Introdução
Mais de quatro milhões e meio de toneladas de plástico são produzidas anualmente apenas no Reino Unido, com mais de 85% indo para aterros (1). Mais de 45% das garrafas de plástico são enviadas para reciclagem e esse número deve aumentar significativamente nos próximos anos. Plásticos reciclados têm uma variedade de usos, desde novas garrafas/bandejas de alimentos até produtos de drenagem subterrânea e materiais de decoração macios (1).
Durante o processo de reciclagem, os plásticos transparentes e de cores mistas são separados antes de serem granulados e novamente separados. Os plásticos granulados são então cuidadosamente limpos e secos antes de serem testados no controle de qualidade e enviados para a fabricação. Os plásticos são transformados em pellets de polietileno de alta densidade (PEAD). É vital que os pellets produzidos a partir da reciclagem sejam desodorizados de contaminantes e compostos de sabor, especialmente quando são fabricados em embalagens de alimentos.
O limoneno é um monoterpeno cíclico e é o principal componente do óleo das frutas cítricas. O limoneno contamina materiais recicláveis; durante o processo de reciclagem, os altos níveis de limoneno nos pellets devem ser removidos durante a desodorização (2). Durante o teste de controle de qualidade, os pellets devem ter uma concentração de limoneno inferior a 20 ppm. Esta nota de aplicação demonstra a extração de limoneno do pellet HDPE com excelente limite de detecção usando o SCION 8300 GC altamente sensível com espectrômetro de massa (MS) de quadrângulo único (SQ).
Experimento
A Tabela 1 detalha os parâmetros analíticos usados ao longo desta aplicação.
Padrões de calibração de limoneno foram preparados em dissulfeto de carbono (CS2) em uma faixa de 0ppm, 5ppm, 10ppm, 20ppm e 40ppm.
Pelotas de HDPE de 0,1 g foram extraídas usando 1 mL de CS2 e incubadas à temperatura ambiente por sessenta minutos. Os extratos foram então injetados no GC usando um amostrador automático 8400. Os grânulos de HDPE foram analisados em triplicado. Um método de varredura completa foi usado para identificar m/z 93, o íon quantificador de limoneno com m/z 68 como um íon qualificador. O cromatograma de íons total (TIC) foi submetido a uma pesquisa na biblioteca do NIST para confirmação.
Resultados
O limoneno foi identificado com tempo de retenção de 7,265 minutos pelo método full scan e injeção de padrão analítico. A Figura 1 mostra o TIC do limoneno e os espectros associados obtidos pelo método de varredura completa.
Uma pesquisa da biblioteca NIST do pico de limoneno deu uma correspondência espectral de 91%. A Figura 2 mostra a pesquisa da biblioteca NIST, gerada por meio do software SCION Mass Spectrometry Work Station (MSWS).
Após identificação precisa do limoneno, via biblioteca do NIST, os padrões de calibração foram analisados em triplicata. Uma amostra em branco também foi analisada para fins de controle de qualidade. A Figura 3 mostra a curva de calibração gerada a partir das injeções em triplicata, usando a média das réplicas.
A calibração mostrou excelente linearidade com um valor de R de 0,9996. Os grânulos de HDPE também foram analisados em triplicado (três amostras separadas preparadas). O tempo de retenção e extração do íon 93 foram utilizados para confirmação do limoneno. A Figura 4 detalha o TIC e o TIC para o íon 93.
As curvas de calibração foram utilizadas para calcular a concentração de limoneno nas amostras. A Tabela 2 detalha a área do pico e a concentração calculada de cada injeção, bem como a área média do pico, concentração média e RSD% da análise.
Conforme mostrado na tabela 2, o %RSD para a área do pico foi excepcional, em apenas 0,20%, com o %RSD da concentração calculada sendo zero. Isso mostra a robustez do SCION 436 GC com SQ MS. A concentração de limoneno nos grânulos de HDPE foi de 0,01 µg/g (0,01 ppm), bem abaixo do limite de 20 ppm permitido para a presença de plásticos reciclados. Esta presença extremamente baixa de limoneno nos pellets demonstra que os plásticos reciclados foram desodorizados com sucesso durante o processo de moagem.
Conclusão
A alta sensibilidade e robustez do SCION GC-MS, juntamente com uma simples extração de amostra, tornaram a análise dos grânulos de HDPE rápida e fácil, gerando resultados confiáveis e reprodutíveis. Os grânulos de HDPE analisados continham 0,01 ppm de limoneno. A concentração de limoneno foi significativamente inferior ao limite de 20 ppm, mostrando claramente que os pellets foram desodorizados, passando assim pelo controle de qualidade.
Baixar Nota de Aplicação
Baixe a Nota de Aplicação completa: Determinação de Limoneno em Pellets de HDPE Reciclados
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Referências
[1] Viridor.co.uk. (2018). Reciclagem de Plástico. [online] Disponível em: https://viridor.co.uk/our-operations/recycling-andresources/plastic-recycling [Acessado em 28 de agosto de 2018].
[2] Welle, F. (2005). Desenvolva um processo de reciclagem de PEAD de grau alimentício. Oxon: Programa de Ação para Resíduos e Recursos, p.4.
