Durability of polyethylene in hot and fresh vinasse at ethanol plant

Geomembranas são mantas poliméricas com importante aplicação no revestimento de lagoas de vinhaça, e que exigem durabilidade de longo prazo. Geomembranas comerciais pretas, lisas e fabricadas pelo processo de extrusão, bem como placas moldadas por injeção, preparadas com diferentes resinas de polietileno, foram expostas à vinhaça quente e fresca em usina de etanol durante 245 dias. Ao longo do processo de exposição ao efluente foram monitoradas propriedades mecânicas, térmicas e estruturais. Considerando-se o modelo teórico que prevê que a vida útil desses materiais compreende três estágios, os resultados mostraram que as geomembranas estão na primeira fase de sua vida útil, período durante o qual ocorre o esgotamento dos antioxidantes, sem modificação das propriedades mecânicas. Essa primeira fase da vida útil da geomembrana de 1 mm de espessura foi estimada em 4,3 anos, enquanto que para a geomembrana de 2 mm foi avaliada em 5 anos. Para as placas moldadas por injeção com diferentes resinas de polietileno e que continham 2,5% de negro de fumo, a primeira etapa da vida útil foi avaliada em 4,4 até 6 anos. Entre as resinas de polietileno avaliadas, observou-se maior durabilidade para a resina bimodal polimerizada em processo de Solução da Dow, que utiliza catalizador metalocênico e comonômero octeno-1. Após 153 dias de exposição à vinhaça quente e fresca observou-se princípio de degradação termo-oxidativa preferencialmente por ramificação nas frações de baixa massa molar. A metodologia proposta, com base no uso de placas moldadas por injeção e a exposição nas condições de campo, foi validada para a estimativa do estágio I da vida útil de geomembranas.Geomembranes are polymeric sheets widely used in vinasse ponds to prevent contamination of soil. Long-term durability is expected, since failure can result in environmental impact. Smooth black commercial geomembranes and injected molded plaques manufactured using different polyethylene resins were exposed to hot and fresh vinasse at an ethanol plant. Mechanical, thermal and structural changes were evaluated along 245 days of exposure to the effluent. Results showed that geomembranes are in the first step of degradation process, when it is observed depletion of antioxidants with no modification of mechanical properties. First stage of service life in hot and fresh vinasse was estimated in 4,3 years for the geomembrane 1 mm thick and 5 years for geomembrane of 2 mm. For the injected molded plaques, service life was estimated in 4,4 up to 6 years for the resins compounded with 2,5% of carbon black. The longer durability was observed for the bimodal metallocene/octene-1 comonomer from Dow Solution polymerization process. Incipient degradation was observed after 153 days, which occurred preferentially in the lower molecular weight by branching. The proposed methodology, based on injected molded plaques and their exposure in the field conditions, was validated to assess the stage of antioxidants depletion of service life of different polyethylene resins