Stav recyklácie polyuretánových materiálov v Číne
1, závod na výrobu polyuretánu bude každoročne produkovať veľké množstvo šrotu z dôvodu relatívne koncentrovanej, ľahko recyklovateľnej.Väčšina závodov používa fyzikálne a chemické metódy recyklácie na regeneráciu a opätovné použitie odpadových materiálov.
2. Odpadové polyuretánové materiály používané spotrebiteľmi neboli dobre recyklované.V Číne existuje niekoľko podnikov, ktoré sa špecializujú na spracovanie odpadového polyuretánu, ale väčšina z nich sa zaoberá najmä spaľovaním a fyzickou recykláciou.
3, existuje veľa univerzít a výskumných inštitúcií doma iv zahraničí, ktoré sa zaviazali hľadať technológiu polyuretánovej chemickej a biologickej recyklácie, zverejnili určité akademické výsledky.Nemecko H&S je však jedným z nich.
4, klasifikácia domáceho odpadu v Číne sa práve začala a konečná klasifikácia polyuretánových materiálov je relatívne nízka a pre podniky je ťažké pokračovať v získavaní odpadového polyuretánu na následnú recykláciu a využitie.Nestabilný prísun odpadových materiálov sťažuje fungovanie podnikov.
5. Neexistuje jasný štandard poplatkov za recykláciu a spracovanie veľkého odpadu.Napríklad matrace vyrobené z polyuretánu, izolácia chladničiek atď., So zlepšením politiky a priemyselných reťazcov môžu recyklačné podniky získať značné príjmy.
6, Huntsman vynašiel metódu recyklácie PET plastových fliaš po niekoľkých prísnych procesoch spracovania v chemickej reakčnej jednotke s inými surovinami, aby sa vyrobili polyesterové polyolové produkty, zložky produktu až do 60% z recyklovaných PET plastových fliaš a polyesteru. polyol sa používa na výrobu polyuretánových materiálov, jednej z dôležitých surovín.V súčasnosti dokáže Huntsman efektívne recyklovať 1 miliardu 500 ml PET plastových fliaš ročne a za posledných päť rokov sa 5 miliárd recyklovaných PET plastových fliaš premenilo na 130 000 ton polyolových produktov na výrobu polyuretánových izolačných materiálov.
Fyzická recyklácia
Táto metóda je najpoužívanejšou recyklačnou technológiou.Mäkká polyuretánová pena sa drvičom rozdrví na niekoľkocentimetrové úlomky a v miešačke sa nastrieka reaktívne polyuretánové lepidlo.Ako lepidlá sa vo všeobecnosti používajú kombinácie polyuretánovej peny alebo terminálne predpolyméry na báze NCO na báze polyfenylpolymetylénpolyizokyanátu (PAPI).Keď sa na lepenie a tvarovanie používajú lepidlá na báze PAPI, je možné použiť aj miešanie parou. V procese lepenia odpadového polyuretánu pridajte 90% odpadového polyuretánu, 10% lepidla, rovnomerne premiešajte, môžete pridať aj časť farbiva, a potom zmes natlakujte.
Termosetová polyuretánová mäkká pena a polyuretánové produkty RIM majú určitý stupeň plasticity tepelného mäknutia v teplotnom rozsahu 100-200 ℃.Pri vysokej teplote a vysokom tlaku je možné odpadový polyuretán spájať bez akéhokoľvek lepidla.Aby bol recyklovaný produkt jednotnejší, odpad sa často drví a potom zahrieva a natlakuje.
Mäkká polyuretánová pena sa môže premeniť na jemné častice procesom mletia alebo mletia pri nízkej teplote a disperzia týchto častíc sa pridáva do polyolu, ktorý sa používa na výrobu polyuretánovej peny alebo iných produktov, a to nielen na regeneráciu odpadových polyuretánových materiálov, ale aj na efektívne znižovanie nákladov na produkty.Obsah práškového prášku v mäkkej polyuretánovej pene vytvrdzovanej za studena na báze MDI je obmedzený na 15 % a do peny vytvrdzovanej za tepla na báze TDI možno pridať maximálne 25 % práškového prášku.
Chemická recyklácia
Hydrolýza diolu je jednou z najpoužívanejších metód chemickej regenerácie.V prítomnosti malomolekulárnych diolov (ako je etylénglykol, propylénglykol, dietylénglykol) a katalyzátorov (terciárne amíny, alkoholamín alebo organokovové zlúčeniny) sa polyuretány (peny, elastoméry, produkty RIM atď.) alkoholizujú pri teplote cca. 200 °C počas niekoľkých hodín, aby sa získali regenerované polyoly.Recyklované polyoly môžu byť zmiešané s čerstvými polyolmi na výrobu polyuretánových materiálov.
Polyuretánové peny možno previesť na pôvodné mäkké polyoly a tvrdé polyoly amináciou.Amolýza je proces, pri ktorom polyuretánová pena reaguje s amínmi počas tlakovania a zahrievania.Medzi používané amíny patrí dibutylamín, etanolamín, laktám alebo prímes laktámu a reakcia môže prebiehať pri teplotách pod 150 °C. Výsledný produkt nevyžaduje čistenie priamo pripravenej polyuretánovej peny a môže úplne nahradiť polyuretán pripravený z originálu polyol.
Spoločnosť Dow Chemical zaviedla proces obnovy chemickej hydrolýzy amínu.Proces pozostáva z dvoch krokov: odpadový polyuretán sa pomocou alkylolamínu a katalyzátora rozloží na dispergovaný aminoester, močovinu, amín a polyol s vysokou koncentráciou;Potom sa uskutoční alkylačná reakcia na odstránenie aromatických amínov v získanom materiáli a získajú sa polyoly s dobrým výkonom a svetlou farbou.Tento spôsob môže regenerovať mnoho druhov polyuretánovej peny a regenerovaný polyol môže byť použitý v mnohých druhoch polyuretánových materiálov.Spoločnosť tiež využíva proces chemickej recyklácie na získanie recyklovaných polyolov z dielov RRIM, ktoré možno opätovne použiť na zlepšenie dielov RIM až o 30 %.
Metóda hydrolýzy – Hydroxid sodný možno použiť ako katalyzátor hydrolýzy na rozklad mäkkých polyuretánových bublín a tvrdých bublín na výrobu polyolov a amínových medziproduktov, ktoré sa používajú ako recyklované suroviny.
Alkalolýza: polyéter a hydroxid alkalického kovu sa používajú ako rozkladné činidlá a uhličitany sa odstraňujú po rozklade peny, aby sa získali polyoly a aromatické diamíny.
Proces kombinovania alkoholýzy a amolýzy - ako rozkladné činidlá sa používajú polyéterpolyol, hydroxid draselný a diamín a odstraňujú sa uhličitanové pevné látky, čím sa získa polyéterpolyol a diamín.Rozklad tvrdých bublín nemožno oddeliť, ale polyéter získaný reakciou propylénoxidu možno priamo použiť na výrobu tvrdých bublín.Výhodou tejto metódy je nízka teplota rozkladu (60~160℃), krátky čas a veľké množstvo rozkladnej peny.
Alkohofosforový proces - polyéterpolyoly a halogenované fosfátové estery ako rozkladné činidlá, rozkladnými produktmi sú polyéterpolyoly a tuhý fosforečnan amónny, ľahká separácia.
Reqra, nemecká recyklačná spoločnosť, propaguje nízkonákladovú technológiu recyklácie polyuretánového odpadu na recykláciu polyuretánového odpadu z topánok.Pri tejto recyklačnej technológii sa odpad najskôr rozdrví na 10 mm častice, zohreje sa v reaktore s dispergačným činidlom na skvapalnenie a nakoniec sa získa tekuté polyoly.
Metóda rozkladu fenolu - Japonsko bude odpadovú polyuretánovú mäkkú penu rozdrvenú a zmiešanú s fenolom, zahrieva sa v kyslých podmienkach, karbamátová väzba sa rozbije, spojí sa s fenolovou hydroxylovou skupinou a potom reaguje s formaldehydom za vzniku fenolovej živice, pridá sa hexametyléntetramín na stuhnutie, môže byť pripravené s dobrou pevnosťou a húževnatosťou, vynikajúcou tepelnou odolnosťou produkty z fenolovej živice.
Pyrolýza – mäkké bublinky polyuretánu sa dajú rozložiť pri vysokých teplotách za aeróbnych alebo anaeróbnych podmienok za vzniku olejových látok a separáciou možno získať polyoly.
Rekuperácia tepla a spracovanie na skládkach
Regenerácia energie z polyuretánového odpadu je ekologickejšia a ekonomicky hodnotnejšia technológia.Americká rada pre recykláciu polyuretánu vykonáva experiment, v ktorom sa 20 % odpadovej polyuretánovej mäkkej peny pridáva do spaľovne pevného odpadu.Výsledky ukázali, že zvyškový popol a emisie boli stále v rámci špecifikovaných environmentálnych požiadaviek a teplo uvoľnené po pridaní odpadovej peny výrazne šetrilo spotrebu fosílnych palív.V Európe krajiny ako Švédsko, Švajčiarsko, Nemecko a Dánsko tiež experimentujú s technológiami, ktoré využívajú energiu získanú zo spaľovania odpadu polyuretánového typu na výrobu elektriny a tepla na vykurovanie.
Polyuretánovú penu je možné rozdrviť na prášok, buď samostatne, alebo s inými odpadovými plastmi, aby sa nahradil jemný prášok dreveného uhlia, a spáliť v peci, aby sa získala tepelná energia.Účinnosť spaľovania polyuretánového hnojiva je možné zlepšiť mikropráškom.
V neprítomnosti kyslíka, vysokej teploty, vysokého tlaku a katalyzátora môžu byť mäkké polyuretánové peny a elastoméry tepelne rozložené, čím sa získajú plynné a ropné produkty.Výsledný olej tepelného rozkladu obsahuje niektoré polyoly, ktoré sú čistené a môžu sa použiť ako surovina, ale všeobecne sa používajú ako vykurovací olej.Tento spôsob je vhodný na recykláciu zmiešaného odpadu s inými plastmi.Avšak rozklad dusíkatého polyméru, ako je polyuretánová pena, môže degradovať katalyzátor.Doteraz tento prístup nebol široko prijatý.
Pretože polyuretán je polymér obsahujúci dusík, bez ohľadu na to, aký spôsob regenerácie spaľovania sa použije, musia sa na zníženie tvorby oxidov dusíka a amínov použiť optimálne podmienky spaľovania.Spaľovacie pece musia byť vybavené vhodnými zariadeniami na úpravu spalín.
Značné množstvo odpadu z polyuretánovej peny sa v súčasnosti likviduje na skládkach.Niektoré peny sa nedajú recyklovať, napríklad polyuretánové peny používané ako záhony.Rovnako ako ostatné plasty, ak je materiál vždy stabilný v prírodnom prostredí, časom sa hromadí a vzniká tlak na životné prostredie.S cieľom rozložiť skládkový polyuretánový odpad v prirodzených podmienkach ľudia začali vyvíjať biodegradovateľnú polyuretánovú živicu.Napríklad polyuretánové molekuly obsahujú sacharidy, celulózu, lignín alebo polykaprolaktón a ďalšie biologicky odbúrateľné zlúčeniny.
Prielom v recyklácii
V roku 2011 sa študenti Yale University dostali na titulky, keď v Ekvádore objavili hubu s názvom Pestalotiopsis microspora.Huba je schopná tráviť a rozkladať polyuretánový plast, dokonca aj v bezvzduchovom (anaeróbnom) prostredí, čo by mohlo spôsobiť, že bude fungovať aj na dne skládky.
Zatiaľ čo profesor, ktorý viedol výskumnú cestu, varoval pred prílišným očakávaním od zistení v krátkodobom horizonte, nemožno poprieť príťažlivosť myšlienky rýchlejšieho, čistejšieho, bez vedľajšej účinnosti a prirodzenejšieho spôsobu likvidácie plastového odpadu. .
O niekoľko rokov neskôr dizajnérka Katharina Unger z LIVIN Studio spolupracovala s mikrobiologickým oddelením Utrechtskej univerzity na spustení projektu s názvom Fungi Mutarium.
Použili mycélium (lineárnu, výživnú časť húb) dvoch veľmi bežných jedlých húb, vrátane hlivy ustricovej a schizofyly.Počas niekoľkých mesiacov huba úplne znehodnotila plastové zvyšky, zatiaľ čo normálne rástla okolo struku jedlého AGARu.Zdá sa, že plast sa stáva občerstvením pre mycélium.
Ďalší výskumníci tiež pokračujú v práci na probléme.V roku 2017 Sehroon Khan, vedec zo Svetového agrolesníckeho centra, a jeho tím objavili na skládke v Islamabade v Pakistane ďalšiu hubu, ktorá degraduje plasty, Aspergillus tubingensis.
Huba môže v priebehu dvoch mesiacov narásť vo veľkom počte v polyesterovom polyuretáne a rozložiť ju na malé kúsky.
Tím z University of Illinois pod vedením profesora Stevena Zimmermana vyvinul spôsob, ako rozložiť polyuretánový odpad a premeniť ho na ďalšie užitočné produkty.
Postgraduálny študent Ephraim Morado dúfa, že problém polyuretánového odpadu vyrieši chemickou úpravou polymérov.Polyuretány sú však mimoriadne stabilné a sú vyrobené z dvoch ťažko rozložiteľných zložiek: izokyanátov a polyolov.
Polyoly sú kľúčové, pretože sú odvodené z ropy a ľahko sa nerozkladajú.Aby sa predišlo týmto problémom, tím prijal chemickú jednotku acetál, ktorá sa ľahšie rozkladá a je rozpustná vo vode.Degradačné produkty rozpustených polymérov s kyselinou trichlóroctovou a dichlórmetánom pri teplote miestnosti možno použiť na výrobu nových materiálov.Ako dôkaz konceptu je Morado schopné premeniť elastoméry, ktoré sú široko používané v obaloch a automobilových dieloch, na lepidlá.
Ale najväčšou nevýhodou tejto novej metódy regenerácie sú náklady a toxicita surovín použitých na uskutočnenie reakcie.Preto sa vedci v súčasnosti snažia nájsť lepší a lacnejší spôsob, ako dosiahnuť rovnaký proces s použitím mierneho rozpúšťadla (napríklad octu) na degradáciu.
Niektoré firemné pokusy
1. Výskumný plán PUReSmart
2. Projekt FOAM2FOAM
3. Tenglong Brilliant: Recyklácia polyuretánových izolačných materiálov pre vznikajúce stavebné materiály
4. Adidas: Úplne recyklovateľná bežecká obuv
5. Salomon: Recyklácia celých TPU tenisiek na výrobu lyžiarskych topánok
6. Cosi: Chuang spolupracuje s Výborom pre recykláciu matracov na podpore obehového hospodárstva
7. Nemecká spoločnosť H&S: Technológia alkoholýzy polyuretánovej peny na výrobu špongiových matracov
Čas odoslania: 30. augusta 2023