Catalizzatori bifunzionali per la decomposizione del polietilene

The aim of this thesis work was to investigate the degradation of polyethylene, in particular LLDPE, when it is in contact with different types of catalysts, characterized by different acid strength. The initial (and challenging) purpose was to recover the monomer starting from the polymer in a circular economy perspective. The work is divided in two main experimental parts. 1) The first step was to identify five different types of catalysts and to spectroscopically characterize them in order to discriminate and quantify the type and the number of acid sites. To this end, we adopted FT-IR spectroscopy in the presence of two molecular probes, namely pyridine and carbon monoxide. 2) Then a specific experimental set-up was built up and optimized in order to identify and quantify the volatile products evolving from the degradation of LLDPE in the presence of the five catalysts, during a temperature ramp up to 700 °C. The gaseous products were accumulated within a cell and continuously analysed with an infrared spectrophotometer. In order to quantify the different types of gas, calibration curves were collected for methane, ethylene, propene, 1-butene and 1-hexene.

Lo scopo di questo lavoro di tesi era di studiare la degradazione del polietilene, in particolare dell'LLDPE, quando è in contatto con diversi tipi di catalizzatori, caratterizzati da una diversa resistenza acida. Lo scopo iniziale (e stimolante) era di recuperare il monomero a partire dal polimero in una prospettiva di economia circolare. Il lavoro è diviso in due parti sperimentali principali. 1) Il primo passo è stato quello di identificare cinque diversi tipi di catalizzatori e di caratterizzarli spettroscopicamente al fine di discriminare e quantificare il tipo e il numero di siti acidi. A tal fine, abbiamo adottato la spettroscopia FT-IR in presenza di due sonde molecolari, vale a dire piridina e monossido di carbonio. 2) Quindi è stato creato e ottimizzato un set-up sperimentale specifico per identificare e quantificare i prodotti volatili in evoluzione dal degrado di LLDPE in presenza dei cinque catalizzatori, durante una rampa di temperatura fino a 700 ° C. I prodotti gassosi sono stati accumulati all'interno di una cellula e continuamente analizzati con uno spettrofotometro a infrarossi. Al fine di quantificare i diversi tipi di gas, sono state raccolte curve di calibrazione per metano, etilene, propene, 1-butene e 1-esene.