Status recikliranja poliuretanskih materijala u Kini
1, pogon za proizvodnju poliuretana proizvodit će veliki broj otpada svake godine, zbog relativno koncentriranog, lakog recikliranja.Većina postrojenja koristi fizičke i hemijske metode recikliranja za obnavljanje i ponovnu upotrebu otpadnog materijala.
2. Otpadni poliuretanski materijali koje koriste potrošači nisu dobro reciklirani.U Kini postoje neka preduzeća specijalizovana za tretman otpadnog poliuretana, ali većina njih se uglavnom spaljuje i fizički reciklira.
3, postoji mnogo univerziteta i istraživačkih institucija u zemlji i inostranstvu, posvećenih traženju poliuretanske hemijske i biološke tehnologije recikliranja, objavili su određene akademske rezultate.Ali zaista stavljen u široku primjenu vrlo malog broja, Njemačka H&S je jedan od njih.
4, kineska klasifikacija domaćeg otpada je tek počela, a konačna klasifikacija poliuretanskih materijala je relativno niska, pa je preduzećima teško da nastave da nabavljaju otpadni poliuretan za kasniju reciklažu i upotrebu.Nestabilno snabdevanje otpadnim materijalima otežava poslovanje preduzeća.
5. Ne postoji jasan standard naplate za reciklažu i tretman velikog otpada.Na primjer, madraci napravljeni od poliuretana, izolacija za frižidere, itd., uz poboljšanje politike i industrijskih lanaca, preduzeća za reciklažu mogu ostvariti znatan prihod.
6, Huntsman je izumio metodu za recikliranje PET plastičnih boca, nakon niza strogih procesa obrade, u jedinici za hemijsku reakciju sa reakcijom drugih sirovina za proizvodnju poliester poliolnih proizvoda, sastojaka proizvoda do 60% iz recikliranih PET plastičnih boca i poliestera poliol se koristi za proizvodnju poliuretanskih materijala jedne od važnih sirovina.Trenutno, Huntsman može efektivno reciklirati 1 milijardu PET plastičnih boca od 500 ml godišnje, a u proteklih pet godina 5 milijardi recikliranih PET plastičnih boca je pretvoreno u 130.000 tona poliolnih proizvoda za proizvodnju poliuretanskih izolacijskih materijala.
Fizičko recikliranje
Ova metoda je najrasprostranjenija tehnologija recikliranja.Meka poliuretanska pjena se drobicom usitnjava u komade od nekoliko centimetara, a u mikser se raspršuje reaktivni poliuretanski ljepilo.Ljepila koja se koriste su uglavnom kombinacije poliuretanske pjene ili terminalni predpolimeri na bazi NCO na bazi polifenil polimetilen poliizocijanata (PAPI).Kada se za lijepljenje i oblikovanje koriste ljepila na bazi PAPI, može se vršiti i miješanje parom. U procesu lijepljenja otpadnog poliuretana dodati 90% otpadnog poliuretana, 10% ljepila, ravnomjerno promiješati, možete dodati i dio boje, a zatim smjesu pod pritiskom.
Termoreaktivna poliuretanska meka pjena i RIM poliuretanski proizvodi imaju određeni stepen plastičnosti termičkog omekšavanja u temperaturnom rasponu od 100-200℃.Pod visokom temperaturom i visokim pritiskom, otpadni poliuretan se može spojiti bez ikakvog ljepila.Kako bi se reciklirani proizvod učinio ujednačenijim, otpad se često drobi, a zatim zagrijava i stavlja pod tlak.
Poliuretanska meka pjena može se pretvoriti u fine čestice mljevenjem na niskoj temperaturi ili postupkom mljevenja, a disperzija ove čestice se dodaje poliolu, koji se koristi za proizvodnju poliuretanske pjene ili drugih proizvoda, ne samo za obnavljanje otpadnih poliuretanskih materijala, već takođe za efikasno smanjenje troškova proizvoda.Sadržaj praškastog praha u mekoj poliuretanskoj pjeni baziranoj na MDI hladnom očvršćavanju ograničen je na 15%, a maksimalno 25% praškastog praha može se dodati pjeni za vruće očvršćavanje na bazi TDI.
Chemical Recycling
Hidroliza diola je jedna od najčešće korištenih metoda kemijskog oporavka.U prisustvu malih molekularnih diola (kao što su etilen glikol, propilen glikol, dietilen glikol) i katalizatora (tercijarni amini, alkoholamin ili organometalna jedinjenja), poliuretani (pjene, elastomeri, RIM proizvodi, itd.) se alkoholiziraju na temperaturi od oko 100°C. 200°C nekoliko sati da bi se dobili regenerisani polioli.Reciklirani polioli mogu se miješati sa svježim poliolima za proizvodnju poliuretanskih materijala.
Poliuretanske pjene mogu se aminacijom pretvoriti u početne meke poliole i tvrde poliole.Amoliza je proces u kojem poliuretanska pjena reagira s aminima tokom pritiska i zagrijavanja.Korišteni amini uključuju smjesu dibutilamina, etanolamina, laktama ili laktama, a reakcija se može izvesti na temperaturama ispod 150°C. Konačni proizvod ne zahtijeva prečišćavanje direktno pripremljene poliuretanske pjene i može u potpunosti zamijeniti poliuretan pripremljen od originalnog poliol.
Dow Chemical je uveo proces hemijskog oporavka hidrolizom amina.Proces se sastoji od dva koraka: otpadni poliuretan se razlaže na visoko koncentraciju dispergovane aminoestere, ureu, amin i poliol pomoću alkilolamina i katalizatora;Zatim se izvodi reakcija alkilacije kako bi se uklonili aromatični amini u obnovljenom materijalu i dobili su polioli dobrog učinka i svijetle boje.Metoda može oporaviti mnoge vrste poliuretanske pjene, a oporavljeni poliol se može koristiti u mnogim vrstama poliuretanskih materijala.Kompanija takođe koristi proces hemijskog recikliranja za dobijanje recikliranih poliola iz RRIM delova, koji se mogu ponovo koristiti za poboljšanje RIM delova do 30%.
Metoda hidrolize - Natrijum hidroksid se može koristiti kao katalizator hidrolize za razlaganje mekih i tvrdih mehurića poliuretana za proizvodnju poliola i aminskih intermedijera, koji se koriste kao reciklirane sirovine.
Alkaloliza: polieter i hidroksid alkalnog metala se koriste kao sredstva za razlaganje, a karbonati se uklanjaju nakon razgradnje pjene kako bi se dobili polioli i aromatični diamini.
Proces kombinovanja alkoholize i amolize -- polieter poliol, kalijum hidroksid i diamin se koriste kao sredstva za razlaganje, a karbonatne čvrste supstance se uklanjaju da bi se dobio polieter poliol i diamin.Razgradnja tvrdih mjehurića se ne može razdvojiti, ali se polieter dobiven reakcijom propilen oksida može direktno koristiti za stvaranje tvrdih mjehurića.Prednosti ove metode su niska temperatura raspadanja (60~160℃), kratko vrijeme i velika količina razgradnje pjene.
Alkoholni fosforni proces - polieter polioli i halogenirani fosfatni ester kao sredstva za razlaganje, produkti raspadanja su polieter polioli i čvrsti amonijum fosfat, lako se odvajaju.
Reqra, njemačka kompanija za reciklažu, promovira jeftinu tehnologiju recikliranja poliuretanskog otpada za recikliranje otpada od poliuretanske obuće.U ovoj tehnologiji reciklaže, otpad se prvo usitnjava u čestice veličine 10 mm, zagrijava u reaktoru s disperzantom kako bi se ukapnio, a na kraju se obnavlja kako bi se dobili tekući polioli.
Metoda razgradnje fenola -- Japan će potrošiti poliuretansku meku pjenu zdrobljenu i pomiješanu sa fenolom, zagrijanu u kiselim uslovima, prekinut će karbamatnu vezu, spojiti sa fenol hidroksilnom grupom, a zatim reagovati sa formaldehidom da bi proizveo fenolnu smolu, dodati heksametilentetramin da bi se učvrstio, može se pripremljen sa dobrom čvrstoćom i žilavosti, odličnim proizvodima od fenolne smole otpornosti na toplinu.
Piroliza – poliuretanski meki mjehurići se mogu razgraditi na visokim temperaturama u aerobnim ili anaerobnim uvjetima kako bi se dobile uljne tvari, a polioli se mogu dobiti odvajanjem.
Rekuperacija topline i tretman deponije
Povrat energije iz poliuretanskog otpada je ekološki prihvatljivija i ekonomski vrednija tehnologija.Američki odbor za reciklažu poliuretana provodi eksperiment u kojem se 20% otpadne poliuretanske meke pjene dodaje u spalionicu čvrstog otpada.Rezultati su pokazali da su zaostali pepeo i emisije i dalje unutar specificiranih ekoloških zahtjeva, a toplina koja se oslobađa nakon dodavanja otpadne pjene uvelike je uštedjela potrošnju fosilnih goriva.U Evropi, zemlje kao što su Švedska, Švajcarska, Nemačka i Danska takođe eksperimentišu sa tehnologijama koje koriste energiju dobijenu spaljivanjem otpada poliuretanskog tipa za dobijanje električne energije i toplote za grejanje.
Poliuretanska pjena se može samljeti u prah, bilo sama ili s drugom otpadnom plastikom, kako bi se zamijenila fini ugljen u prahu i spalila u peći radi povrata toplinske energije.Efikasnost sagorevanja poliuretanskog đubriva može se poboljšati mikropraškom.
U nedostatku kisika, visoke temperature, visokog tlaka i katalizatora, meke poliuretanske pjene i elastomeri mogu se termički razgraditi kako bi se dobili plinoviti i naftni proizvodi.Ulje koje nastaje termičkom razgradnjom sadrži neke poliole, koji se pročišćavaju i mogu se koristiti kao sirovina, ali se općenito koriste kao lož ulje.Ova metoda je prikladna za recikliranje miješanog otpada s drugom plastikom.Međutim, razlaganje azotnog polimera kao što je poliuretanska pjena može degradirati katalizator.Do sada ovaj pristup nije bio široko prihvaćen.
Budući da je poliuretan polimer koji sadrži dušik, bez obzira na to koji se metod obnavljanja izgaranjem koristi, moraju se koristiti optimalni uvjeti izgaranja kako bi se smanjilo stvaranje dušikovih oksida i amina.Peći za sagorevanje moraju biti opremljene odgovarajućim uređajima za tretman izduvnih gasova.
Značajna količina otpada od poliuretanske pjene trenutno se odlaže na deponije.Neke pjene se ne mogu reciklirati, kao što su poliuretanske pjene koje se koriste kao legla za sjeme.Kao i druge plastike, ako je materijal uvijek stabilan u prirodnom okruženju, vremenom će se akumulirati, a postoji pritisak na okolinu.Kako bi se poliuretanski otpad na deponijama razgradio u prirodnim uslovima, ljudi su počeli da razvijaju biorazgradivu poliuretansku smolu.Na primjer, molekule poliuretana sadrže ugljikohidrate, celulozu, lignin ili polikaprolakton i druge biorazgradive spojeve.
Recycling Breakthrough
U 2011. godini, studenti Univerziteta Yale dospjeli su na naslovnice kada su otkrili gljivicu Pestalotiopsis microspora u Ekvadoru.Gljiva je sposobna da probavi i razgradi poliuretansku plastiku, čak i u okruženju bez vazduha (anaerobnom), što bi moglo da učini da radi na dnu deponije.
Dok je profesor koji je vodio istraživačku turneju upozorio da se ne očekuje previše od otkrića u kratkom roku, ne može se poreći privlačnost ideje o bržem, čišćem, bez nuspojavnosti i prirodnijem načinu odlaganja plastičnog otpada. .
Nekoliko godina kasnije, dizajnerka Katharina Unger iz studija LIVIN sarađivala je sa odsjekom za mikrobiologiju Univerziteta Utrecht na pokretanju projekta pod nazivom Fungi Mutarium.
Koristili su micelij (linearni, hranjivi dio gljiva) dvije vrlo uobičajene jestive gljive, uključujući bukovače i šizofilu.Tokom perioda od nekoliko mjeseci, gljiva je potpuno razgradila plastične ostatke dok normalno raste oko mahune jestivog AGAR-a.Očigledno, plastika postaje grickalica za micelij.
Drugi istraživači takođe nastavljaju da rade na ovom pitanju.Godine 2017., Sehroon Khan, naučnik iz Svjetskog centra za agrošumarstvo, i njegov tim otkrili su još jednu gljivicu koja razgrađuje plastiku, Aspergillus tubingensis, na deponiji u Islamabadu u Pakistanu.
Gljivica može narasti u velikom broju u poliester poliuretanu u roku od dva mjeseca i razbiti je na male komadiće.
Tim sa Univerziteta Illinois, predvođen profesorom Stevenom Zimmermanom, razvio je način da razbije poliuretanski otpad i pretvori ga u druge korisne proizvode.
Diplomirani student Ephraim Morado nada se da će problem poliuretanskog otpada riješiti hemijskom prenamjenom polimera.Međutim, poliuretani su izuzetno stabilni i napravljeni su od dvije komponente koje je teško razgraditi: izocijanata i poliola.
Polioli su ključni jer su izvedeni iz nafte i ne razgrađuju se lako.Kako bi izbjegao ovu poteškoću, tim je usvojio kemijsku jedinicu acetal koja se lakše razgrađuje i topiva u vodi.Produkti razgradnje otopljenih polimera sa trikloroctenom kiselinom i dihlorometanom na sobnoj temperaturi mogu se koristiti za proizvodnju novih materijala.Kao dokaz koncepta, Morado može pretvoriti elastomere, koji se široko koriste u ambalaži i automobilskim dijelovima, u ljepila.
Ali najveći nedostatak ove nove metode oporavka je cijena i toksičnost sirovina korištenih za izvođenje reakcije.Stoga istraživači trenutno pokušavaju pronaći bolji i jeftiniji način za postizanje istog procesa koristeći blagi rastvarač (kao što je ocat) za razgradnju.
Neki korporativni pokušaji
1. PUReSmart plan istraživanja
2. Projekat FOAM2FOAM
3. Tenglong Brilliant: Recikliranje poliuretanskih izolacijskih materijala za nove građevinske materijale
4. Adidas: tenisice za trčanje koje se mogu potpuno reciklirati
5. Salomon: Recikliranje punih TPU patika za izradu skijaških cipela
6. Cosi: Chuang sarađuje sa Komitetom za reciklažu dušeka na promociji cirkularne ekonomije
7. Njemačka kompanija H&S: Tehnologija alkoholiziranja poliuretanske pjene za proizvodnju dušeka od sunđera
Vrijeme objave: 30.08.2023