Status recikliranja poliuretanskih materijala u Kini
1, tvornica za proizvodnju poliuretana proizvest će veliki broj otpadaka svake godine, zbog relativno koncentriranog, lakog za recikliranje.Većina postrojenja koristi fizičke i kemijske metode recikliranja za oporabu i ponovnu upotrebu otpadnih materijala.
2. Otpadni poliuretanski materijali koje koriste potrošači nisu dobro reciklirani.Postoje neka poduzeća specijalizirana za obradu otpadnog poliuretana u Kini, ali većina njih se uglavnom spaljuje i fizički reciklira.
3, postoje mnoga sveučilišta i istraživačke institucije u zemlji i inozemstvu, posvećene traženju poliuretanske kemijske i biološke tehnologije recikliranja, objavile su određene akademske rezultate.Ali stvarno stavljen u široku primjenu od vrlo malo njih, Njemačka H&S je jedna od njih.
4, klasifikacija kućnog otpada u Kini tek je započela, a konačna klasifikacija poliuretanskih materijala je relativno niska, a poduzećima je teško nastaviti dobivati otpadni poliuretan za naknadno recikliranje i korištenje.Nestabilna opskrba otpadnim materijalima otežava poslovanje poduzeća.
5. Ne postoji jasan standard naplate za recikliranje i obradu krupnog otpada.Na primjer, madraci izrađeni od poliuretana, izolacija hladnjaka itd., uz poboljšanje politika i industrijskih lanaca, poduzeća za recikliranje mogu ostvariti znatan prihod.
6, Huntsman je izumio metodu za recikliranje PET plastičnih boca, nakon niza strogih procesa obrade, u jedinici za kemijsku reakciju s 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 kao jedne od važnih sirovina.Trenutačno Huntsman može učinkovito reciklirati 1 milijardu plastičnih PET boca od 500 ml godišnje, au proteklih pet godina 5 milijardi recikliranih PET plastičnih boca pretvoreno je u 130.000 tona poliolnih proizvoda za proizvodnju poliuretanskih izolacijskih materijala.
Fizičko recikliranje
Ova metoda je najraširenija tehnologija recikliranja.Mekana poliuretanska pjena usitnjena je u komadiće od nekoliko centimetara pomoću drobilice, a reaktivno poliuretansko ljepilo se raspršuje u miješalici.Ljepila koja se koriste općenito su kombinacije poliuretanske pjene ili završni prepolimeri 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 na pari. U procesu lijepljenja otpadnog poliuretana dodajte 90% otpadnog poliuretana, 10% ljepila, ravnomjerno promiješajte, možete dodati i dio boje, a zatim stlačite smjesu.
Termoseaktivna poliuretanska meka pjena i RIM poliuretanski proizvodi imaju određeni stupanj toplinske omekšavajuće plastičnosti u temperaturnom rasponu od 100-200 ℃.Pod visokom temperaturom i visokim pritiskom, otpadni poliuretan može se spojiti bez ikakvog ljepila.Kako bi reciklirani proizvod bio ujednačeniji, otpad se često drobi, a zatim zagrijava i stavlja pod tlak.
Poliuretanska mekana pjena može se pretvoriti u fine čestice mljevenjem ili postupkom mljevenja na niskoj temperaturi, a disperzija ove čestice dodaje se poliolu, koji se koristi za proizvodnju poliuretanske pjene ili drugih proizvoda, ne samo za oporabu otpadnih poliuretanskih materijala, već također za učinkovito smanjenje troškova proizvoda.Sadržaj praškastog praha u mekoj poliuretanskoj pjeni koja se temelji na hladnom očvršćavanju na bazi MDI-ja ograničen je na 15%, a maksimalno 25% praškastog praha može se dodati u pjenu koja se temelji na TDI-ju na vrućem očvršćavanju.
Kemijsko recikliranje
Hidroliza diola jedna je od najčešće korištenih metoda kemijske oporabe.U prisutnosti malomolekularnih diola (kao što su etilen glikol, propilen glikol, dietilen glikol) i katalizatora (tercijarni amini, alkoholamini ili organometalni spojevi), poliuretani (pjene, elastomeri, RIM proizvodi itd.) se alkoholiziraju na temperaturi od oko 200°C nekoliko sati kako bi se dobili regenerirani 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 tijekom tlačenja i zagrijavanja.Korišteni amini uključuju dibutilamin, etanolamin, laktam ili laktamsku smjesu, a reakcija se može provesti na temperaturama nižim od 150 °C. Konačni proizvod ne zahtijeva pročišćavanje izravno pripremljene poliuretanske pjene i može u potpunosti zamijeniti poliuretan pripremljen iz originalne poliol.
Dow Chemical je predstavio proces kemijske oporabe hidrolizom amina.Proces se sastoji od dva koraka: otpadni poliuretan se razgrađuje u visokokoncentrirani dispergirani aminoester, ureu, amin i poliol pomoću alkilolamina i katalizatora;Zatim se provodi reakcija alkilacije kako bi se uklonili aromatski amini u obnovljenom materijalu, te se dobiju polioli s dobrim učinkom i svijetlom bojom.Metoda može obnoviti mnoge vrste poliuretanske pjene, a obnovljeni poliol se može koristiti u mnogim vrstama poliuretanskih materijala.Tvrtka također koristi proces kemijskog recikliranja za dobivanje recikliranih poliola iz RRIM dijelova, koji se mogu ponovno upotrijebiti za poboljšanje RIM dijelova do 30%.
Metoda hidrolize - Natrijev hidroksid može se koristiti kao katalizator hidrolize za razgradnju poliuretanskih mekih mjehurića i tvrdih mjehurića za proizvodnju poliola i aminskih intermedijera, koji se koriste kao reciklirane sirovine.
Alkaloliza: polieter i hidroksid alkalnog metala koriste se kao sredstva za razgradnju, a karbonati se uklanjaju nakon razgradnje pjene kako bi se dobili polioli i aromatski diamini.
Proces kombiniranja alkoholize i amolize -- polieter poliol, kalijev hidroksid i diamin koriste se kao sredstva za razgradnju, a karbonatne krute tvari se uklanjaju da bi se dobio polieter poliol i diamin.Razgradnja tvrdih mjehurića ne može se odvojiti, ali se polieter dobiven reakcijom propilen oksida može izravno koristiti za izradu tvrdih mjehurića.Prednosti ove metode su niska temperatura razgradnje (60~160℃), kratko vrijeme i velika količina pjene za razgradnju.
Alkoholni fosforni postupak - polieter polioli i halogenirani fosfatni ester kao sredstva za razgradnju, produkti razgradnje su polieter polioli i amonijev fosfat u krutom stanju, lako odvajanje.
Reqra, njemačka tvrtka za recikliranje, promovira jeftinu tehnologiju recikliranja poliuretanskog otpada za recikliranje poliuretanskog otpada od cipela.U ovoj tehnologiji recikliranja, otpad se najprije usitnjava u čestice od 10 mm, zagrijava u reaktoru s raspršivačem da bi se ukapljio i na kraju oporabi kako bi se dobili tekući polioli.
Metoda razgradnje fenola -- Japan će bacati poliuretansku meku pjenu smrvljenu i pomiješanu s fenolom, zagrijanu pod kiselim uvjetima, prekinutu karbamatnu vezu, spojenu s fenolnom hidroksilnom skupinom, a zatim će reagirati s formaldehidom da proizvede fenolnu smolu, dodati heksametilentetramin da je skrutne, može se pripremljeni s dobrom čvrstoćom i žilavošću, izvrsnu toplinsku otpornost proizvoda od fenolne smole.
Piroliza - poliuretanski meki mjehurići mogu se razgraditi na visokim temperaturama u aerobnim ili anaerobnim uvjetima kako bi se dobile uljaste tvari, a polioli se mogu dobiti separacijom.
Oporaba topline i obrada odlagališta
Oporaba energije iz poliuretanskog otpada je ekološki prihvatljivija i ekonomski vrijednija tehnologija.Američki odbor za recikliranje poliuretana provodi eksperiment u kojem se 20% otpadne poliuretanske meke pjene dodaje u spalionicu krutog otpada.Rezultati su pokazali da su zaostali pepeo i emisije i dalje unutar zadanih ekoloških zahtjeva, a toplina koja se oslobađa nakon dodavanja otpadne pjene uvelike je uštedjela potrošnju fosilnih goriva.U Europi, zemlje poput Švedske, Švicarske, Njemačke i Danske također eksperimentiraju s tehnologijama koje koriste energiju dobivenu spaljivanjem poliuretanskog otpada za dobivanje električne energije i topline za grijanje.
Poliuretanska pjena može se samljeti u prah, sama ili s drugom otpadnom plastikom, kako bi se zamijenio fini prah drvenog ugljena i spaliti u peći za povrat toplinske energije.Učinkovitost izgaranja poliuretanskog gnojiva može se poboljšati mikroprahom.
U nedostatku kisika, visoke temperature, visokog tlaka i katalizatora, mekane poliuretanske pjene i elastomeri mogu se termički razgraditi kako bi se dobili plinoviti i naftni proizvodi.Dobiveno ulje toplinske razgradnje sadrži neke poliole, koji su pročišćeni i mogu se koristiti kao sirovina, ali se općenito koriste kao loživo ulje.Ova metoda je prikladna za recikliranje miješanog otpada s drugom plastikom.Međutim, razgradnja dušičnog polimera kao što je poliuretanska pjena može razgraditi katalizator.Do sada ovaj pristup nije široko prihvaćen.
Budući da je poliuretan polimer koji sadrži dušik, bez obzira koja se metoda oporabe izgaranja koristi, moraju se koristiti optimalni uvjeti izgaranja kako bi se smanjilo stvaranje dušikovih oksida i amina.Peći za izgaranje moraju biti opremljene odgovarajućim uređajima za obradu ispušnih plinova.
Značajna količina otpada od poliuretanske pjene trenutno se odlaže na odlagališta.Neke se pjene ne mogu reciklirati, poput poliuretanske pjene koja se koristi kao sadnica.Poput druge plastike, ako je materijal uvijek stabilan u prirodnom okruženju, s vremenom će se akumulirati, što znači pritisak na okoliš.Kako bi razgradili poliuretanski otpad s odlagališta u prirodnim uvjetima, ljudi su počeli razvijati biorazgradivu poliuretansku smolu.Na primjer, poliuretanske molekule sadrže ugljikohidrate, celulozu, lignin ili polikaprolakton i druge biorazgradive spojeve.
Proboj u recikliranju
Godine 2011. studenti Sveučilišta Yale dospjeli su na naslovnice kada su u Ekvadoru otkrili gljivicu Pestalotiopsis microspora.Gljivica je u stanju probaviti i razgraditi poliuretansku plastiku, čak i u okruženju bez zraka (anaerobnom), što bi čak moglo učiniti da radi na dnu odlagališta.
Iako 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, prirodnijem načinu zbrinjavanja plastičnog otpada bez nuspojava .
Nekoliko godina kasnije, dizajnerica Katharina Unger iz studija LIVIN surađivala je s odjelom za mikrobiologiju Sveučilišta u Utrechtu kako bi pokrenula projekt pod nazivom Fungi Mutarium.
Koristili su micelij (linearni, hranjivi dio gljiva) dviju vrlo uobičajenih jestivih gljiva, uključujući bukovače i schizophylla.Tijekom razdoblja od nekoliko mjeseci, gljiva je potpuno razgradila plastične ostatke dok je normalno rasla oko mahune jestivog AGAR-a.Očigledno, plastika postaje zalogaj za micelij.
Drugi istraživači također nastavljaju raditi na tom pitanju.Godine 2017. Sehroon Khan, znanstvenik iz Svjetskog agrošumarskog centra, i njegov tim otkrili su još jednu gljivicu koja razgrađuje plastiku, Aspergillus tubingensis, na odlagalištu otpada u Islamabadu u Pakistanu.
Gljivice mogu narasti u velikom broju u poliester poliuretanu unutar dva mjeseca i razgraditi ga na male komadiće.
Tim sa Sveučilišta Illinois, predvođen profesorom Stevenom Zimmermanom, razvio je način razgradnje poliuretanskog otpada i pretvaranja u druge korisne proizvode.
Student diplomskog studija Ephraim Morado nada se da će riješiti problem poliuretanskog otpada kemijskom prenamjenom polimera.Međutim, poliuretani su iznimno stabilni i napravljeni su od dvije komponente koje je teško razgraditi: izocijanata i poliola.
Polioli su ključni jer se dobivaju iz nafte i ne razgrađuju se lako.Kako bi izbjegli ovu poteškoću, tim je usvojio kemijsku jedinicu acetal koja se lakše razgrađuje i topiva je u vodi.Produkti razgradnje otopljenih polimera s trikloroctenom kiselinom i diklorometanom na sobnoj temperaturi mogu se koristiti za proizvodnju novih materijala.Kao dokaz koncepta, Morado može pretvoriti elastomere, koji se široko koriste u pakiranju i automobilskim dijelovima, u ljepila.
Ali najveći nedostatak ove nove metode oporabe je cijena i toksičnost sirovina koje se koriste za izvođenje reakcije.Stoga istraživači trenutno pokušavaju pronaći bolji i jeftiniji način za postizanje istog procesa korištenjem blagog otapala (kao što je ocat) za razgradnju.
Neki korporativni pokušaji
1. PURESmart plan istraživanja
2. Projekt FOAM2FOAM
3. Tenglong Brilliant: Recikliranje poliuretanskih izolacijskih materijala za građevinske materijale u nastajanju
4. Adidas: tenisica za trčanje koja se može u potpunosti reciklirati
5. Salomon: Recikliranje punih TPU tenisica za izradu skijaških pancerica
6. Cosi: Chuang surađuje s Odborom za recikliranje madraca u promicanju kružnog gospodarstva
7. Njemačka tvrtka H&S: Tehnologija alkoholize poliuretanske pjene za proizvodnju spužvastih madraca
Vrijeme objave: 30. kolovoza 2023