Stan recyklingu materiałów poliuretanowych w Chinach
1, zakład produkcyjny poliuretanu będzie co roku produkować dużą liczbę złomu, ze względu na stosunkowo skoncentrowany, łatwy do recyklingu.Większość zakładów wykorzystuje metody recyklingu fizycznego i chemicznego w celu odzyskiwania i ponownego wykorzystania złomu.
2. Odpady materiałów poliuretanowych wykorzystywanych przez konsumentów nie zostały odpowiednio poddane recyklingowi.W Chinach istnieje kilka przedsiębiorstw specjalizujących się w przetwarzaniu odpadów poliuretanowych, ale większość z nich zajmuje się głównie spalaniem i fizycznym recyklingiem.
3, istnieje wiele uniwersytetów i instytucji badawczych w kraju i za granicą, zaangażowanych w poszukiwanie technologii recyklingu chemicznego i biologicznego poliuretanów, opublikowało pewne wyniki akademickie.Ale tak naprawdę wdrożony na dużą skalę przez bardzo nielicznych, niemiecki H&S jest jednym z nich.
4, klasyfikacja odpadów domowych w Chinach właśnie się rozpoczęła, a ostateczna klasyfikacja materiałów poliuretanowych jest stosunkowo niska, a przedsiębiorstwom trudno jest w dalszym ciągu pozyskiwać odpadowy poliuretan do późniejszego recyklingu i utylizacji.Niestabilna podaż surowców odpadowych utrudnia funkcjonowanie przedsiębiorstw.
5. Nie ma jasnych standardów dotyczących opłat za recykling i przetwarzanie dużych odpadów.Na przykład materace wykonane z poliuretanu, izolacja lodówek itp. Dzięki poprawie polityki i łańcuchów przemysłowych przedsiębiorstwa zajmujące się recyklingiem mogą uzyskać znaczne dochody.
6, Huntsman wynalazł metodę recyklingu plastikowych butelek PET, po szeregu rygorystycznych procesów przetwarzania, w jednostce reakcji chemicznej z reakcją z innymi surowcami w celu wytworzenia produktów z poliolu poliestrowego, których składniki do 60% pochodzą z przetworzonych plastikowych butelek PET i poliestru poliol używany do produkcji materiałów poliuretanowych jest jednym z ważnych surowców.Obecnie firma Huntsman może skutecznie poddać recyklingowi 1 miliard 500 ml plastikowych butelek PET rocznie, a w ciągu ostatnich pięciu lat 5 miliardów pochodzących z recyklingu plastikowych butelek PET zostało przekształconych w 130 000 ton produktów poliolowych do produkcji poliuretanowych materiałów izolacyjnych.
Recykling fizyczny
Metoda ta jest najpowszechniej stosowaną technologią recyklingu.Miękką piankę poliuretanową rozdrabnia się na kilkucentymetrowe fragmenty za pomocą kruszarki, a w mieszalniku natryskuje się reaktywny klej poliuretanowy.Stosowanymi klejami są na ogół połączenia pianki poliuretanowej lub końcowe prepolimery na bazie NCO na bazie poliizocyjanianu polifenylopolimetylenu (PAPI).W przypadku stosowania do klejenia i formowania klejów na bazie PAPI można przeprowadzić także mieszanie parowe. W procesie klejenia odpadowego poliuretanu dodać 90% odpadowego poliuretanu, 10% kleju, równomiernie wymieszać, można też dodać część barwnika, a następnie zwiększ ciśnienie mieszaniny.
Produkty z termoutwardzalnej miękkiej pianki poliuretanowej i produktów poliuretanowych RIM charakteryzują się pewnym stopniem plastyczności termicznej w zakresie temperatur 100-200℃.Pod wpływem wysokiej temperatury i wysokiego ciśnienia odpady poliuretanu można łączyć ze sobą bez użycia kleju.Aby produkt poddany recyklingowi był bardziej jednorodny, odpady są często rozdrabniane, a następnie podgrzewane i poddawane działaniu ciśnienia.
Miękką piankę poliuretanową można przekształcić w drobne cząstki w procesie mielenia lub mielenia w niskiej temperaturze, a dyspersję tej cząstki dodaje się do poliolu używanego do produkcji pianki poliuretanowej lub innych produktów, nie tylko w celu odzyskiwania odpadowych materiałów poliuretanowych, ale także w celu skutecznego obniżenia kosztów produktów.Zawartość sproszkowanego proszku w miękkiej piance poliuretanowej utwardzanej na zimno na bazie MDI jest ograniczona do 15%, a do pianki utwardzanej na gorąco na bazie TDI można dodać maksymalnie 25% proszku.
Recykling chemiczny
Hydroliza diolu jest jedną z najczęściej stosowanych metod odzyskiwania chemicznego.W obecności drobnocząsteczkowych dioli (takich jak glikol etylenowy, glikol propylenowy, glikol dietylenowy) i katalizatorów (aminy trzeciorzędowe, alkoholamina czy związki metaloorganiczne) poliuretany (pianki, elastomery, produkty RIM itp.) poddaje się alkoholizacji w temperaturze ok. 200°C przez kilka godzin w celu uzyskania regenerowanych polioli.Poliole pochodzące z recyklingu można mieszać ze świeżymi poliolami do produkcji materiałów poliuretanowych.
Pianki poliuretanowe można przekształcić w wyjściowe miękkie i twarde poliole poprzez aminowanie.Amoliza to proces, w którym pianka poliuretanowa reaguje z aminami podczas zwiększania ciśnienia i ogrzewania.Stosowane aminy obejmują dibutyloaminę, etanoloaminę, laktam lub domieszkę laktamów, a reakcję można prowadzić w temperaturach poniżej 150°C. Produkt końcowy nie wymaga oczyszczania bezpośrednio przygotowanej pianki poliuretanowej i może całkowicie zastąpić poliuretan przygotowany z oryginału poliol.
Dow Chemical wprowadził proces odzyskiwania chemicznego hydrolizy amin.Proces składa się z dwóch etapów: odpadowy poliuretan rozkłada się na zdyspergowany aminoester, mocznik, aminę i poliol o wysokim stężeniu za pomocą alkiloloaminy i katalizatora;Następnie przeprowadza się reakcję alkilowania w celu usunięcia amin aromatycznych z odzyskanego materiału i otrzymuje się poliole o dobrych parametrach użytkowych i jasnej barwie.Metodą można odzyskać wiele rodzajów pianki poliuretanowej, a odzyskany poliol można zastosować w wielu rodzajach materiałów poliuretanowych.Firma wykorzystuje również proces recyklingu chemicznego w celu uzyskania polioli pochodzących z recyklingu z części RRIM, które można ponownie wykorzystać w celu ulepszenia części RIM nawet o 30%.
Metoda hydrolizy – wodorotlenek sodu można stosować jako katalizator hydrolizy do rozkładu miękkich i twardych pęcherzyków poliuretanowych w celu wytworzenia polioli i półproduktów aminowych, które są wykorzystywane jako surowce pochodzące z recyklingu.
Alkaloliza: jako środki rozkładające stosuje się polieter i wodorotlenek metalu alkalicznego, a węglany usuwa się po rozkładzie piany w celu odzyskania polioli i aromatycznych diamin.
Proces łączenia alkoholizy i amolizy - polieteropoliol, wodorotlenek potasu i diamina są stosowane jako środki rozkładające, a ciała stałe węglanów są usuwane w celu otrzymania polieteropoliolu i diaminy.Rozkładu twardych pęcherzyków nie można oddzielić, ale polieter otrzymany w reakcji tlenku propylenu można bezpośrednio wykorzystać do wytworzenia twardych pęcherzyków.Zaletami tej metody są niska temperatura rozkładu (60~160℃), krótki czas i duża ilość piany rozkładowej.
Proces alkoholowo-fosforowy - polieteropoliole i halogenowany ester fosforanowy jako środki rozkładu, produktami rozkładu są polieteropoliole i stały fosforan amonu, łatwe oddzielanie.
Reqra, niemiecka firma zajmująca się recyklingiem, promuje tanią technologię recyklingu odpadów poliuretanowych w zakresie recyklingu odpadów obuwniczych z poliuretanu.W tej technologii recyklingu odpady są najpierw rozdrabniane na cząstki o średnicy 10 mm, podgrzewane w reaktorze ze środkiem dyspergującym w celu upłynnienia, a na koniec poddawane odzyskowi w celu uzyskania ciekłych polioli.
Metoda rozkładu fenolu - Japonia będzie marnować miękką piankę poliuretanową rozkruszoną i zmieszaną z fenolem, podgrzaną w warunkach kwaśnych, zerwaną wiązanie karbaminianowe, połączoną z grupą hydroksylową fenolu, a następnie reagują z formaldehydem w celu wytworzenia żywicy fenolowej, można dodać heksametylenotetraaminę w celu jej zestalenia, można przygotowane z dobrą wytrzymałością i wytrzymałością, produkty z żywicy fenolowej o doskonałej odporności na ciepło.
Piroliza - miękkie pęcherzyki poliuretanu można rozkładać w wysokich temperaturach w warunkach tlenowych lub beztlenowych na substancje oleiste, a poliole można otrzymać przez separację.
Odzysk ciepła i przetwarzanie składowisk
Odzyskiwanie energii z odpadów poliuretanowych jest technologią bardziej przyjazną dla środowiska i cenną ekonomicznie.Amerykańska Rada ds. Recyklingu Poliuretanu prowadzi eksperyment, w którym 20% odpadów miękkiej pianki poliuretanowej jest dodawane do spalarni odpadów stałych.Wyniki wykazały, że popiół resztkowy i emisje nadal mieściły się w określonych wymaganiach środowiskowych, a ciepło uwolnione po dodaniu piany odpadowej znacznie obniżyło zużycie paliw kopalnych.W Europie takie kraje jak Szwecja, Szwajcaria, Niemcy i Dania również eksperymentują z technologiami wykorzystującymi energię odzyskaną ze spalania odpadów typu poliuretanowego do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła do ogrzewania.
Piankę poliuretanową można zmielić na proszek, samą lub z innymi odpadami tworzyw sztucznych, w celu zastąpienia drobnego proszku węgla drzewnego i spalić w piecu w celu odzyskania energii cieplnej.Efektywność spalania nawozu poliuretanowego można poprawić za pomocą mikroproszku.
W przypadku braku tlenu, wysokiej temperatury, wysokiego ciśnienia i katalizatora miękkie pianki poliuretanowe i elastomery można rozłożyć termicznie w celu uzyskania produktów gazowych i naftowych.Powstały olej z rozkładu termicznego zawiera pewną ilość polioli, które są oczyszczane i mogą być stosowane jako surowiec, ale zazwyczaj są stosowane jako olej opałowy.Metoda ta nadaje się do recyklingu odpadów zmieszanych z innymi tworzywami sztucznymi.Jednakże rozkład polimeru zawierającego azot, takiego jak pianka poliuretanowa, może spowodować degradację katalizatora.Jak dotąd podejście to nie zostało powszechnie przyjęte.
Ponieważ poliuretan jest polimerem zawierającym azot, niezależnie od zastosowanej metody odzyskiwania ze spalania, należy zastosować optymalne warunki spalania, aby ograniczyć powstawanie tlenków azotu i amin.Piece spalinowe muszą być wyposażone w odpowiednie urządzenia do oczyszczania gazów spalinowych.
Znaczna ilość odpadów pianki poliuretanowej jest obecnie składowana na składowiskach.Niektórych pianek nie można poddać recyklingowi, np. pianki poliuretanowe stosowane jako rozsadniki.Podobnie jak inne tworzywa sztuczne, jeśli materiał jest zawsze stabilny w środowisku naturalnym, z czasem będzie się kumulował, co spowoduje presję na środowisko.Aby w naturalnych warunkach rozkładać składowane na wysypiskach odpady poliuretanowe, zaczęto opracowywać biodegradowalną żywicę poliuretanową.Na przykład cząsteczki poliuretanu zawierają węglowodany, celulozę, ligninę lub polikaprolakton i inne związki biodegradowalne.
Przełom w recyklingu
W 2011 roku studenci Uniwersytetu Yale trafili na pierwsze strony gazet, gdy odkryli w Ekwadorze grzyba zwanego Pestalotiopsis microspora.Grzyb jest w stanie trawić i rozkładać plastik poliuretanowy nawet w środowisku pozbawionym powietrza (beztlenowym), co może spowodować jego przedostanie się nawet na dno składowiska.
Chociaż profesor, który prowadził wycieczkę badawczą, przestrzegł, aby nie oczekiwać zbyt wiele od wyników w krótkim okresie, nie można zaprzeczyć, że koncepcja szybszego, czystszego, niepowodującego skutków ubocznych i bardziej naturalnego sposobu usuwania odpadów z tworzyw sztucznych jest atrakcyjna .
Kilka lat później projektantka Katharina Unger z LIVIN Studio nawiązała współpracę z wydziałem mikrobiologii Uniwersytetu w Utrechcie, aby uruchomić projekt o nazwie Fungi Mutarium.
Wykorzystali grzybnię (liniową, odżywczą część grzybów) dwóch bardzo pospolitych grzybów jadalnych, w tym boczniaków i schizophylli.W ciągu kilku miesięcy grzyb całkowicie rozłożył resztki plastiku, jednocześnie rosnąc normalnie wokół strąków jadalnego AGAR-u.Najwyraźniej plastik staje się przekąską dla grzybni.
Inni badacze również kontynuują prace nad tym zagadnieniem.W 2017 roku Sehroon Khan, naukowiec ze Światowego Centrum Agroleśnictwa i jego zespół odkryli na wysypisku śmieci w Islamabadzie w Pakistanie innego grzyba rozkładającego tworzywa sztuczne, Aspergillus tubingensis.
Grzyb może rozmnożyć się w dużych ilościach w poliuretanie poliestrowym w ciągu dwóch miesięcy i rozbić go na małe kawałki.
Zespół z Uniwersytetu Illinois, kierowany przez profesora Stevena Zimmermana, opracował sposób rozkładania odpadów poliuretanowych i przekształcania ich w inne przydatne produkty.
Absolwent Ephraim Morado ma nadzieję rozwiązać problem odpadów poliuretanowych poprzez chemiczne ponowne wykorzystanie polimerów.Jednakże poliuretany są niezwykle stabilne i składają się z dwóch trudnych do rozłożenia składników: izocyjanianów i polioli.
Poliole są kluczowe, ponieważ pochodzą z ropy naftowej i nie ulegają łatwo degradacji.Aby uniknąć tej trudności, zespół przyjął jednostkę chemiczną acetal, która jest łatwiejsza do rozkładu i rozpuszczalna w wodzie.Produkty degradacji rozpuszczonych polimerów za pomocą kwasu trichlorooctowego i dichlorometanu w temperaturze pokojowej można wykorzystać do wytworzenia nowych materiałów.Jako dowód koncepcji Morado jest w stanie przekształcić elastomery, które są szeroko stosowane w opakowaniach i częściach samochodowych, w kleje.
Jednak największą wadą tej nowej metody odzyskiwania jest koszt i toksyczność surowców stosowanych do przeprowadzenia reakcji.Dlatego naukowcy próbują obecnie znaleźć lepszy i tańszy sposób na osiągnięcie tego samego procesu przy użyciu łagodnego rozpuszczalnika (takiego jak ocet) do degradacji.
Niektóre próby korporacyjne
1. Plan badawczy PUReSmart
2. Projekt FOAM2FOAM
3. Tenglong Brilliant: Recykling poliuretanowych materiałów izolacyjnych do nowych materiałów budowlanych
4. Adidas: buty do biegania całkowicie nadające się do recyklingu
5. Salomon: Recykling tenisówek wykonanych z pełnego TPU w celu produkcji butów narciarskich
6. Cosi: Chuang współpracuje z Komitetem ds. Recyklingu Materacy w celu promowania gospodarki o obiegu zamkniętym
7. Niemiecka firma H&S: Technologia alkoholizy pianki poliuretanowej do produkcji materacy gąbkowych
Czas publikacji: 30 sierpnia 2023 r