Superbases as catalysts in low temperature polyester depolymerization
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2024-05-21
Department
Major/Subject
Chemistry
Mcode
CHEM3023
Degree programme
Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering
Language
en
Pages
69 + 2
Series
Abstract
Polyethylene terephthalate (PET) is a synthetic polymer which is widely employed in various industrial fields, such as textile and packaging industry. The versatile properties of this polyester have enabled its widespread application. Chemical recycling is a prospective solution for exploiting the continuously increasing amount of polyester waste generated. In this work, low temperature depolymerization of PET was investigated using glycolysis as a chemical recycling method. Novel superbases were used as catalysts, and their efficiency was compared to conventionally applied zinc acetate (Zn(OAc)2). Two of the studied superbases have not been reported for recycling of PET. The focus of the work was to find the lowest potential depolymerization temperature in glycolysis reaction while maintaining the reaction time in feasible limits. In addition, the possibility of generating PET oligomers instead of completely decomposing the polymer into monomers was investigated in the thesis. The investigated superbases demonstrated remarkable catalytic efficiency as compared to conventionally applied metal acetate catalyst at significantly lower reaction temperatures. High conversions for initial PET material were achieved in just two hours of reaction time at temperatures as low as 120°C. At temperature this low, the conventional zinc acetate catalyst is not active anymore.Polyetyleenitereftalaatti (PET) on synteettinen polymeeri, jota käytetään laajalti eri teollisuuden aloilla, kuten tekstiili- ja pakkausteollisuudessa. Kyseisen polyesterin monipuoliset ominaisuudet ovat mahdollistaneet sen laaja-alaisen levinneisyyden. Kemiallinen kierrätys on mahdollinen ratkaisu hyödyntää suurissa määrin syntyvä jätepolyesteri. Tässä työssä tutkittiin matalassa lämpötilassa toteutettavaa PET:n depolymerointia hyödyntäen glykolyysiä kemiallisena kierrätysmenetelmänä. Uudenlaisia superemäksiä käytettiin katalyytteinä ja niiden tehokkuutta verrattiin tavanomaisesti käytettyyn sinkkiasetaattiin (Zn(OAc)2). Tutkituista superemäksistä kahta ei ole raportoitu käytettävän PET:n kierrätyksessä. Työn kokeellinen osa keskittyi selvittämään alhaisinta mahdollista depolymerointilämpötilaa glykolyysireaktiossa reaktioajan säilyessä toteuttamiskelpoisena. Lisäksi työssä selvitettiin mahdollisuutta tuottaa PET:n oligomeerejä polymeerin täydellisen hajottamisen sijasta monomeereiksi. Tutkitut superemäkset osoittivat huomattavaa katalyyttistä tehokkuutta verrattuna tyypillisesti katalyyttinä käytettyyn metalliasetaattiin merkittävästi alhaisemmassa reaktiolämpötilassa. Alkuperäisen PET-materiaalin korkeat konversiot saavutettiin reaktioajan ollessa kaksi tuntia 120°C lämpötilassa. Kyseisessä lämpötilassa tavanomainen sinkkiasetaattikatalyytti ei ole enää aktiivinen.Description
Supervisor
Niskanen, JukkaThesis advisor
Karjalainen, ErnoHarlin, Ali
Keywords
polyethylene terephthalate, superbase, depolymerization, glycolysis