Stav recyklace polyuretanových materiálů v Číně
1, závod na výrobu polyuretanu bude každý rok produkovat velké množství zbytků kvůli relativně koncentrované a snadno recyklovatelné.Většina závodů používá fyzikální a chemické metody recyklace k regeneraci a opětovnému použití odpadních materiálů.
2. Odpadní polyuretanové materiály používané spotřebiteli nebyly dobře recyklovány.V Číně existuje několik podniků specializujících se na zpracování odpadního polyuretanu, ale většina z nich se zabývá především spalováním a fyzickou recyklací.
3, existuje mnoho univerzit a výzkumných institucí doma iv zahraničí, které se zavázaly hledat technologii polyuretanové chemické a biologické recyklace, publikovaly určité akademické výsledky.Německo H&S je však jedním z nich ve velkém měřítku.
4, klasifikace domácího odpadu v Číně právě začala a konečná klasifikace polyuretanových materiálů je relativně nízká a pro podniky je obtížné pokračovat v získávání odpadního polyuretanu pro následnou recyklaci a využití.Nestabilní nabídka odpadních materiálů ztěžuje fungování podniků.
5. Neexistuje jasná norma zpoplatnění recyklace a zpracování velkého odpadu.Například matrace vyrobené z polyuretanu, izolace ledniček atd., se zlepšením politik a průmyslových řetězců mohou recyklační podniky získat značné příjmy.
6, Huntsman vynalezl metodu recyklace PET plastových lahví, po řadě přísných procesů zpracování, v chemické reakční jednotce s jinými surovinami, aby se vyrobily polyesterové polyolové produkty, ingredience produktů až do 60 % z recyklovaných PET plastových lahví a polyester polyol se používá k výrobě polyuretanových materiálů, jedné z důležitých surovin.V současnosti dokáže Huntsman efektivně recyklovat 1 miliardu 500ml PET plastových lahví ročně a za posledních pět let bylo 5 miliard recyklovaných PET plastových lahví přeměněno na 130 000 tun polyolových produktů pro výrobu polyuretanových izolačních materiálů.
Fyzická recyklace
Tato metoda je nejpoužívanější recyklační technologií.Měkká polyuretanová pěna je drtičem rozdrcena na několikacentimetrové úlomky a v mixéru je nastříkáno reaktivní polyuretanové lepidlo.Používanými lepidly jsou obecně kombinace polyuretanové pěny nebo terminální prepolymery na bázi NCO na bázi polyfenylpolymethylenpolyisokyanátu (PAPI).Když se pro lepení a tvarování používají lepidla na bázi PAPI, lze také provádět míchání párou. V procesu lepení odpadního polyuretanu přidejte 90% odpadního polyuretanu, 10% lepidla, rovnoměrně promíchejte, můžete přidat i část barviva, a poté směs natlakujte.
Termosetová polyuretanová měkká pěna a polyuretanové produkty RIM mají určitý stupeň plasticity tepelného měknutí v teplotním rozsahu 100-200 ℃.Při vysoké teplotě a vysokém tlaku lze odpadní polyuretan slepit bez jakéhokoli lepidla.Aby byl recyklovaný produkt jednotnější, odpad se často drtí a poté zahřívá a natlakuje.
Polyuretanová měkká pěna může být přeměněna na jemné částice nízkoteplotním mletím nebo procesem mletí a disperze těchto částic se přidává do polyolu, který se používá k výrobě polyuretanové pěny nebo jiných produktů, a to nejen k regeneraci odpadních polyuretanových materiálů, ale také efektivně snížit náklady na produkty.Obsah práškového prášku v měkké polyuretanové pěně vytvrzované za studena na bázi MDI je omezen na 15 % a do pěny vytvrzované za tepla na bázi TDI lze přidat maximálně 25 % práškového prášku.
Chemická recyklace
Hydrolýza diolů je jednou z nejpoužívanějších metod chemické regenerace.V přítomnosti malomolekulárních diolů (jako je ethylenglykol, propylenglykol, diethylenglykol) a katalyzátorů (terciární aminy, alkoholamin nebo organokovové sloučeniny) se polyuretany (pěny, elastomery, produkty RIM atd.) alkoholizují při teplotě cca. 200 °C po dobu několika hodin, aby se získaly regenerované polyoly.Recyklované polyoly mohou být smíchány s čerstvými polyoly pro výrobu polyuretanových materiálů.
Polyuretanové pěny mohou být převedeny na výchozí měkké polyoly a tvrdé polyoly aminací.Amolýza je proces, při kterém polyuretanová pěna reaguje s aminy během tlakování a zahřívání.Mezi používané aminy patří dibutylamin, ethanolamin, laktam nebo příměs laktamu a reakci lze provádět při teplotách pod 150 °C. Výsledný produkt nevyžaduje čištění přímo připravené polyuretanové pěny a může zcela nahradit polyuretan připravený z původní polyol.
Společnost Dow Chemical zavedla proces obnovy chemické hydrolýzy aminů.Proces se skládá ze dvou kroků: odpadní polyuretan se rozloží na vysoce koncentrovaný dispergovaný aminoester, močovinu, amin a polyol pomocí alkylolaminu a katalyzátoru;Potom se provede alkylační reakce k odstranění aromatických aminů v regenerovaném materiálu a získají se polyoly s dobrou účinností a světlou barvou.Způsob může regenerovat mnoho druhů polyuretanové pěny a regenerovaný polyol může být použit v mnoha druzích polyuretanových materiálů.Společnost také používá proces chemické recyklace k získávání recyklovaných polyolů z dílů RRIM, které lze znovu použít k vylepšení dílů RIM až o 30 %.
Metoda hydrolýzy - Hydroxid sodný lze použít jako katalyzátor hydrolýzy k rozkladu polyuretanových měkkých bublin a tvrdých bublin k výrobě polyolů a aminových meziproduktů, které se používají jako recyklované suroviny.
Alkalolýza: polyether a hydroxid alkalického kovu se používají jako rozkladná činidla a uhličitany se odstraňují po rozkladu pěny, aby se získaly polyoly a aromatické diaminy.
Proces kombinování alkoholýzy a amolýzy -- polyetherpolyol, hydroxid draselný a diamin se používají jako rozkladná činidla a uhličitanové pevné látky se odstraňují za získání polyetherpolyolu a diaminu.Rozklad tvrdých bublin nelze oddělit, ale polyether získaný reakcí propylenoxidu lze přímo použít k výrobě tvrdých bublin.Výhodou této metody je nízká teplota rozkladu (60~160℃), krátká doba a velké množství rozkladné pěny.
Alkohofosforový proces - polyetherpolyoly a halogenované fosfátové estery jako rozkladná činidla, produkty rozkladu jsou polyetherpolyoly a pevný fosforečnan amonný, snadná separace.
Reqra, německá recyklační společnost, propaguje nízkonákladovou technologii recyklace polyuretanového odpadu pro recyklaci polyuretanového odpadu z bot.Při této recyklační technologii se odpad nejprve rozdrtí na 10mm částice, zahřeje se v reaktoru s dispergačním činidlem ke zkapalnění a nakonec se regeneruje za získání kapalných polyolů.
Metoda rozkladu fenolu - Japonsko odpadne polyuretanovou měkkou pěnu rozdrcenou a smíchanou s fenolem, zahřívá se v kyselých podmínkách, karbamátová vazba se přeruší, spojí se s fenolovou hydroxylovou skupinou a poté reaguje s formaldehydem za vzniku fenolové pryskyřice, přidá se hexamethylentetramin ke ztuhnutí, může být připravené s dobrou pevností a houževnatostí, vynikající tepelně odolné produkty z fenolové pryskyřice.
Pyrolýza – polyuretanové měkké bublinky lze rozložit při vysokých teplotách za aerobních nebo anaerobních podmínek za vzniku olejových látek, separací lze získat polyoly.
Rekuperace tepla a skládkování
Rekuperace energie z polyuretanového odpadu je ekologičtější a ekonomicky hodnotnější technologie.American Polyurethane Recycling Board provádí experiment, ve kterém se 20 % odpadní polyuretanové měkké pěny přidává do spalovny pevného odpadu.Výsledky ukázaly, že zbytkový popel a emise byly stále v rámci specifikovaných ekologických požadavků a teplo uvolněné po přidání odpadní pěny výrazně ušetřilo spotřebu fosilních paliv.V Evropě také země jako Švédsko, Švýcarsko, Německo a Dánsko experimentují s technologiemi, které využívají energii získanou ze spalování odpadu polyuretanového typu k výrobě elektřiny a tepla na vytápění.
Polyuretanovou pěnu lze rozemlít na prášek, buď samostatně, nebo s jinými odpadními plasty, aby se nahradil jemný prášek dřevěného uhlí, a spálit v peci pro získání tepelné energie.Účinnost spalování polyuretanového hnojiva lze zlepšit mikropráškem.
V nepřítomnosti kyslíku, vysoké teploty, vysokého tlaku a katalyzátoru lze měkké polyuretanové pěny a elastomery tepelně rozložit za vzniku plynových a ropných produktů.Výsledný olej tepelného rozkladu obsahuje některé polyoly, které jsou čištěné a mohou být použity jako surovina, ale obecně se používají jako topný olej.Tento způsob je vhodný pro recyklaci směsného odpadu s jinými plasty.Avšak rozklad dusíkatého polymeru, jako je polyuretanová pěna, může degradovat katalyzátor.Dosud tento přístup nebyl široce přijat.
Vzhledem k tomu, že polyuretan je polymer obsahující dusík, bez ohledu na to, jaký způsob regenerace spalování se použije, musí být použity optimální podmínky spalování, aby se snížila tvorba oxidů dusíku a aminů.Spalovací pece musí být vybaveny vhodnými zařízeními na úpravu spalin.
Značné množství odpadu z polyuretanové pěny se v současnosti ukládá na skládky.Některé pěny nelze recyklovat, například polyuretanové pěny používané jako semeniště.Stejně jako ostatní plasty, pokud je materiál vždy stabilní v přirozeném prostředí, časem se hromadí a dochází k tlaku na životní prostředí.Aby bylo možné rozložit skládkový polyuretanový odpad v přirozených podmínkách, lidé začali vyvíjet biologicky odbouratelnou polyuretanovou pryskyřici.Polyuretanové molekuly například obsahují sacharidy, celulózu, lignin nebo polykaprolakton a další biologicky odbouratelné sloučeniny.
Průlom v recyklaci
V roce 2011 se studenti Yale University dostali do titulků, když v Ekvádoru objevili houbu Pestalotiopsis microspora.Houba je schopna strávit a rozložit polyuretanové plasty, a to i v bezvzduchovém (anaerobním) prostředí, což by ji mohlo dokonce přimět pracovat na dně skládky.
Zatímco profesor, který vedl výzkumnou cestu, varoval před přílišným očekáváním od zjištění v krátkodobém horizontu, nelze popřít přitažlivost myšlenky rychlejšího, čistšího, bez vedlejších účinků a přirozenějšího způsobu likvidace plastového odpadu. .
O několik let později designérka Katharina Unger z LIVIN Studio spolupracovala s mikrobiologickým oddělením Utrechtské univerzity na zahájení projektu s názvem Fungi Mutarium.
Použili mycelium (lineární, výživná část hub) dvou velmi běžných jedlých hub, včetně hlívy ústřičné a schizofyly.Během několika měsíců houba zcela znehodnotila plastové zbytky, zatímco normálně rostla kolem lusku jedlého AGARu.Plast se zjevně stává svačinou pro mycelium.
Další výzkumníci také pokračují v práci na problému.V roce 2017 Sehroon Khan, vědec ze Světového agrolesnického centra, a jeho tým objevili na skládce v Pákistánu v Islámábádu další houbu degradující plasty, Aspergillus tubingensis.
Houba může během dvou měsíců vyrůst ve velkém množství v polyesterovém polyuretanu a rozložit jej na malé kousky.
Tým z University of Illinois pod vedením profesora Stevena Zimmermana vyvinul způsob, jak rozložit polyuretanový odpad a přeměnit jej na další užitečné produkty.
Postgraduální student Ephraim Morado doufá, že vyřeší problém polyuretanového odpadu chemickou přeměnou polymerů.Polyuretany jsou však extrémně stabilní a jsou vyrobeny ze dvou složek, které se obtížně rozkládají: isokyanáty a polyoly.
Polyoly jsou klíčové, protože jsou odvozeny z ropy a snadno se nerozkládají.Aby se tomuto problému vyhnul, tým přijal chemickou jednotku acetal, která se snadněji rozkládá a je rozpustná ve vodě.Degradační produkty rozpuštěných polymerů s kyselinou trichloroctovou a dichlormethanem při pokojové teplotě lze použít k výrobě nových materiálů.Jako důkaz konceptu je Morado schopno přeměnit elastomery, které jsou široce používány v obalech a automobilových dílech, na lepidla.
Ale největší nevýhodou této nové metody regenerace je cena a toxicita surovin použitých k provedení reakce.Vědci se proto v současné době snaží najít lepší a levnější způsob, jak dosáhnout stejného procesu za použití mírného rozpouštědla (jako je ocet) pro degradaci.
Nějaké firemní pokusy
1. Výzkumný plán PUReSmart
2. Projekt FOAM2FOAM
3. Tenglong Brilliant: Recyklace polyuretanových izolačních materiálů pro vznikající stavební materiály
4. Adidas: Zcela recyklovatelné běžecké boty
5. Salomon: Recyklace celých TPU tenisek na výrobu lyžařských bot
6. Cosi: Chuang spolupracuje s Výborem pro recyklaci matrací na propagaci cirkulární ekonomiky
7. Německá společnost H&S: Technologie alkoholýzy polyuretanové pěny pro výrobu houbových matrací
Čas odeslání: 30. srpna 2023