction. This cooperation speeds up the process and increases its efficiency.
  • the application of vacuum at this stage of the process comprises three main advantages: it minimizes the risk of inhaling asphyxiating gases such as hydrogen, preventing fatal accidents; minimizes the risk of fire during the formation of gases in the aluminum selective dissolution step, especially when said gases comprise hydrogen, a combustible gas; and accelerates the de-gasification process, accelerating said selective dissolution step.
  • the reactor consists of an open system or is not capable of working under vacuum
  • one of the modalities of the present invention comprises the application of exhaustion in place of the application of vacuum, also allowing the suction of the generated gases.
  • step (e) the aqueous alkaline solution is added to the reactor comprising the crushed laminated polymeric packages.
  • the addition is carried out through pumping, pressure differential (vacuum) or gravity up to the level of the volume limiting bulkhead, completing up to 90 to 100% of the total reactor volume, in order to ensure the complete immersion of the crushed laminated polymer packages.
  • the reactor comprises a volume between 100L and 50,000L, preferably between 2000L and 35,000L.
  • the aqueous alkaline solution comprises a strong base in concentrations between 1 and 50% (by mass/volume), preferably between 2.0 and 12.5% (by mass/volume).
  • the strong base is selected from the group comprising alkali metal hydroxides and alkaline earth metal hydroxides, preferably alkali metal hydroxides, without, however, being limited to these types of hydroxides.
  • Alkali metal hydroxides are selected from the group comprising lithium hydroxide (LiOH), sodium hydroxide (NaOH) and potassium hydroxide (KOH), preferably sodium hydroxide (NaOH) without, however, if limit these types of alkali metal hydroxides.
  • alkaline earth metal hydroxides these are selected from the group comprising calcium hydroxide Ca(OH)2, magnesium hydroxide Mg(OH)2 and barium hydroxide Ba(OH)2, preferably calcium hydroxide without , however, be limited to these types of alkaline earth metal hydroxides.
  • the amount of strong base comprises the range between 1.0 and 5.0 kg, preferably between 1.5 and 3.0 kg.
  • Step (f) is optional for the purposes of the present invention and consists of stirring the first solution in a rotation range comprising the range between 10 and 500 RPM, preferably between 100 and 300RPM.
  • object of the present invention comprises a subsequent step of mechanical disaggregation, the use of agitation in this step is not mandatory.
  • agitation is recommended, as it also provides a preliminary mechanical disaggregation of the crushed laminated polymeric packages, an increase in the homogeneity of the first solution, considered heterogeneous due to the fact that comprising a liquid phase (aqueous alkaline solution) and a solid phase (milled laminated polymeric packages), a reduction in processing time and, mainly, an increase in the purity of the final product.
  • the use of agitation also eliminates possible gas bubbles formed on the surface of the crushed laminated polymeric packages, allowing the complete and effective separation of the polymeric layers present in the crushed laminated polymeric packages, which also favors the high quality and purity of the final product.
  • Step (g) is also optional for the purposes of the present invention and consists of applying ultrasound in the first solution. More specifically, ultrasound refers to the application of sound waves that transmit energy to the first solution, being performed through a sonicator present in said reactor, in order to accelerate the movement and collision of the molecules of the first solution and release the gases generated in this step, reducing the process time. In view of the description of the ultrasound application step, this is one of the steps that also contributes, in combination with the volume-limiting bulkhead application step, with the process parameters and steps described below, to the differential of invention in the context of accelerating and optimizing the aluminum dissolution step.
  • step (h) In the case of the selective dissolution reaction of aluminum, this is exothermic, that is, it presents heat release and, consequently, an increase in temperature.
  • step (h) and considering packaging polymeric laminate comprising crushed aluminum in the form of aluminum foil, the temperature is adjusted to between 35 and 90 Q C, preferably between 75 and Q 85 C.
  • step (h) and considering packaging polymeric laminate comprising crushed aluminum in the form of aluminum foil, the temperature is adjusted to between 35 and 95 Q C, preferably between 75 and 90 ° C.
  • Laminated polymeric packaging comprising aluminum in the form of aluminum-based metallization layer have a low amount of aluminum and, therefore, when subjected to said reaction, they release less amount of heat when compared to laminated polymeric packages comprising aluminum in the form of aluminum foil. Consequently, the temperature range used in the temperature adjustment for laminated polymeric shredded packages comprising aluminum in the form of aluminum foil has lower values, also for cooling purposes. In view of the description of the temperature adjustment, this consists of a process parameter that also contributes, in combination with the steps of applying the volume limiting screen and applying ultrasound, and with the process parameters and steps described below, for the differential of the invention in the context of accelerating and optimizing the aluminum dissolution step.
  • step (i) the process parameters selected for vacuum (when used), agitation (when used), ultrasound (when used) and temperature are maintained in step (i) for the purpose of carrying out the reaction of selective dissolution of aluminum present in crushed laminated polymeric packaging. Still regarding step (i), the process parameters are monitored in order to maintain stability at the selected values during the reaction, which proceeds until complete dissolution of the aluminum. The complete selective dissolution of aluminum is verified by observing the physical aspect of said packages and by the interruption of the release of gases in the reactor.
  • the selective aluminum dissolution time ranges between 30 minutes and 6 hours.
  • the said time band is one of the main differentials of the invention, being fast and efficient in the face of prolonged times of selective aluminum dissolution in state-of-the-art recycling processes.
  • the brevity and efficiency of this step is due to the combination of the process parameters described and the differential steps highlighted.
  • the temperature adjustment, the application of the volume limiting screen and the application of ultrasound are the ones that present the greatest technical effects in the fast and efficient selective dissolution of aluminum in step (i).
  • step (i) is one of the differentials of the present invention in the context of purity of said products finals.
  • step (i) the selective dissolution of aluminum occurs so that the alkaline solution digests said aluminum, through the possible chemical equations described below.
  • Said equations are exemplified here through the chemical reaction between the aqueous alkaline solution of sodium hydroxide (NaOH) and aluminum (AI), in its form of aluminum-based metallization layer or in the form of aluminum foil, with just a few being examples among the numerous non-restrictive possibilities of using aqueous alkaline solutions and aluminum, according to the scope described above: equation 1
  • Equation 1 sodium hydroxide in the presence of water digests metallic aluminum to form aqueous sodium aluminate NaAIC>2 and hydrogen gas H2.
  • equation 2 Another possible reaction of sodium hydroxide with aluminum in the presence of water is represented by equation 2, in which sodium tetrahydroxyaluminate NaAI(OH)4 is formed.
  • Both reactions represented by equations 1 and 2 occur in parallel and are irreversible, that is, they only occur in the direction of product formation. The irreversibility of these reactions is represented by the arrow “®”.
  • the reactor will comprise a second solution.
  • This comprises: aluminum salts, resulting from the selective dissolution of said aluminum, soluble in the second solution; excess of aqueous alkaline solution that can be reused in the process; polyethylene and polypropylene fragments; and when the crushed laminated polymeric packages comprise ethylene polyterephthalate, the second solution also comprises ethylene polyterephthalate fragments.
  • step (i) ultrasound, when used, accelerates the process by separating the polymeric layers, removing the gases generated in the selective dissolution from the solution, preferably the hydrogen gas, and increase the collision rate at the molecular level between the aqueous alkaline solution and aluminum in the context of its dissolution.
  • the H2 molecules in equations 1 and 2 are eliminated, decreasing the concentration of this product. Consequently and following the Le Chatelier perturbation principle, the decrease in the concentration of the products (H2) induces the reaction of the reagents (NaOH, AI and H2O) towards the formation of more products (H2), optimizing the yield of the selective dissolution process.
  • step (j) the second solution is drained from the reactor through the bottom of the vessel, being stored in a tank for later reuse in the process.
  • the fragments of polyethylene, polypropylene and, when applicable, ethylene polyterephthalate are retained in the reactor bottom. This is because, at the bottom of said reactor there is a perforated plate that allows the passage of the second solution drained through the bottom of the reactor, and the retention of said fragments by said perforated plate.
  • the retained fragments have on their surface traces of the second solution, requiring further cleaning.
  • the second solution can be kept in the reactor and the fragments of polyethylene, polypropylene and, when applicable, ethylene polyterephthalate can be removed, using an infinite screw system, where said fragments are removed without the need for drainage of the reactor.
  • the infinite screw system comprises an endless screw collector at the bottom of the reactor and another endless screw collector on the surface of said reactor, with the purpose of completely removing said fragments without the need to drain the second solution.
  • the removed fragments also have traces of the second solution on their surface, requiring further cleaning.
  • the fragments of polyethylene, polypropylene and, where applicable, ethylene polyterephthalate are removed from the reactor and subjected to a cleaning step, as provided for in step (k) of the process described herein, object of this invention.
  • Said cleaning comprises removing traces of the second solution present on the surface.
  • the fragments are suspended over an opening screen ranging from 250 microns to 0.1 cm for gravity flow for complete flow of the second solution adhered to the surfaces.
  • the removal of traces of second solution on the surface of the fragments is carried out by pressing or centrifugation.
  • the second solution removed as per step (k) will also be stored in the same tank as the second solution stored as described in step (j), also for reuse purposes.
  • the second solution present in the tank can alternatively be subjected to a filtration process instead of waiting for sedimentation.
  • the second solution will be reused as many times as possible, always with replacement of the strong base comprised in said aqueous alkaline solution, within the scope of the present invention.
  • the replacement of the strong base occurs in order to restore the aqueous alkaline solution, under the same conditions of concentration and quantities provided for in step (e) for the selective dissolution of aluminum in new batches.
  • step (I) of the process described herein is applied in order to completely separate the polymer layers from the fragments obtained according to step (k), not completely separated in the previous steps.
  • Said mechanical disaggregation is important for the purposes of the present invention, since adhesives and inks are used in the production processes of laminated polymeric packages comprising aluminium. The very presence of the mentioned adhesives and inks allows adhesions between polymer layers separated in the previous steps, being again aggregated. Thus, a mechanical disaggregation step is necessary for the complete separation of the polymeric layers.
  • Step (I) takes place wet, in order to remove adhesive impurities and inks often present in laminated polymer packaging comprising aluminum. Consequently, the purity of the disaggregated fragments is increased at the end of this step and the decontamination foreseen in step (m) occurs more effectively.
  • the disaggregated fragments will be decontaminated as provided for in step (m) of the process described herein, object of the present invention.
  • the decontamination of this step occurs through the use of immersion water or a water curtain system.
  • decontamination occurs successively until the pH of the rinsing solution comprises values between 4 and 7, in addition to the crystalline appearance of the solution.
  • the rinse is carried out in a closed tank with recirculation that allows for the eventual correction of the pH with hydrochloric acid.
  • Validation of complete decontamination will be done visually.
  • the disaggregated fragments will be validated as clean fragments after visualizing the absence of colors or aqueous particles present on the surface of said fragments.
  • a pH control can be previously carried out on the water involved in the decontamination of the disaggregated fragments.
  • the pH of the water is adjusted to values in the range between 4.0 and 7.0 through the use of dilute hydrochloric acid (HCI), thus ensuring the complete consumption of any strong base residual in the disaggregated fragments.
  • HCI dilute hydrochloric acid
  • clean fragments based on polyethylene, polypropylene and, when applicable, ethylene polyterephthalate will be obtained.
  • the clean fragments comprise ethylene polyterephthalate
  • they will be destined to step (n) for gravitational separation in a tank comprising water. If said clean fragments do not comprise ethylene polyterephthalate, gravitational separation, for the reasons explained below, will not be necessary and, therefore, will be directly transferred to the drying described in step (o).
  • the gravitational separation step is necessary, as it allows separating ethylene polyterephthalate, denser than water, from polyethylene and polypropylene, less dense than Water.
  • the gravitational separation takes place in a tank comprising water in order to allow this type of separation, as provided for in step (n) of the process described herein.
  • the ethylene polyterephthalate will precipitate at the bottom of the tank, as it comprises a density between 1.30 and 1.45 g/cm 3 , while the water has a density between 0.985 and 1, 0 g / cm3 at temperatures between 5 and 60 Q C.
  • polyethylene and polypropylene are suspended in the supernatant of the water, since comprise a density between 0.91 and 0.95 g / cm 3 .
  • the clean fragments based on polyethylene and polypropylene, properly separated from the ethylene polyterephthalate, are obtained by removing them from the supernatant of the water by means of removing the clean fragments based on polyethylene and polypropylene.
  • the means for removing the clean fragments based on polyethylene and polypropylene comprise the use of the infinite screw system.
  • the infinite thread system comprises an endless thread collector on the surface of the tank, with the purpose of completely removing said fragments present in the supernatant.
  • the clean fragments based on ethylene polyterephthalate, duly separated from the polyethylene and polypropylene, in turn, are obtained by removing them from the bottom of the tank by means of removing the clean fragments based on ethylene polyterephthalate.
  • the means for removing the clean fragments based on ethylene polyterephthalate comprises the use of the infinite screw system.
  • the infinite thread system comprises an endless thread collector at the bottom of the tank, with the purpose of completely removing said fragments present at the bottom of the tank.
  • the cleaned fragments based on ethylene polyterephthalate are also transferred to said drying step (o).
  • this is one of the steps that also contributes, in combination with the step of selective aluminum dissolution and mechanical disaggregation, and with the subsequent steps described below, to the differential of the invention in context of providing high purity to the final products obtained according to the process described herein, specifically when it covers the recycling of laminated polymeric packages comprising aluminum in which ethylene polyterephthalate is present.
  • step (o) the drying occurs for the clean fragments obtained according to step (m) or according to step (n).
  • the clean fragments based on ethylene polyterephthalate when applicable, will be individually dried after drying the clean fragments based on polyethylene and polypropylene.
  • the drying of said clean fragments takes place in equipment comprising means for pressing, centrifuging and for applications of cyclone techniques, with or without hot air, commercially available and efficient in terms of moisture removal. These equipments are frequently used in washing lines for post-consumer plastics, such as laminated polymeric consumer packages, due to the washing step of food and dirt present. Drying allows for better efficiency of the pelletizing step (if optionally applied), since water evaporates at temperature significantly different from the processing temperatures involved in pelletizing.
  • recycled fragments based on polyethylene and polypropylene are obtained. Where appropriate, recycled ethylene polyterephthalate based scraps are also individually obtained after drying.
  • a recycled fragments recycling system which performs the individual pelletization of said recycled fragments.
  • Commercial recycling systems are, in some cases, equipped with special filters that help to remove any unwanted material (contamination) that may be added to the recycled fragments and that may affect the formation of films or the appearance of the pelletized fragments obtained after the pelletizing step ( P). Consequently, pelletized fragments are obtained with better quality and wider use, and are also considered final products obtained according to the process described herein.
  • pelletizing step this is one of the steps that also contributes, in combination with the step of selective aluminum dissolution, mechanical disaggregation and gravitational separation (when applicable), to the differential of the invention in context of providing high purity to the final products obtained according to the process described herein.
  • pelletized fragments are obtained with up to 100% purity - the efficiency in the degree of purity depends on the quality and purity of the inputs used in the manufacture of laminated polymer packaging.
  • the set of process parameters and steps, when considered in combination in the process described herein, are the differential of the present invention from the point of view of time reduction and process optimization and from the perspective of high purity of the final products.
  • the following are mainly mentioned: temperature adjustment, application of the volume limiting screen, application of ultrasound (when performed), mechanical disaggregation, selective aluminum dissolution, gravitational separation (when performed) and pelletizing (when performed), as features that allow the invention to solve the problems of the state of the art.
  • the technologies described in the state of the art do not comprise such characteristics and do not allow the obtainment of final products with high purity, as described, and an optimized process carried out in a reduced time, as described.
  • the present invention also features as a differential the fact that it does not generate waste harmful to the environment, since the products generated are: polyethylene, polypropylene and ethylene polyterephthalate (when applicable), of industrial and commercial interest; solid aluminum preferably in the form of aluminum hydroxide, of industrial and commercial interest; excess aqueous alkaline solution that returns to the process; and combustible gases, preferably hydrogen gas, also of industrial and commercial interest.
  • Table 1 shows the influence of temperature on the selective dissolution time of aluminum, as described in step (i) of the laminated polymer packaging recycling process, object of the present invention.
  • laminated polymeric packaging in this example there are PET-m-PE packaging (comprising aluminum in the form of aluminum-based metallization) and PET-ALU-PE (comprising aluminum in the form of aluminum foil).
  • PET-m-PE packaging comprising aluminum in the form of aluminum-based metallization
  • PET-ALU-PE comprising aluminum in the form of aluminum foil.
  • the complete dissolution time Aluminum 20 Q C for polymeric packaging laminated to the PET-m-PE base comprising dimensions of 0.4 x 0.4 cm and laminated to the polymeric packaging PET-ALU-PE base comprising dimensions of 0.35 x 0.35 cm occurs for 5 and 4.5 hours, respectively.
  • the dissolution time is reduced to 10 and 25 minutes, in that order.
  • the increase in temperature in this case promotes an increase in the collision rate at the molecular level in the step, accelerating the dissolution time.
  • the package contained aluminum (foil or ALU) while the other only metallization (m). In this sense, the time varied depending on the characteristic of the polymeric packaging submitted to selective dissolution.
  • Tables 2 to 6 below refer to the influence of the following process variables, respectively, on the selective dissolution time of aluminum, as described in step (i) of the process described herein, in laminated polymer packages based on PET-ALU-PE: aqueous alkaline solution concentration; dimensions of laminated polymeric packages; temperature; ultrasound; and agitation.
  • Table 2 influence of the concentration of aqueous alkaline solution based on NaOH on the time of complete dissolution of aluminum in PET-ALU-PE packaging.
  • Table 3 influence of dimensions of laminated polymeric packaging on the time of complete dissolution of aluminum in PET-ALU-PE packaging.
  • Table 4 influence of temperature on the time of complete dissolution of aluminum in PET-ALU-PE packaging. [047] According to table 4, the increase in temperature decreases the dissolution time of aluminum in laminated polymer packaging based on PET-ALU-PE.
  • Table 5 influence of ultrasound on the time of complete dissolution of aluminum in PET-ALU-PE packaging.
  • Table 6 influence of agitation on the time of complete dissolution of aluminum in PET-ALU-PE packaging.

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Abstract

"PROCESSO DE RECICLAGEM DE EMBALAGENS POLIMÉRICAS LAMINADAS COMPREENDENDO ALUMÍNIO", contida no campo de aplicação dos processos de reciclagem, mais precisamente no campo dos processos de reciclagem de embalagens poliméricas laminadas. O dito processo compreende etapas de trituração e lavagem preliminar das embalagens poliméricas laminadas compreendendo alumínio, reação de dissolução seletiva do alumínio, limpeza e secagem, obtendo-se fragmentos reciclados. O processo de reciclagem apresentado na invenção destaca-se de seus congêneres por utilizar-se do processo de dissolução seletiva de embalagens poliméricas laminadas compreendendo alumínio complementada por uma combinação de parâmetros de processo e etapas que visam acelerar e otimizar o processo de dissolução e garantir a pureza e rendimento dos produtos obtidos conforme o processo ora descrito.

Description

“PROCESSO DE RECICLAGEM DE EMBALAGENS POLIMÉRICAS LAMINADAS COMPREENDENDO ALUMÍNIO”
CAMPO DE APLICAÇÃO
[001] A presente invenção está contida no campo de aplicação dos processos de reciclagem, mais precisamente no campo dos processos de reciclagem de embalagens poliméricas laminadas.
[002] O processo de reciclagem apresentado na invenção destaca-se de seus congéneres por utilizar-se do processo de dissolução seletiva de embalagens poliméricas laminadas compreendendo alumínio complementada por uma combinação de parâmetros de processo e etapas que visam acelerar e otimizar o processo de dissolução e garantir a pureza e rendimento dos produtos obtidos conforme o processo ora descrito.
DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA
[003] Em virtude do processo de globalização, intensificou-se a utilização de recursos naturais e, como consequência, o aumento da degradação ambiental. Nesse contexto, tornou-se importante o desenvolvimento de tecnologias para a redução do referido passivo ambiental, inserindo-se os processos e dispositivos para reciclagem de produtos como uma das alternativas ecologicamente eficazes. Devido às distintas propriedades físicas e químicas dos produtos de interesse, o desenvolvimento de novos processos de reciclagem apresenta desafios no que se refere à eficiência e geração de resíduos, tornando-se importante a adaptação do processo para cada tipo de material que se deseja reciclar.
[004] Dentre os processos atualmente empregados destacam-se aqueles aplicados para reciclagem de embalagens poliméricas laminadas compreendendo alumínio, isto é, embalagens compreendendo uma pluralidade de camadas poliméricas como o polietileno, polipropileno e etileno politereftalato e alumínio entre os referidos materiais poliméricos. Nesse caso, faz-se necessário o desenvolvimento de processos que compreendam etapas de dissolução seletiva do alumínio, o que restringe os métodos que não apresentam meios para eliminar os referidos materiais metálicos, em especial aqueles que não fazem uso de compostos alcalinos para a dissolução seletiva. Consequentemente, diversas tecnologias existentes não funcionam no contexto de reciclagem de embalagens poliméricas compreendendo alumínio e as técnicas que se adequam ao perfil do produto reciclável não são eficientes. Além disso, os processos de reciclagem atualmente existentes também apresentam desafios no contexto de separação gravitacional dos materiais poliméricos, já que suas densidades e espessuras variam de acordo com a propriedade físico-química de cada tipo de polímero. Adicionalmente, os processos de reciclagem de embalagens poliméricas laminadas compreendendo alumínio são demasiadamente demorados, reduzindo-se a produtividade industrial, e apresentam baixa eficiência na obtenção do produto reciclado. Para melhor contextualização e compreensão dos principais problemas existentes, as tecnologias do estado da técnica serão descritas a seguir.
[005] O documento FR2711079A1 revela um método de reciclagem de plásticos visando obtenção de blocos poliméricos finos. Nesse contexto, o plástico a ser reciclado é dissolvido em um solvente para formação de uma pasta com elevada viscosidade, sendo posteriormente aquecido através de um aparato transmissor de ondas ultrassónicas. As bolhas geradas são removidas do sistema através da aplicação de pressão de 10 Bar por uma prensa. A tecnologia descrita nesse documento do estado da técnica não é aplicável à reciclagem de embalagens poliméricas laminadas compreendendo alumínio pelo fato de apresentar uma etapa de fusão e utilizar solventes que aumentam a viscosidade dos plásticos. Essas etapas processuais favorecem a obtenção de uma pasta compreendendo uma mistura de plásticos, não sendo eficiente em separá-los de acordo com sua densidade. O método descrito sequer apresenta uma etapa de separação de polímeros independentemente de suas propriedades físicas e/ou químicas. Adicionalmente, esse documento do estado da técnica não propõe um conjunto de parâmetros de processos e etapas complementares que favoreçam redução de tempo de processo e aumento de eficiência/pureza e também não compreende meios para dissolução seletiva de metais como o alumínio, aspecto importante para a reciclagem de embalagens poliméricas laminadas compreendendo alumínio.
[006] O documento PI0706115-3 descreve um método de reciclagem de embalagens multicamadas que compreende materiais plásticos e alumínio, que compreende etapas de imersão de embalagem multicamadas em uma solução alcalina à base de NaOH, separação, remoção e tratamento das camadas plásticas, dissolução seletiva do alumínio em íons metálicos, precipitação desses últimos e filtração. A remoção das camadas plásticas é descrita como sendo realizada manualmente e sem a utilização de dispositivos para aumento de eficácia, comprometendo sua eficiência e aumentando o tempo de processo. A referida tecnologia, ainda, não apresenta soluções técnicas que permitam a separação de uma mistura de polímeros distintos.
[007] O documento WO2016176752A1 revela um processo de reciclagem de embalagens plásticas compreendendo alumínio, abrangendo uma etapa de fragmentação para formação de lâminas picadas. Essas últimas são submetidas a uma etapa de separação química utilizando- se ácido fórmico de modo a segregar as lâminas plásticas das lâminas metálicas. Os materiais separados são lavados, e o óxido de alumínio presente em fibras de papel obtido no processo é incinerado. A tecnologia descrita nesse documento do estado da técnica também não utiliza um conjunto de parâmetros de processo e etapas combinados que favorecem a rápida e eficiente dissolução seletiva de alumínio e elevada pureza nos produtos finais reciclados. Esse documento também não revela um processo de dissolução seletiva do alumínio que, nesse caso, é removido através de incineração. Dessa maneira, a eficiência de separação é menor quando comparada a tecnologias que utilizam uma combinação de parâmetros de processo e etapas que aceleram e otimizam a dissolução seletiva do alumínio e que visam o alto rendimento e pureza nos produtos finais reciclados.
[008] O documento US2006267228 refere-se a um processo de reuso de materiais plásticos e papéis rejeitados em reciclagem e seu produto resultante. Mais especificamente, o dito processo compreende etapas de preparação preliminar dos referidos materiais recicláveis, trituração, lavagem, secagem e processamento. A tecnologia descrita nesse documento americano utiliza etapas convencionais de processos de reciclagem sem, no entanto, compreender uma etapa de dissolução seletiva de metais. Consequentemente, o dito processo não é funcional para reciclagem de embalagens poliméricas laminadas compreendendo alumínio. Adicionalmente, o documento US2006267228 não propõe a utilização de parâmetros de processo e etapas combinados que favoreçam redução de tempo de processo e aumento de eficiência.
[009] Dessa maneira, as tecnologias do estado da técnica referem-se a processos e métodos de reciclagem de materiais plásticos (poliméricos) laminados compreendendo alumínio através de técnicas de separação polímero-metal. Para isso são conhecidas rotas químicas como a dissolução seletiva utilizando-se soluções alcalinas ou adição de substâncias químicas que favoreçam a segregação do polímero em relação à camada de alumínio. Essas rotas são demasiadamente demoradas e apresentam baixa eficiência na reciclagem de embalagens poliméricas laminadas compreendendo alumínio. Dessa maneira, não foram encontradas tecnologias que utilizam uma combinação de parâmetros de processo e etapas de modo a favorecer, em menor tempo e maior eficiência, a dissolução seletiva de alumínio e a efetiva reciclagem dos produtos envolvidos. Além disso, da maneira como estão concebidas, as tecnologias existentes também não apresentam etapas que favoreçam a efetiva limpeza dos materiais submetidos à reciclagem, afetando sua pureza e rendimento.
OBJETIVO DA INVENÇÃO [010] A presente invenção tem como objetivo prover um processo de reciclagem de embalagens poliméricas laminadas compreendendo alumínio. O dito processo apresenta como diferencial uma rápida e eficiente etapa de dissolução seletiva de alumínio presente entre as camadas poliméricas. A brevidade e eficiência dessa etapa deve-se à combinação de parâmetros de processo e etapas complementares que, quando combinados, favorecem o dito resultado. Nesse contexto, parâmetros como o ajuste de temperatura e etapas compreendendo a aplicação de um anteparo limitador de volume e aplicação de ultrassom aceleram e otimizam significativamente a etapa de dissolução seletiva do alumínio quando combinados entre si e com os demais parâmetros e etapas do processo, sendo essenciais para fins da presente invenção. A referida etapa, sendo eficiente em virtude dessa combinação de parâmetros de processo e etapas complementares, favorece, juntamente com as etapas de desagregação mecânica, separação gravitacional e peletização, produtos finais apresentando maior pureza e rendimento, sendo também essenciais para fins da presente invenção.
BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO [011] A presente invenção refere-se a um PROCESSO DE RECICLAGEM DE EMBALAGENS POLIMÉRICAS LAMINADAS COMPREENDENDO ALUMÍNIO, sendo que as ditas embalagens compreendem uma pluralidade de camadas poliméricas que compreendem polietileno, polipropileno e, opcionalmente, etileno politereftalato, independentemente da quantidade ou combinação entre eles. O dito processo compreende as seguintes etapas: trituração e lavagem preliminar das embalagens poliméricas laminadas compreendendo alumínio, formando-se embalagens poliméricas laminadas trituradas; transferência das embalagens poliméricas laminadas trituradas para um reator; aplicação de um anteparo limitador de volume no reator; imersão das ditas embalagens poliméricas laminadas trituradas, em uma solução alcalina aquosa, formando-se uma primeira solução; ajuste de temperatura da primeira solução; reação de dissolução seletiva do alumínio na primeira solução, formando-se uma segunda solução compreendendo fragmentos de polietileno, polipropileno e, quando for o caso, de etileno politereftalato; drenagem da segunda solução do reator, de modo que os fragmentos ficam retidos no fundo do reator; remoção dos fragmentos do reator e limpeza dos ditos fragmentos; desagregação mecânica dos fragmentos, formando-se fragmentos desagregados; descontaminação dos fragmentos desagregados, obtendo-se fragmentos limpos à base de polietileno, polipropileno e, quando for o caso, de etileno politereftalato; transferência dos ditos fragmentos limpos para um tanque de água para separação gravitacional, quando os ditos fragmentos limpos compreenderem etileno politereftalato; ou transferência dos ditos fragmentos limpos diretamente para a etapa de secagem, quando os ditos fragmentos limpos não compreenderem etileno politereftalato; separação gravitacional dos fragmentos limpos compreendendo polietileno, polipropileno e etileno politereftalato, no tanque de água; obtenção de fragmentos de polietileno e polipropileno no sobrenadante e etileno politereftalato no fundo do tanque; remoção e obtenção dos fragmentos limpos de polietileno e poliproprileno; remoção e obtenção dos fragmentos limpos de etileno politereftalato; transferência dos fragmentos limpos de polietileno e poliproprileno para a etapa de secagem; e transferência dos fragmentos limpos de etileno politereftalato para a etapa de secagem; secagem dos fragmentos limpos obtidos conforme etapa se separação gravitacional ou conforme etapa de descontaminação quando os ditos fragmentos limpos não compreendem etileno politereftalato, obtendo-se fragmentos reciclados de polietileno, polipropileno e, quando for o caso, de etileno politereftalato.
BREVE DECRICÂO DOS DESENHOS [012] A matéria objeto desta Invenção ficará totalmente clara em seus aspectos técnicos a partir da descrição pormenorizada que será feita adiante. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[013] Em conformidade com os objetivos apresentados por meio da breve descrição, o presente pedido de patente PROCESSO DE RECICLAGEM DE EMBALAGENS POLIMÉRICAS LAMINADAS COMPREENDENDO ALUMÍNIO, apresenta um processo que visa a reciclagem de embalagens poliméricas laminadas compreendendo alumínio e uma pluralidade de camadas poliméricas que compreendem polietileno, polipropileno e, opcionalmente, etileno politereftalato, independentemente da quantidade ou combinação entre eles. O dito alumínio, de acordo com a presente invenção, encontra-se na forma de uma camada de metalização à base de alumínio (m) ou na forma de uma folha de alumínio (ALU). Para fins da presente invenção, entende-se a “camada de metalização à base de alumínio” como sendo aquela formada a partir de processos de deposição sobre as camadas poliméricas compreendidas nas ditas embalagens. Adicionalmente, entende-se a “folha de alumínio” como sendo uma folha de alumínio puro laminado juntamente com as ditas camadas poliméricas.
[014] Neste processo, o alumínio é separado através de uma reação química, enquanto o polietileno (PE), polipropileno (PP, OPP ou BOPP) e o etileno politereftalato (PET) (quando presente) são separados por processos físicos. Em detalhes, o alumínio é separado quimicamente através de sua completa dissolução seletiva, que se dá por meio de uma reação com uma solução alcalina aquosa. O dito polipropileno é selecionado do grupo compreendendo o polipropileno orientado (OPP), polipropileno biaxialmente orientado (BOPP) e polipropileno (PP), sem, no entanto, se limitar a esses tipos de polipropileno.
[015] O “PROCESSO DE RECICLAGEM DE EMBALAGENS POLIMÉRICAS LAMINADAS COMPREENDENDO ALUMÍNIO” compreende as seguintes etapas:
(a) trituração e lavagem preliminar das embalagens poliméricas laminadas compreendendo alumínio, formando-se embalagens poliméricas laminadas trituradas;
(b) transferência das embalagens poliméricas laminadas trituradas para um reator;
(c) aplicação de um anteparo limitador de volume no reator;
(d) opcionalmente, aplicação de vácuo no reator;
(e) imersão das ditas embalagens poliméricas laminadas trituradas, em uma solução alcalina aquosa, formando-se uma primeira solução;
(f) opcionalmente, agitação da primeira solução;
(g) opcionalmente, aplicação de ultrassom na primeira solução;
(h) ajuste de temperatura da primeira solução;
(i) reação de dissolução seletiva do alumínio na primeira solução, formando-se uma segunda solução compreendendo fragmentos de polietileno, polipropileno e, quando for o caso, de etileno politereftalato;
(j) drenagem da segunda solução do reator, de modo que os fragmentos da etapa (i) ficam retidos no fundo do reator;
(k) remoção dos fragmentos do reator e limpeza dos ditos fragmentos;
(L) desagregação mecânica dos fragmentos da etapa (k), formando-se fragmentos desagregados;
(m) descontaminação dos fragmentos desagregados, obtendo-se fragmentos limpos à base de polietileno, polipropileno e, quando for o caso, de etileno politereftalato; e transferência dos ditos fragmentos limpos para um tanque de água para separação gravitacional na etapa (n) subsequente, quando os ditos fragmentos limpos compreenderem etileno politereftalato; ou transferência dos ditos fragmentos limpos diretamente para a etapa (o) subsequente, quando os ditos fragmentos limpos não compreenderem etileno politereftalato; (n) separação gravitacional dos fragmentos limpos compreendendo polietileno, polipropileno e etileno politereftalato, no tanque de água; obtenção de fragmentos de polietileno e polipropileno no sobrenadante e etileno politereftalato no fundo do tanque; remoção e obtenção dos fragmentos limpos de polietileno e poliproprileno; remoção e obtenção dos fragmentos limpos de etileno politereftalato; transferência dos fragmentos limpos de polietileno e poliproprileno para a etapa (o) subsequente; e transferência dos fragmentos limpos de etileno politereftalato para a etapa (o) subsequente;
(o) secagem dos fragmentos limpos obtidos conforme etapa (m) ou conforme etapa (n), obtendo-se fragmentos reciclados de polietileno, polipropileno e, quando for o caso, de etileno politereftalato; e
(p) opcionalmente, peletização dos ditos fragmentos reciclados.
[016] As ditas embalagens poliméricas laminadas mencionadas na etapa (a) estão presentes em quantidades de até 80% da capacidade volumétrica do reator. Para cada Kg possível de embalagens poliméricas laminadas envolvido na etapa (a), a quantidade de alumínio compreende a faixa entre 0,01% e até 40% (massa/massa). A etapa (a) para trituração e lavagem é realizada através de dispositivos selecionados do grupo que compreende fragmentadoras, trituradoras, moinhos de faca, moinhos rotativos e pulverizadores de plástico, sem, no entanto, se limitar a esses tipos de dispositivos. As embalagens poliméricas laminadas envolvidas na etapa (a) podem ser trituradas a úmido ou a seco. Após serem trituradas e lavadas conforme descrito, as embalagens poliméricas laminadas compreendendo alumínio são transformadas em embalagens poliméricas laminadas trituradas, sendo que essas últimas são preferencias para fins da presente invenção. Adicionalmente, as embalagens poliméricas laminadas trituradas podem compreender partículas e/ou fragmentos em qualquer formato e apresentam dimensões entre 50 microns e 5 cm. No entanto, é importante mencionar que o processo ora descrito não se limita apenas a embalagens poliméricas laminadas trituradas, podendo envolver embalagens poliméricas laminadas não trituradas e lavadas conforme a etapa (a). Nesse contexto, o rendimento do processo ora descrito será maior para embalagens poliméricas laminadas trituradas quando comparadas a embalagens poliméricas laminadas não trituradas. As embalagens poliméricas laminadas compreendendo alumínio, trituradas ou não, podem ser oriundas de embalagens de descarte industrial ou pés consumo. No caso de embalagens pés consumo, a etapa de lavagem possui maior relevância para a remoção de restos de alimentícios, gorduras e diversos materiais orgânicos que eventualmente encontram-se aderidos nas superfícies.
[017] Após serem trituradas e lavadas conforme a etapa (a), as embalagens poliméricas laminadas trituradas são transferidas para o reator, conforme descrito na etapa (b) do processo ora descrito, objeto da presente invenção. Nesse contexto, as embalagens poliméricas laminadas trituradas são adicionadas em até 80% do volume máximo do dito reator, de modo que haja um volume remanescente de pelo menos 20% do volume máximo do dito reator, para liberação de gases gerados na etapa de dissolução seletiva do alumínio e para travamento do anteparo limitador de volume, melhor descrito a seguir.
[018] Na etapa (c), após o reator ser preenchido com as ditas embalagens poliméricas laminadas trituradas, um anteparo limitador de volume é posicionado na porção superior do reator, isto é, acima do volume preenchido pelas embalagens poliméricas laminadas trituradas. Durante o posicionamento do dito anteparo, este é travado de modo a prevenir o transbordo do conteúdo interno do reator para o ambiente externo. Em algumas das inúmeras modalidades da presente invenção, o anteparo limitador de volume compreende uma chapa perfurada, uma tela metálica ou uma tela plástica. Uma das principais vantagens da presença do dito anteparo no reator é o fato de manter as embalagens poliméricas laminadas trituradas imersas na solução alcalina aquosa durante a etapa de dissolução seletiva do alumínio descrita adiante. Isto porque durante a separação das camadas poliméricas presentes nas embalagens poliméricas laminadas trituradas, o volume das ditas embalagens aumenta. Além disso, a formação de gases durante a etapa de dissolução seletiva do alumínio empurra as embalagens poliméricas laminadas trituradas para fora do reator, visto que são leves e não se desprendem facilmente. Consequentemente, haveria um volume não imerso das ditas embalagens, afetando significativamente o tempo e a eficiência da dita dissolução, pois as porções não imersas (para fora da solução) das ditas embalagens não participam da reação envolvida na etapa de dissolução seletiva do alumínio. É importante frisar que, na ausência de um anteparo limitador de volume, as embalagens poliméricas laminadas trituradas mantêm-se suspensas na superfície da solução contida no reator, atuando como se fossem uma boia, daí a necessidade da aplicação do dito anteparo. Além disso, nem sempre a aplicação de agitação é suficiente para impedir o dito transbordo, sendo necessário, portanto, a presença do anteparo limitador de volume de modo a manter imersas as embalagens poliméricas laminadas trituradas. Adicionalmente, além de manter a imersão das ditas embalagens, o dito anteparo também permite a passagem dos gases gerados, pois compreende aberturas cujos tamanhos variam até 0,1 cm. Em uma outra modalidade não restritiva da presente invenção, o dito anteparo compreende aberturas cujos tamanhos variam até 250 microns, especialmente para embalagens poliméricas laminadas trituradas que foram anteriormente trituradas através de dispositivos pulverizadores de plástico. Assim, o transbordo das ditas embalagens é evitado e os gases gerados passam através das ditas aberturas, sendo liberados ao ambiente externo ou reaproveitados. Tendo em vista a descrição da etapa de aplicação do anteparo limitador de volume, esta consiste em uma das etapas que contribui, de maneira combinada com os parâmetros de processo e etapas descritos adiante, para o diferencial da invenção no contexto de acelerar e otimizar a etapa de dissolução do alumínio.
[019] A etapa (d) é opcional para fins da presente invenção e consiste na aplicação de vácuo no reator para fins de sucção de bolhas e gases gerados na etapa de dissolução seletiva do alumínio descrita adiante. A pressão de vácuo compreende valores entre 100 e 630 mmHg, preferencialmente entre 400 e 500 mmHg. Os ditos gases gerados na etapa de dissolução seletiva do alumínio compreendem propriedades combustíveis, isto é, são de interesse industrial e comercial. Nesse contexto, o vácuo aplicado recupera os ditos gases, sendo posteriormente armazenados e transportados. Os ditos gases compreendem preferencialmente o gás hidrogénio. O vácuo aplicado na etapa (d) é cooperante com a aplicação de ultrassom descrita adiante, visto que também auxilia no aumento da velocidade de escape dos gases gerados na reação de dissolução seletiva do alumínio. Essa cooperação acelera o processo e aumenta sua eficiência. Adicionalmente, a aplicação de vácuo nessa etapa do processo compreende três vantagens principais: minimiza o risco de inalação de gases asfixiantes como hidrogénio, prevenindo acidentes fatais; minimiza o risco de incêndio durante a formação dos gases na etapa de dissolução seletiva do alumínio, especialmente quando os ditos gases compreendem o hidrogénio, um gás combustível; e acelera o processo de de-gaseificação, acelerando a dita etapa de dissolução seletiva. Caso o reator consista em um sistema aberto ou não seja capaz de trabalhar sob vácuo, uma das modalidades da presente invenção compreende a aplicação de exaustão em substituição da aplicação de vácuo, também permitindo a sucção dos gases gerados.
[020] Na etapa (e), a solução alcalina aquosa é adicionada ao reator compreendendo as embalagens poliméricas laminadas trituradas. A adição é realizada através de bombeamento, diferencial de pressão (vácuo) ou gravidade até o nível do anteparo limitador de volume, completando até 90 a 100% do volume total do reator, de modo a garantir a completa imersão das embalagens poliméricas laminadas trituradas. Do ponto de vista volumétrico, o reator compreende volume entre 100L e 50.000L, preferencialmente entre 2000L e 35.000L. A solução alcalina aquosa compreende uma base forte em concentrações entre 1 e 50% (em massa/volume), preferencialmente entre 2,0 e 12,5% (em massa/volume). A base forte, por sua vez, é selecionada do grupo que compreende os hidróxidos de metais alcalinos e hidróxidos de metais alcalino-terrosos, preferencialmente os hidróxidos de metais alcalinos sem, no entanto, se limitar a esses tipos hidróxidos. Os hidróxidos de metais alcalinos, por sua vez, são selecionados do grupo compreendendo o hidróxido de lítio (LiOH), hidróxido de sódio (NaOH) e hidróxido de potássio (KOH), preferencialmente hidróxido de sódio (NaOH) sem, no entanto, se limitar a esses tipos de hidróxidos de metais alcalinos. Tratando-se dos hidróxidos de metais alcalino- terrosos, estes são selecionadas do grupo compreendendo o hidróxido de cálcio Ca(OH)2, hidróxido de magnésio Mg(OH)2 e hidróxido de bário Ba(OH)2, preferencialmente hidróxido de cálcio sem, no entanto, se limitar a esses tipos de hidróxidos de metais alcalino-terrosos. Do ponto de vista estequiométrico, para cada Kg de alumínio presente na etapa (e), a quantidade de base forte compreende a faixa entre 1 ,0 e 5,0 Kg, preferencialmente entre 1 ,5 e 3,0 Kg. Uma vez adicionada a solução alcalina aquosa, forma-se no interior do reator uma primeira solução compreendendo a dita solução alcalina aquosa e as embalagens poliméricas laminadas trituradas.
[021] A etapa (f) é opcional para fins da presente invenção e consiste na agitação da primeira solução em uma faixa de rotação compreendendo o intervalo entre 10 e 500 RPM, preferencialmente entre 100 e 300RPM. Considerando-se que o processo ora descrito, objeto da presente invenção, compreende uma posterior etapa de desagregação mecânica, o uso de agitação nesta etapa não é mandatório. No entanto, a agitação é recomendada, visto que também proporciona uma desagregação mecânica preliminar das embalagens poliméricas laminadas trituradas, um aumento da homogeneidade da primeira solução, considerada heterogénea pelo fato de compreender uma fase líquida (solução alcalina aquosa) e uma fase sólida (embalagens poliméricas laminadas trituradas), uma redução de tempo de processo e, principalmente, um aumento da pureza no produto final. A utilização de agitação também elimina possíveis bolhas de gás formadas na superfície das embalagens poliméricas laminadas trituradas, permitindo a completa e efetiva separação das camadas poliméricas presentes nas embalagens poliméricas laminadas trituradas, o que também favorece a alta qualidade e pureza do produto final.
[022] A etapa (g) é também opcional para fins da presente invenção e consiste na aplicação de ultrassom na primeira solução. Mais especificamente, o ultrassom refere-se à aplicação de ondas sonoras que transmitem energia à primeira solução, sendo realizada através de um sonicador presente no dito reator, com objetivo de acelerar a movimentação e colisão das moléculas da primeira solução e liberar os gases gerados nessa etapa, diminuindo-se o tempo de processo. Tendo em vista a descrição da etapa de aplicação do ultrassom, esta consiste em uma das etapas que também contribui, de maneira combinada com a etapa de aplicação do anteparo limitador de volume, com os parâmetros de processo e etapas descritos adiante, para o diferencial da invenção no contexto de acelerar e otimizar a etapa de dissolução do alumínio.
[023] Tratando-se da reação de dissolução seletiva do alumínio, esta é exotérmica, isto é, apresenta liberação de calor e, consequentemente, aumento de temperatura. No contexto da etapa (h) e considerando-se embalagens poliméricas laminadas trituradas compreendendo alumínio na forma de folha de alumínio, a temperatura é ajustada para valores entre 35 e 90 QC, preferencialmente entre 75 e 85 QC. Tratando-se de embalagens poliméricas laminadas trituradas compreendendo alumínio na forma de camada de metalização à base de alumínio, a temperatura é ajustada para valores entre 35 e 95 QC, preferencialmente entre 75 e 90°C. Embalagens poliméricas laminadas compreendendo alumínio na forma de camada de metalização à base de alumínio apresentam baixa quantidade de alumínio e, portanto, quando submetidas à dita reação, liberam menor quantidade de calor quando comparado às embalagens poliméricas laminadas compreendendo alumínio na forma de folha de alumínio. Consequentemente, a faixa de temperatura utilizada no ajuste de temperatura para as embalagens poliméricas laminadas trituradas compreendendo alumínio na forma de folha de alumínio apresenta valores menores, também para fins de resfriamento. Tendo em vista a descrição do ajuste de temperatura, este consiste em um parâmetro de processo que também contribui, de maneira combinada com as etapas de aplicação do anteparo limitador de volume e aplicação de ultrassom, e com os parâmetros de processo e etapas descritos adiante, para o diferencial da invenção no contexto de acelerar e otimizar a etapa de dissolução do alumínio.
[024] Uma vez selecionados conforme descrito nas etapas anteriores, os parâmetros de processo selecionados para vácuo (quando utilizado), agitação (quando utilizado), ultrassom (quando utilizado) e temperatura são mantidos na etapa (i) para fins de concretização da reação de dissolução seletiva do alumínio presente nas embalagens poliméricas laminadas trituradas. Ainda com relação à etapa (i), os parâmetros de processo são monitorados de modo a manter a estabilidade nos valores selecionados durante a reação, que procede até completa dissolução do alumínio. A completa dissolução seletiva do alumínio é constatada através da observação do aspecto físico das ditas embalagens e pela interrupção da liberação de gases no reator. Considerando-se as diversas modalidades abrangidas pela presente invenção, decorrentes da variação de todos os parâmetros de processo, em todas as suas combinações, bem como as inúmeras possibilidades previstas nas faixas de variação de quantidades de embalagens poliméricas laminadas compreendendo alumínio e solução alcalina aquosa, o tempo de dissolução seletiva do alumínio está compreendido na faixa entre 30 minutos e 6 horas. A referida faixa de tempo é um dos principais diferenciais da invenção, sendo rápida e eficiente frente aos prolongados tempos de dissolução seletiva do alumínio em processos de reciclagem do estado da técnica. A brevidade e eficiência dessa etapa deve- se à combinação dos parâmetros de processo descritos e às etapas diferenciais destacadas. Nesse contexto, o ajuste de temperatura, a aplicação do anteparo limitador de volume e a aplicação de ultrassom são os que apresentam os maiores efeitos técnicos na rápida e eficiente dissolução seletiva do alumínio na etapa (i). Consequentemente, o dito alumínio é completamente dissolvido, proporcionando maior pureza aos fragmentos de polietileno, polipropileno e, quando for o caso, etileno politereftalato, formados na etapa (i). A maior pureza dos ditos fragmentos, consequentemente, afeta diretamente na pureza dos produtos finais obtidos conforme o processo ora descrito e, portanto, a etapa (i), tal como concebida, é um dos diferenciais da presente invenção no contexto de pureza dos ditos produtos finais.
[025] Ainda com relação à etapa (i) e do ponto de vista reacional, a dissolução seletiva do alumínio ocorre de maneira que a solução alcalina digere o dito alumínio, através das possíveis equações químicas descritas abaixo. As ditas equações são aqui exemplificadas através da reação química entre a solução alcalina aquosa de hidróxido de sódio (NaOH) e alumínio (AI), em sua forma de camada de metalização à base de alumínio ou na forma de folha de alumínio, sendo apenas alguns exemplos dentre as inúmeras possibilidades não restritivas de utilização de soluções alcalinas aquosas e alumínio, de acordo com o escopo descrito anteriormente: equação 1
2NaOH(aq) + 2AI(S) + 2H20(i) — 2NaAI02(aq) + 3H2(g); equação 2
2NaOH(aq) + 2AI(S) + 6H20(i) ® 2NaAI(OH)4(aq) + 3H2 (g);
[026] Na equação 1 o hidróxido de sódio na presença de água digere o alumínio metálico para formação do aluminato de sódio aquoso NaAIC>2 e gás hidrogénio H2. Outra possível reação do hidróxido de sódio com o alumínio na presença de água é representada pela equação 2, na qual é formado o tetrahidróxialuminato de sódio NaAI(OH)4. Ambas as reações representadas pelas equações 1 e 2 ocorrem paralelamente e são irreversíveis, isto é, ocorre apenas na direção da formação dos produtos. A irreversibilidade dessas reações é representada pela seta “®”. Ao final da reação completa de dissolução seletiva do alumínio, independentemente de o alumínio estar na forma de camada de metalização à base de alumínio ou na forma de folha de alumínio, o reator compreenderá uma segunda solução. Esta compreende: sais de alumínio, resultantes da dissolução seletiva do dito alumínio, solúveis na segunda solução; excesso de solução alcalina aquosa que pode ser reaproveitada no processo; fragmentos de polietileno e polipropileno; e quando as embalagens poliméricas laminadas trituradas compreendem etileno politereftalato, a segunda solução também compreende fragmentos de etileno politereftalato.
[027] Ainda com relação à etapa (i) e considerando-se as reações químicas supracitadas, o ultrassom, quando utilizado, acelera o processo pelo fato de separar as camadas poliméricas, de remover da solução os gases gerados na dissolução seletiva, preferencialmente o gás hidrogénio, e aumentar a taxa de colisão a nível molecular entre a solução alcalina aquosa e alumínio no contexto de sua dissolução. Com a remoção do hidrogénio pelo ultrassom, as moléculas de H2 nas equações 1 e 2 são eliminadas, diminuindo-se a concentração desse produto. Consequentemente e seguindo-se 0 princípio da perturbação de Le Chatelier, a diminuição da concentração dos produtos (H2) induz a reação dos reagentes (NaOH, AI e H2O) no sentido da formação de mais produtos (H2), otimizando-se 0 rendimento do processo de dissolução seletiva.
[028] Na etapa (j) a segunda solução é drenada do reator pelo fundo do vaso, sendo armazenada em um tanque para posterior reutilização no processo. Após a dita drenagem, os fragmentos de polietileno, polipropileno e, quando for 0 caso, de etileno politereftalato, ficam retidos no fundo do reator. Isto porque, no fundo do dito reator existe uma chapa perfurada que permite a passagem da segunda solução drenada pelo fundo do reator, e a retenção dos ditos fragmentos pela dita chapa perfurada. Os fragmentos retidos possuem em sua superfície vestígios da segunda solução, sendo necessária uma posterior limpeza. Alternativamente, pode-se manter a segunda solução no reator e retirar os fragmentos de polietileno, polipropileno e, quando for o caso, de etileno politereftalato, com uso de um sistema de rosca infinita, onde os ditos fragmentos são removidos sem a necessidade de drenagem do reator. Para estes casos o sistema de rosca infinita compreende um coletor rosca sem fim no fundo do reator e outro coletor rosca sem fim na superfície do dito reator, com a finalidade de remoção completa dos ditos fragmentos sem a necessidade de drenagem da segunda solução. Nesse caso alternativo, os fragmentos removidos também possuem em sua superfície vestígios da segunda solução, sendo necessária uma posterior limpeza.
[029] Por conseguinte, os fragmentos de polietileno, polipropileno e, quando for o caso, de etileno politereftalato, são removidos do reator e submetidos a uma etapa de limpeza, conforme previsto na etapa (k) do processo ora descrito, objeto da presente invenção. A dita limpeza compreende a remoção dos vestígios da segunda solução presente superficialmente. Nesse contexto, os fragmentos são suspensos sobre uma tela de abertura variando de 250 microns até 0,1 cm para escoamento por gravidade para escoamento completo da segunda solução aderida nas superfícies. Alternativamente, a remoção dos vestígios de segunda solução na superfície dos fragmentos é realizada através de prensa ou centrifugação. A segunda solução removida conforme a etapa (k) será também armazenada no mesmo tanque onde encontra-se a segunda solução armazenada conforme descrito na etapa (j), também para fins de reutilização. No intervalo entre as bateladas os sais provenientes da dissolução seletiva do alumínio, presentes na segunda solução armazenada conforme etapas (j) ou (k), precipitam devido à saturação, formando um lodo que pode ser coletado e enviado para tratamento ou utilizado na produção de alumínio metálico devido à alta concentração de alumínio sólido precipitado preferencialmente como hidróxido de alumínio, sem, no entanto, se limitar a esse tipo de sólido. De modo a acelerar a disponibilidade para as próximas cargas, a segunda solução presente no tanque pode alternativamente ser submetida a um processo de filtração ao invés de aguardar a sedimentação. Assim, a segunda solução será reutilizada tantas vezes quanto possível, sempre com reposição da base forte compreendida na dita solução alcalina aquosa, dentro do escopo da presente invenção. A reposição da base forte ocorre de modo a restaurar a solução alcalina aquosa, nas mesmas condições de concentração e quantidades previstas na etapa (e) para a dissolução seletiva do alumínio em novas bateladas.
[030] A desagregação mecânica descrita na etapa (I) do processo ora descrito é aplicada de modo a separar completamente as camadas poliméricas dos fragmentos obtidos conforme etapa (k), não completamente separadas nas etapas anteriores. A dita desagregação mecânica é importante para fins da presente invenção, uma vez que adesivos e tintas são utilizados nos processos de produção de embalagens poliméricas laminadas compreendendo alumínio. A própria presença de adesivos e tintas mencionados permite aderências entre camadas poliméricas separadas nas etapas anteriores, sendo novamente agregadas. Assim, faz-se necessário uma etapa de desagregação mecânica para a completa separação das camadas poliméricas. Para isso, o uso equipamentos tipo turbina, repolpeador de celulose, dispersor de alto torque, dispersor de alto cisalhamento, entre outros, com alto torque, são exemplos de modalidades da presente invenção aplicadas para a completa desagregação das camadas poliméricas eventualmente agregadas, obtendo-se fragmentos desagregados. A etapa (I) ocorre a úmido, de modo a remover as impurezas adesivas e tintas frequentemente presentes nas embalagens poliméricas laminadas compreendendo alumínio. Consequentemente, aumenta-se a pureza dos fragmentos desagregados no fim desta etapa e a descontaminação prevista na etapa (m) ocorre de maneira mais efetiva. Tendo em vista a descrição da etapa de desagregação mecânica, esta consiste em uma das etapas que também contribui, de maneira combinada com a etapa de dissolução seletiva do alumínio e com as etapas posteriores descritas adiante, para o diferencial da invenção no contexto de prover elevada pureza aos produtos finais obtidos conforme o processo ora descrito.
[031] Após a desagregação mecânica, os fragmentos desagregados serão descontaminados conforme previsto na etapa (m) do processo ora descrito, objeto da presente invenção. A descontaminação dessa etapa ocorre através da utilização de água em imersão ou um sistema de cortina d’água. Nesse contexto, a descontaminação ocorre de forma sucessiva até que o pH da solução de enxagúe compreenda valores entre 4 a 7, além do aspecto cristalino da solução. Preferencialmente, o enxagúe é realizado em um tanque fechado com recirculação e que permita a eventual correção do pH com ácido clorídrico. A validação da completa descontaminação se dará de forma visual. Nesse contexto, os fragmentos desagregados serão validados como fragmentos limpos após a visualização de ausência de cores ou partículas aquosas presentes na superfície dos ditos fragmentos. Adicionalmente, um controle de pH poderá ser previamente realizado na água envolvida na descontaminação dos fragmentos desagregados. Nesse caso, o pH da água é ajustado para valores compreendidos na faixa entre 4,0 e 7,0 através da utilização de ácido clorídrico (HCI) diluído, garantindo assim o completo consumo de qualquer base forte residual nos fragmentos desagregados. Completando-se a descontaminação, serão obtidos fragmentos limpos à base de polietileno, polipropileno e, quando for o caso, de etileno politereftalato. Quando os fragmentos limpos compreenderem etileno politereftalato, estes serão destinados à etapa (n) para separação gravitacional em um tanque compreendendo água. Caso os ditos fragmentos limpos não compreendam etileno politereftalato, a separação gravitacional, pelos motivos explicados a seguir, não será necessária e, portanto, serão diretamente transferidos para a secagem descrita na etapa (o).
[032] Quando os fragmentos limpos compreendem etileno politereftalato, especialmente misturados com polietileno e polipropileno, a etapa de separação gravitacional é necessária, pois permite separar o etileno politereftalato, mais denso do que a água, do polietileno e polipropileno, menos densos do que a água. Assim, a separação gravitacional ocorre em um tanque compreendendo água de modo a permitir esse tipo de separação, conforme previsto na etapa (n) do processo ora descrito. Dessa maneira, quando os fragmentos limpos são adicionados na água presente no dito tanque, o etileno politereftalato precipitará no fundo do tanque, pois compreende densidade entre 1 ,30 e 1 ,45 g/cm3, enquanto que a água compreende densidade entre 0,985 e 1 ,0 g/cm3 em temperaturas entre 5 e 60Q C. Similarmente no contexto das diferenças de densidade, o polietileno e o polipropileno ficam suspensos no sobrenadante da água, pois compreendem densidade entre 0,91 e 0,95 g/cm3. Por conseguinte, os fragmentos limpos à base de polietileno e polipropileno, devidamente separados do etileno politereftalato, são obtidos através de sua remoção do sobrenadante da água através de meios de remoção dos fragmentos limpos à base de polietileno e polipropileno. Em uma modalidade preferencial e não restritiva da presente invenção, os meios de remoção dos fragmentos limpos à base de polietileno e polipropileno compreendem o uso do sistema de rosca infinita. Para estes casos o sistema de rosca infinita compreende um coletor rosca sem fim na superfície do tanque, com a finalidade de remoção completa dos ditos fragmentos presentes no sobrenadante. Os fragmentos limpos à base de etileno politereftalato, devidamente separados do polietileno e poliproprileno, por sua vez, são obtidos através de sua remoção do fundo do tanque através de meios de remoção dos fragmentos limpos à base de etileno politereftalato. Em uma modalidade preferencial e não restritiva da presente invenção, os meios de remoção dos fragmentos limpos à base de etileno politereftalato compreendem o uso do sistema de rosca infinita. Para estes casos o sistema de rosca infinita compreende um coletor rosca sem fim no fundo do tanque, com a finalidade de remoção completa dos ditos fragmentos presentes no fundo do tanque. Por fim, os fragmentos limpos à base de polietileno e polipropilenos obtidos conforme etapa (n) são transferidos para a secagem descrita na etapa (o). Sequencialmente, os fragmentos limpos à base de etileno politereftalato são também transferidos para a dita secagem da etapa (o). Tendo em vista a descrição da etapa de separação gravitacional, esta consiste em uma das etapas que também contribui, de maneira combinada com a etapa de dissolução seletiva do alumínio e desagregação mecânica, e com as etapas posteriores descritas adiante, para o diferencial da invenção no contexto de prover elevada pureza aos produtos finais obtidos conforme o processo ora descrito, especificamente quando abrange a reciclagem de embalagens poliméricas laminadas compreendendo alumínio nas quais o etileno politereftalato está presente.
[033] Na etapa (o) a secagem ocorre para os fragmentos limpos obtidos conforme etapa (m) ou conforme etapa (n). Os fragmentos limpos à base de etileno politereftalato, quando for o caso, serão individualmente secos após a secagem dos fragmentos limpos à base de polietileno e polipropileno. A secagem dos ditos fragmentos limpos ocorre em equipamentos compreendendo meios para prensa, centrifugação e para aplicações de técnicas de ciclone, com ou sem ar quente, comercialmente disponíveis e eficientes no âmbito da remoção de umidade. Estes equipamentos são frequentemente utilizados em linhas de lavagem de plásticos pós-consumo, tais como as embalagens poliméricas laminadas pés consumo, devido à etapa de lavagem dos alimentos e sujidades presentes. A secagem permite melhor eficiência da etapa de peletização (caso opcionalmente aplicada), uma vez que a água evapora em temperatura significativamente distinta das temperaturas de processamento envolvidas na peletização. Por fim, após a secagem dos fragmentos limpos envolvidos na etapa (o), obtém-se fragmentos reciclados à base de polietileno e polipropileno. Quando for o caso, os fragmentos reciclados à base de etileno politereftalato são também individualmente obtidos após a secagem.
[034] Com os fragmentos reciclados obtidos em elevado grau de pureza, especialmente até 99% de pureza, o aumento do valor agregado e a qualidade pode ser obtidos através de uma etapa opcional (p) de peletização. Nesta etapa utiliza-se um sistema reciclador de fragmentos reciclados que faz a peletização individual dos ditos fragmentos reciclados. Os sistemas recicladores comerciais são, em alguns casos, dotados de filtros especiais que ajudam a retirar qualquer material indesejável (contaminação) eventualmente agregado aos fragmentos reciclados e que possa afetar a formação de filmes ou o aspecto dos fragmentos peletizados obtidos após a peletização da etapa (p). Consequentemente, os fragmentos peletizados são obtidos com mais qualidade e maior abrangência no uso, sendo também considerados produtos finais obtidos conforme o processo ora descrito. Tendo em vista a descrição da etapa de peletização, esta consiste em uma das etapas que também contribui, de maneira combinada com a etapa de dissolução seletiva do alumínio, desagregação mecânica e separação gravitacional (quando for o caso), para o diferencial da invenção no contexto de prover elevada pureza aos produtos finais obtidos conforme o processo ora descrito. Nesse contexto, os fragmentos peletizados são obtidos com até 100% de pureza - a eficiência no grau de pureza depende da qualidade e da pureza dos insumos utilizados na fabricação das embalagens poliméricas laminadas.
[035] Conforme descrito, o conjunto de parâmetros de processo e etapas, quando considerados em combinação no processo ora descrito, consistem no diferencial da presente invenção do ponto de vista de redução de tempo e otimização de processo e sob a perspectiva de elevada pureza dos produtos finais. Nesse conjunto são principalmente citados: o ajuste de temperatura, a aplicação do anteparo limitador de volume, a aplicação do ultrassom (quando realizado), a desagregação mecânica, a dissolução seletiva do alumínio, a separação gravitacional (quando realizada) e a peletização (quando realizada), como características que permitem à invenção resolver os problemas do estado da técnica. As tecnologias descritas no estado da técnica não compreendem tais características e não permitem a obtenção de produtos finais com elevada pureza, tal como descrita, e processo otimizado realizado em tempo reduzido, tal como descrito.
[036] A presente invenção também apresenta como diferencial o fato de que não gera resíduos prejudiciais ao meio ambiente, visto que os produtos gerados são: polietileno, poliproprileno e etileno politereftalato (quando for o caso), de interesse industrial e comercial; alumínio sólido preferencialmente na forma de hidróxido de alumínio, de interesse industrial e comercial; solução alcalina aquosa em excesso que retorna ao processo; e gases combustíveis, preferencialmente gás hidrogénio, também de interesse industrial e comercial.
Exemplos
[037] Os exemplos de concretização aqui descritos têm como objetivo demonstrar algumas das inúmeras maneiras pelas quais a presente invenção pode ser concebida, sem se limitar às maneiras de concepção exemplificadas a seguir.
[038] A tabela 1 mostra a influência da temperatura no tempo de dissolução seletiva do alumínio, conforme descrito na etapa (i) do processo de reciclagem de embalagens poliméricas laminadas, objeto da presente invenção. Como embalagens poliméricas laminadas, tem-se nesse exemplo as embalagens PET-m-PE (compreendendo alumínio na forma de metalização à base de alumínio) e PET-ALU-PE (compreendendo alumínio na forma de folha de alumínio). [039] Tabela 1 : influência da temperatura no tempo de dissolução completa do alumínio em embalagens PET-m-PE e PET-ALU-PE.
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[040] De acordo com a tabela 1 , o tempo de dissolução completa do alumínio a 20 QC para embalagens poliméricas laminadas à base de PET-m-PE compreendendo dimensões de 0,4 x 0,4 cm e para embalagens poliméricas laminadas à base de PET-ALU-PE compreendendo dimensões de 0,35 x 0,35 cm, ocorre durante 5 e 4,5 horas, respectivamente. Aumentando-se para 95 QC, o tempo de dissolução é reduzido para 10 e 25 minutos, nessa ordem. O aumento da temperatura nesse caso promove o aumento da taxa de colisão a nível molecular na etapa, acelerando-se o tempo de dissolução. Partindo-se dos resultados mostrados na tabela 1 , a embalagem continha alumínio (folha ou ALU) enquanto a outra apenas metalização (m). Nesse sentido, o tempo variou em função da característica da embalagem polimérica submetida à dissolução seletiva.
[041] As tabelas 2 a 6 a seguir referem-se à influência das seguintes variáveis de processo, respectivamente, no tempo de dissolução seletiva do alumínio, conforme descrito na etapa (i) do processo ora descrito, em embalagens poliméricas laminadas à base de PET-ALU-PE: concentração de solução alcalina aquosa; dimensões das embalagens poliméricas laminadas; temperatura; ultrassom; e agitação.
[042] Tabela 2: influência da concentração de solução alcalina aquosa à base de NaOH no tempo de dissolução completa do alumínio em embalagens PET-ALU-PE.
Figure imgf000026_0002
Figure imgf000027_0001
[043] De acordo com a tabela 2, o aumento de concentração de solução alcalina aquosa diminui o tempo de dissolução do alumínio em embalagens poliméricas laminadas à base de PET-ALU-PE.
[044] Tabela 3: influência das dimensões das embalagens poliméricas laminadas no tempo de dissolução completa do alumínio em embalagens PET-ALU-PE.
Figure imgf000027_0002
[045] De acordo com a tabela 3, a diminuição do tamanho das embalagens poliméricas laminadas à base de PET-ALU-PE diminui o tempo de dissolução do alumínio.
[046] Tabela 4: influência da temperatura no tempo de dissolução completa do alumínio em embalagens PET-ALU-PE.
Figure imgf000027_0003
[047] De acordo com a tabela 4, o aumento de temperatura diminui o tempo de dissolução do alumínio em embalagens poliméricas laminadas à base de PET-ALU-PE.
[048] Tabela 5: influência do ultrassom no tempo de dissolução completa do alumínio em embalagens PET-ALU-PE.
Figure imgf000028_0001
[049] De acordo com a tabela 5, a aplicação de ultrassom diminui o tempo de dissolução do alumínio em embalagens poliméricas laminadas à base de PET-ALU-PE.
[050] Tabela 6: influência da agitação no tempo de dissolução completa do alumínio em embalagens PET-ALU-PE.
Figure imgf000028_0002
[051] De acordo com a tabela 6, a aplicação de agitação na etapa de dissolução do alumínio diminui o tempo de dissolução do alumínio em embalagens poliméricas laminadas à base de PET-ALU-PE.
[052] Deve ficar entendido que a presente descrição não limita a aplicação aos detalhes aqui descritos e que a invenção é capaz de outras modalidades e de ser praticada ou executada em uma variedade de modos, dentro do escopo das reivindicações. Embora tenham sido usados termos específicos, tais termos devem ser interpretados em sentido genérico e descritivo, e não com o propósito de limitação.

Claims

REIVINDICAÇÕES
1. “PROCESSO DE RECICLAGEM DE EMBALAGENS POLIMÉRICAS LAMINADAS COMPREENDENDO ALUMÍNIO”, as ditas embalagens compreendendo uma pluralidade de camadas poliméricas que compreendem polietileno e polipropileno, caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas:
(a) trituração e lavagem preliminar das embalagens poliméricas laminadas compreendendo alumínio, formando-se embalagens poliméricas laminadas trituradas;
(b) transferência das embalagens poliméricas laminadas trituradas para um reator;
(c) aplicação de um anteparo limitador de volume no reator;
(e) imersão das ditas embalagens poliméricas laminadas trituradas, em uma solução alcalina aquosa, formando-se uma primeira solução;
(h) ajuste de temperatura da primeira solução;
(i) reação de dissolução seletiva do alumínio na primeira solução, formando-se uma segunda solução compreendendo fragmentos de polietileno e polipropileno;
(j) drenagem da segunda solução do reator, de modo que os fragmentos da etapa (i) ficam retidos no fundo do reator;
(k) remoção dos fragmentos do reator e limpeza dos ditos fragmentos;
(L) desagregação mecânica dos fragmentos da etapa (k), formando-se fragmentos desagregados;
(m) descontaminação dos fragmentos desagregados, obtendo-se fragmentos limpos à base de polietileno e polipropileno; transferência dos ditos fragmentos limpos diretamente para a etapa (o) subsequente; e
(o) secagem dos fragmentos limpos obtidos conforme etapa (m), obtendo-se fragmentos reciclados de polietileno e polipropileno.
2. “PROCESSO”, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende as etapas independentemente opcionais e na ordem discriminada:
(d) aplicação de vácuo no reator; e/ou
(f) agitação da primeira solução; e/ou
(g) aplicação de ultrassom na primeira solução; e/ou (p) peletização dos ditos fragmentos reciclados.
3. “PROCESSO”, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o vácuo aplicado compreende valores de pressão entre 100 e 630 mmHg.
4. “PROCESSO”, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a agitação da primeira solução ser realizada em uma faixa de rotação compreendendo o intervalo entre 10 e 500 RPM.
5. “PROCESSO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que as embalagens poliméricas laminadas compreendendo alumínio estão presentes em quantidades de até 80% da capacidade volumétrica do reator e a quantidade de alumínio compreende a faixa entre 0,01% e até 40% (massa/massa) para cada Kg das ditas embalagens poliméricas laminadas compreendendo alumínio.
6. “PROCESSO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a trituração e lavagem na etapa (a) são realizadas através de dispositivos selecionados do grupo que compreende fragmentadoras, trituradoras, moinhos de faca, moinhos rotativos e pulverizadores de plástico.
7. “PROCESSO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a trituração na etapa (a) é realizada a úmido ou a seco.
8. “PROCESSO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que as embalagens poliméricas laminadas trituradas compreendem partículas e/ou fragmentos em qualquer formato e apresentam dimensões entre 50 microns e 5 cm.
9. “PROCESSO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o anteparo limitador de volume é selecionado do grupo compreendendo chapa perfurada, uma tela metálica ou uma tela plástica, e compreende aberturas de até 01 cm.
10. “PROCESSO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o reator compreende volume entre 100L e 50.000L.
11. “PROCESSO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que solução a alcalina aquosa compreende uma base forte em concentrações entre 1 e 50% em massa/volume.
12. “PROCESSO”, de acordo com a reivindicação 1 1 , caracterizado pelo fato de que a quantidade de base forte compreende a faixa entre 1 ,0 e 5,0 Kg para cada Kg de alumínio presente na etapa (e).
13. “PROCESSO”, de acordo com as reivindicações 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que a base forte é selecionada do grupo que compreende os hidróxidos de metais alcalinos e hidróxidos de metais alcalino-terrosos.
14. “PROCESSO”, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que os hidróxidos de metais alcalinos são selecionados do grupo compreendendo o hidróxido de lítio (LiOH), hidróxido de sódio (NaOH) e hidróxido de potássio (KOH) e os hidróxidos de metais alcalino-terrosos são selecionados do grupo compreendendo o hidróxido de cálcio Ca(OH)2, hidróxido de magnésio Mg(OH)2 e hidróxido de bário Ba(OH)2.
15. “PROCESSO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que a temperatura da primeira solução na etapa (h) é ajustada para valores entre 35 e 90 QC, quando as embalagens poliméricas laminadas trituradas compreendem alumínio na forma de folha de alumínio; ou a dita temperatura é ajustada para valores entre 35 e 95 QC, quando as embalagens poliméricas laminadas trituradas compreendem alumínio na forma de camada de metalização.
16. “PROCESSO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que a reação de dissolução seletiva do alumínio na primeira solução ocorre na faixa de tempo entre 30 minutos e 6 horas.
17. “PROCESSO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que os fragmentos da etapa (k) são limpos através de prensa, centrifugação ou suspensão dos ditos fragmentos sobre uma tela de abertura de tamanho variando entre 250 microns e 0,1 cm.
18. “PROCESSO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que a desagregação mecânica é realizada a úmido e por meio de equipamentos selecionados do grupo compreendendo turbina, repolpeador de celulose, dispersor de alto torque e dispersor de alto cisalhamento.
19. “PROCESSO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizado pelo fato de que a descontaminação é realizada através da utilização de água em imersão ou um sistema de cortina d’água, sendo que a água compreende pH entre 4,0 e 7,0.
20. “PROCESSO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado pelo fato de que secagem dos fragmentos limpos é realizada em equipamentos compreendendo meios para prensa, centrifugação e para aplicações de técnicas de ciclone, com ou sem ar quente.
21. “PROCESSO DE RECICLAGEM DE EMBALAGENS POLIMÉRICAS LAMINADAS COMPREENDENDO ALUMÍNIO”, as ditas embalagens compreendendo uma pluralidade de camadas poliméricas que compreendem polietileno, polipropileno e etileno politereftalato, caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas:
(a) trituração e lavagem preliminar das embalagens poliméricas laminadas compreendendo alumínio, formando-se embalagens poliméricas laminadas trituradas;
(b) transferência das embalagens poliméricas laminadas trituradas para um reator;
(c) aplicação de um anteparo limitador de volume no reator;
(e) imersão das ditas embalagens poliméricas laminadas trituradas, em uma solução alcalina aquosa, formando-se uma primeira solução; (h) ajuste de temperatura da primeira solução;
(i) reação de dissolução seletiva do alumínio na primeira solução, formando-se uma segunda solução compreendendo fragmentos de polietileno, polipropileno e etileno politereftalato;
(j) drenagem da segunda solução do reator, de modo que os fragmentos da etapa (i) ficam retidos no fundo do reator;
(k) remoção dos fragmentos do reator e limpeza dos ditos fragmentos;
(L) desagregação mecânica dos fragmentos da etapa (k), formando-se fragmentos desagregados;
(m) descontaminação dos fragmentos desagregados, obtendo-se fragmentos limpos à base de polietileno, polipropileno e etileno politereftalato; e transferência dos ditos fragmentos limpos para um tanque de água para separação gravitacional na etapa (n) subsequente;
(n) separação gravitacional dos fragmentos limpos compreendendo polietileno, polipropileno e etileno politereftalato, no tanque de água; obtenção de fragmentos de polietileno e polipropileno no sobrenadante e etileno politereftalato no fundo do tanque; remoção e obtenção dos fragmentos limpos de polietileno e poliproprileno; remoção e obtenção dos fragmentos limpos de etileno politereftalato; transferência dos fragmentos limpos de polietileno e poliproprileno para a etapa (o) subsequente; e transferência dos fragmentos limpos de etileno politereftalato para a etapa (o) subsequente; e
(o) secagem dos fragmentos limpos obtidos conforme etapa (n), obtendo-se fragmentos reciclados de polietileno, polipropileno e etileno politereftalato.
22. “PROCESSO”, de acordo com a reivindicação 21 , caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende as etapas independentemente opcionais e na ordem discriminada:
(d) aplicação de vácuo no reator; e/ou
(f) agitação da primeira solução; e/ou
(g) aplicação de ultrassom na primeira solução; e/ou (p) peletização dos ditos fragmentos reciclados.
23. “PROCESSO”, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o vácuo aplicado compreende valores de pressão entre 100 e 630 mmHg.
24. “PROCESSO”, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de a agitação da primeira solução ser realizada em uma faixa de rotação compreendendo o intervalo entre 10 e 500 RPM.
25. “PROCESSO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 24, caracterizado pelo fato de que as embalagens poliméricas laminadas compreendendo alumínio estão presentes em quantidades de até 80% da capacidade volumétrica do reator e a quantidade de alumínio compreende a faixa entre 0,01% e até 40% (massa/massa) para cada Kg das ditas embalagens poliméricas laminadas compreendendo alumínio.
26. “PROCESSO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 25, caracterizado pelo fato de que a trituração e lavagem na etapa (a) são realizadas através de dispositivos selecionados do grupo que compreende fragmentadoras, trituradoras, moinhos de faca, moinhos rotativos e pulverizadores de plástico.
27. “PROCESSO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 26, caracterizado pelo fato de que a trituração na etapa (a) é realizada a úmido ou a seco.
28. “PROCESSO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 27, caracterizado pelo fato de que as embalagens poliméricas laminadas trituradas compreendem partículas e/ou fragmentos em qualquer formato e apresentam dimensões entre 50 microns e 5 cm.
29. “PROCESSO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 28, caracterizado pelo fato de que o anteparo limitador de volume é selecionado do grupo compreendendo chapa perfurada, uma tela metálica ou uma tela plástica, e compreende aberturas de até 01 cm.
30. “PROCESSO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 29, caracterizado pelo fato de que o reator compreende volume entre 100L e 50.000L.
31. “PROCESSO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 30, caracterizado pelo fato de que a solução alcalina aquosa compreende uma base forte em concentrações entre 1 e 50% em massa/volume.
32. “PROCESSO”, de acordo com a reivindicação 31 , caracterizado pelo fato de que a quantidade de base forte compreende a faixa entre 1 ,0 e 5,0 Kg para cada Kg de alumínio presente na etapa (e).
33. “PROCESSO”, de acordo com as reivindicações 31 ou 32, caracterizado pelo fato de que a base forte é selecionada do grupo que compreende os hidróxidos de metais alcalinos e hidróxidos de metais alcalino-terrosos.
34. “PROCESSO”, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de que os hidróxidos de metais alcalinos são selecionados do grupo compreendendo o hidróxido de lítio (LiOH), hidróxido de sódio (NaOH) e hidróxido de potássio (KOH) e os hidróxidos de metais alcalino-terrosos são selecionadas do grupo compreendendo o hidróxido de cálcio Ca(OH)2, hidróxido de magnésio Mg(OH)2 e hidróxido de bário Ba(OH)2.
35. “PROCESSO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 34, caracterizado pelo fato de que a temperatura da primeira solução na etapa (h) é ajustada para valores entre 35 e 90 QC, quando as embalagens poliméricas laminadas trituradas compreendem alumínio na forma de folha de alumínio; ou a dita temperatura é ajustada para valores entre 35 e 95 QC, quando as embalagens poliméricas laminadas trituradas compreendem alumínio na forma de camada de metalização.
36. “PROCESSO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 35, caracterizado pelo fato de que a reação de dissolução seletiva do alumínio na primeira solução ocorre na faixa de tempo entre 30 minutos e 6 horas.
37. “PROCESSO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 36, caracterizado pelo fato de que os fragmentos da etapa (k) são limpos através de prensa, centrifugação ou suspensão dos ditos fragmentos sobre uma tela de abertura de tamanho variando entre 250 mícron e 0,1 cm.
38. “PROCESSO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 37, caracterizado pelo fato de que a desagregação mecânica é realizada a úmido e por meio de equipamentos selecionados do grupo compreendendo turbina, repolpeador de celulose, dispersor de alto torque e dispersor de alto cisalhamento.
39. “PROCESSO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 38, caracterizado pelo fato de que a descontaminação é realizada através da utilização de água em imersão ou um sistema de cortina d’água, sendo que a água compreende pH entre 4,0 e 7,0.
40. “PROCESSO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 39, caracterizado pelo fato de que na separação gravitacional os fragmentos limpos de polietileno e polipropileno são removidos e obtidos por meio de um coletor rosca sem fim na superfície do tanque; e os fragmentos limpos de etileno politereftalato são removidos e obtidos por meio de um coletor rosca sem fim no fundo do tanque.
41. “PROCESSO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 40, caracterizado pelo fato de que a secagem dos fragmentos limpos é realizada em equipamentos compreendendo meios para prensa, centrifugação e para aplicações de técnicas de ciclone, com ou sem ar quente.
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