Liquefazione idrotermale di PET e PA6 per il recupero dei monomeri e sua applicazione al riciclo di rifiuti tessili sintetici = Hydrothermal Liquefaction of PET and PA6 for Monomer Recovery and Application to Synthetic Textile Waste Recycling

Negli ultimi anni la crescente produzione di rifiuti plastici e di rifiuti tessili a base di fibre sintetiche ha reso urgente lo sviluppo di tecnologie di riciclo in grado di ridurre l’impatto ambientale e favorire modelli circolari. In questo contesto, la liquefazione idrotermale (Hydrothermal Liquefaction, HTL) rappresenta una strategia promettente per convertire materiali polimerici complessi in monomeri riutilizzabili, sfruttando le proprietà dell’acqua in condizioni subcritiche. L’integrazione di tali processi in un’economia circolare consentirebbe di limitare l’uso di risorse fossili e valorizzare flussi di rifiuti attualmente non riciclabili con tecnologie convenzionali. Il presente lavoro studia la depolimerizzazione idrotermale di polietilene tereftalato (PET) e poliammide 6 (PA6), singolarmente e in miscela, con l’obiettivo di valutarne la conversione, le rese in prodotti e le interazioni reciproche. Le prove, condotte variando temperatura, tempo, percentuale di PET e dry matter, sono state pianificate tramite Design of Experiments (DoE) per sviluppare un modello predittivo e ottimizzare le condizioni operative. I diversi prodotti ottenuti sono stati analizzati mediante tecniche cromatografiche e spettroscopiche. I risultati hanno mostrato un comportamento fortemente dipendente sia dalla composizione della miscela sia dalle condizioni operative. Una maggiore percentuale di PET ha favorito il recupero di acido tereftalico (TPA), con rese fino a ≈ 70–85% per miscele contenenti il 75% in massa di PET. Al contrario, bassi contenuti di dry matter (≈10 wt%) hanno incrementato la formazione di monomeri idrosolubili, migliorando le rese in glicole etilenico (EG) e caprolattame (CL), che hanno raggiunto valori rispettivamente pari a ≈45–60% e 50–70%. La resa in EG è risultata penalizzata dalla presenza di PA6 non idrolizzato e di specie oligomeriche parzialmente convertite (BHET e MHET), responsabili della ritenzione di parte del monomero. Temperature più elevate (320–340 °C) e tempi di reazione più lunghi (fino a 30 min) hanno favorito la depolimerizzazione complessiva, incrementando la formazione dei rispettivi monomeri e riducendo la frazione solida residua a valori inferiori al 5 wt%, composta prevalentemente da PA6 non convertita, il componente più recalcitrante all’idrolisi. Tuttavia, condizioni operative eccessivamente spinte hanno penalizzato la selettività del processo. L'interazione tra i due polimeri è risultata significativa: il TPA è generalmente ben recuperato, ma la resa cala con l’aumento della PA6, a causa della probabile formazione di tereftalammidi , fenomeno accentuato da condizioni più severe. Viceversa, il PET può facilitare l’idrolisi della PA6: il TPA formato abbassa il pH della fase acquosa, favorendo la conversione della poliammide e la produzione di CL. Il modello ottenuto tramite DoE è stato validato mediante prove sperimentali sia interne al dominio del modello sia su sistemi reali, includendo vere fibre sintetiche (tessuti commerciali). Tale approccio ha confermato la robustezza del modello e la trasferibilità del processo a matrici complesse. Inoltre, lo studio mirato sulle interazioni tra i monomeri ha permesso di verificare sperimentalmente i meccanismi di reazione proposti. In conclusione, la liquefazione idrotermale si conferma una tecnologia promettente per il riciclo chimico di rifiuti tessili sintetici e fornisce una base metodologica utile per futuri studi tecno-economici e valutazioni di fattibilità su scala industriale.