Estudo da grafitização de espuma leve de carbono obtida através da pirólise de Polietileno Tereftalato (PET)
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFMG |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/1843/51625 |
Resumo: | Devido à sua versatilidade e excelente custo benefício, materiais plásticos são amplamente utilizados para inúmeras aplicações e, atualmente, a maior parte é descartada indevidamente após o consumo. Este resíduo acaba por se acumular no solo e nos oceanos, onde fica por muitos anos, sofrendo lenta degradação e causando diversos problemas ambientais. O problema é crescente e as perspectivas para o crescimento do consumo e descarte do plástico são preocupantes. Buscando remover este passivo ambiental do meio ambiente, foi desenvolvida e patenteada uma técnica de produção de grafeno a partir do polietileno tereftalato (PET), um dos plásticos mais utilizados na atualidade. Esta tecnologia de transformação traz benefícios econômicos e sociais, por produzir um material de uso crescente, o grafeno, com ampla gama de aplicações em engenharia e indústria, alto valor agregado, a baixo custo, e principalmente, que contribui para a sustentabilidade. Neste trabalho foi testada, partindo da citada patente, a pirólise do PET assistida por compostos químicos com objetivo de atuarem como agentes de expansão do precursor de carbono durante tal processo. Além disto, foi estudado o efeito de tratamento térmico no material pós-pirólise, de modo a avaliar possíveis melhorias em sua estrutura cristalina, e aspectos relacionados à condutividade elétrica, visando sua aplicação em dispositivos de armazenamento de energia. Os materiais produzidos com auxílio de agentes expansivos foram comparados com o produzido sem agente. Após as caracterizações, observou-se que os melhores resultados foram obtidos utilizando melamina e ureia como agentes expansivos, visto que apresentaram resultados mais semelhantes ao grafeno, dentre os estudados. Em relação ao tratamento térmico, foram observadas melhorias significativas na condutividade elétrica. Alguns dos materiais foram testados como supercapacitores e, apesar dos resultados baixos de capacitância, demonstraram potencial para aplicação, desde que sejam realizadas algumas melhorias que precisam ser estudadas. Diante disto, o material produzido tem potencial para ser uma solução para o problema causado pelo plástico como passivo ambiental, uma vez que pode ser aplicado, se devidamente aprimorado, em aplicações de maior valor agregado, trazendo viés econômico ao material. |
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Esta tecnologia de transformação traz benefícios econômicos e sociais, por produzir um material de uso crescente, o grafeno, com ampla gama de aplicações em engenharia e indústria, alto valor agregado, a baixo custo, e principalmente, que contribui para a sustentabilidade. Neste trabalho foi testada, partindo da citada patente, a pirólise do PET assistida por compostos químicos com objetivo de atuarem como agentes de expansão do precursor de carbono durante tal processo. Além disto, foi estudado o efeito de tratamento térmico no material pós-pirólise, de modo a avaliar possíveis melhorias em sua estrutura cristalina, e aspectos relacionados à condutividade elétrica, visando sua aplicação em dispositivos de armazenamento de energia. Os materiais produzidos com auxílio de agentes expansivos foram comparados com o produzido sem agente. Após as caracterizações, observou-se que os melhores resultados foram obtidos utilizando melamina e ureia como agentes expansivos, visto que apresentaram resultados mais semelhantes ao grafeno, dentre os estudados. Em relação ao tratamento térmico, foram observadas melhorias significativas na condutividade elétrica. Alguns dos materiais foram testados como supercapacitores e, apesar dos resultados baixos de capacitância, demonstraram potencial para aplicação, desde que sejam realizadas algumas melhorias que precisam ser estudadas. Diante disto, o material produzido tem potencial para ser uma solução para o problema causado pelo plástico como passivo ambiental, uma vez que pode ser aplicado, se devidamente aprimorado, em aplicações de maior valor agregado, trazendo viés econômico ao material.Due to its versatility and excellent cost-effectiveness, plastic materials are widely used for numerous applications and, currently, most of them are improperly discarded after consumption. This residue ends up accumulating in the soil and oceans, where it remains for many years, suffering slow degradation and causing various environmental problems. The problem is growing and the prospects for growth in plastic consumption and disposal are worrying. Seeking to remove this environmental liability from the environment, a graphene production technique was developed and patented from polyethylene terephthalate (PET), one of the most used plastics today. This transformation technology brings economic and social benefits, as it produces a material that is increasingly used, graphene, with a wide range of applications in engineering and industry, high added value, low cost, and, above all, that contributes to sustainability. In this work, starting from the mentioned patent, the pyrolysis of PET assisted by chemical compounds was tested with the objective of acting as expansion agents of the carbon precursor during this process. Furthermore, the effect of heat treatment on the post-pyrolysis material was studied, in order to evaluate possible improvements in its crystalline structure, and aspects related to electrical conductivity, aiming at its application in energy storage devices. The materials produced with the aid of expanding agents were compared with those produced without agents. After the characterizations, it was observed that the best results were obtained using melamine and urea as expanding agents, since they presented results more similar to graphene, among those studied. Regarding heat treatment, significant improvements in electrical conductivity were observed. Some of the materials were tested as supercapacitors and, despite the low capacitance results, they showed potential for application, provided that some improvements are made that need to be studied. In view of this, the material produced has the potential to be a solution to the problem caused by plastic as an environmental liability, since it can be applied, if properly improved, in higher value-added applications, bringing economic bias to the material.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorporUniversidade Federal de Minas GeraisPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUFMGBrasilENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICAEngenharia químicaGrafenoGarrafas PETPassivo ambientalPiroliseTratamento térmicoGrafenoPETPassivo ambientalPiróliseTratamento térmicoEstudo da grafitização de espuma leve de carbono obtida através da pirólise de Polietileno Tereftalato (PET)Study of the graphitization of light carbon foam obtained through the pyrolysis of Polyethylene Terephthalate (PET)info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82118https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/51625/6/license.txtcda590c95a0b51b4d15f60c9642ca272MD56ORIGINALESTUDO DA GRAFITIZAÇÃO DE ESPUMA LEVE DE CARBONO OBTIDA ATRAVÉS DA PIRÓLISE DE POLIETILENO TEREFTALATO_(PET).pdfESTUDO DA GRAFITIZAÇÃO DE ESPUMA LEVE DE CARBONO OBTIDA ATRAVÉS DA PIRÓLISE DE POLIETILENO TEREFTALATO_(PET).pdfapplication/pdf7311801https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/51625/5/ESTUDO%20DA%20GRAFITIZA%c3%87%c3%83O%20DE%20ESPUMA%20LEVE%20DE%20CARBONO%20OBTIDA%20ATRAV%c3%89S%20DA%20PIR%c3%93LISE%20DE%20POLIETILENO%20TEREFTALATO_%28PET%29.pdf0d252e8b6ca5d16d128437a3fb6f5a46MD551843/516252023-04-05 15:29:17.915oai:repositorio.ufmg.br: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ório de PublicaçõesPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2023-04-05T18:29:17Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false |
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