Status recikliranja poliuretanskih materialov na Kitajskem
1 bo obrat za proizvodnjo poliuretana vsako leto proizvedel veliko število ostankov zaradi relativno koncentriranega, enostavnega recikliranja.Večina obratov uporablja metode fizikalnega in kemičnega recikliranja za pridobivanje in ponovno uporabo odpadnih materialov.
2. Odpadni poliuretanski materiali, ki jih uporabljajo potrošniki, niso bili dobro reciklirani.Na Kitajskem je nekaj podjetij, specializiranih za obdelavo odpadnega poliuretana, vendar se jih večina večinoma sežiga in fizično reciklira.
3, obstaja veliko univerz in raziskovalnih ustanov doma in v tujini, ki se zavzemajo za iskanje tehnologije kemičnega in biološkega recikliranja poliuretana, objavili so določene akademske rezultate.Toda zelo malo jih je resnično uporabilo v velikem obsegu, Nemčija H&S je ena izmed njih.
4 se je kitajska klasifikacija gospodinjskih odpadkov pravkar začela in končna klasifikacija poliuretanskih materialov je razmeroma nizka in podjetjem je težko še naprej pridobivati odpadni poliuretan za kasnejše recikliranje in uporabo.Nestabilna oskrba z odpadnimi materiali otežuje poslovanje podjetij.
5. Za recikliranje in obdelavo velikih odpadkov ni jasnega standarda zaračunavanja.Na primer vzmetnice iz poliuretana, izolacija hladilnikov itd., Z izboljšanjem politik in industrijskih verig lahko podjetja za recikliranje pridobijo znatne prihodke.
6 je Huntsman izumil metodo za recikliranje plastičnih steklenic PET po številnih strogih procesih obdelave v enoti za kemično reakcijo z drugimi reakcijami surovin za proizvodnjo poliestrskih poliolnih izdelkov, sestavin izdelka do 60 % iz recikliranih plastičnih plastenk PET in poliestra poliol se uporablja za proizvodnjo poliuretanskih materialov, ki je ena od pomembnih surovin.Trenutno lahko Huntsman učinkovito reciklira 1 milijardo 500 ml plastenk PET na leto, v zadnjih petih letih pa je bilo 5 milijard recikliranih plastenk PET pretvorjenih v 130.000 ton poliolnih izdelkov za proizvodnjo poliuretanskih izolacijskih materialov.
Fizično recikliranje
Ta metoda je najpogosteje uporabljena tehnologija recikliranja.Mehko poliuretansko peno drobilec zdrobi v več centimetrov debele drobce, v mešalniku pa razprši reaktivno poliuretansko lepilo.Uporabljena lepila so na splošno kombinacije poliuretanske pene ali končni predpolimeri na osnovi NCO na osnovi polifenil polimetilen poliizocianata (PAPI).Kadar se za lepljenje in oblikovanje uporabljajo lepila na osnovi PAPI, se lahko izvaja tudi mešanje s paro. Pri lepljenju odpadnega poliuretana dodamo 90% odpadnega poliuretana, 10% lepila, enakomerno premešamo, lahko tudi del barvila, in nato stisnite mešanico.
Termoreaktivna poliuretanska mehka pena in izdelki iz poliuretana RIM imajo določeno stopnjo plastičnosti toplotnega mehčanja v temperaturnem območju 100-200 ℃.Pri visoki temperaturi in visokem tlaku se lahko odpadni poliuretan poveže brez lepila.Da bi bil reciklirani izdelek bolj enoten, se odpadki pogosto zdrobijo in nato segrejejo ter pod pritiskom.
Mehko poliuretansko peno je mogoče spremeniti v drobne delce z mletjem pri nizki temperaturi ali postopkom mletja, disperzijo tega delca pa dodamo poliolu, ki se uporablja za proizvodnjo poliuretanske pene ali drugih izdelkov, ne samo za predelavo odpadnih poliuretanskih materialov, ampak tudi za učinkovito znižanje stroškov izdelkov.Vsebnost zdrobljenega prahu v mehki poliuretanski peni, ki se strdi na hladnem na osnovi MDI, je omejena na 15 %, peni, ki se strdi na osnovi TDI, pa se lahko doda največ 25 % zdrobljenega prahu.
Kemično recikliranje
Hidroliza diola je ena najbolj razširjenih metod kemične predelave.V prisotnosti majhnih molekularnih diolov (kot so etilen glikol, propilen glikol, dietilen glikol) in katalizatorjev (terciarni amini, alkoholamini ali organokovinske spojine) se poliuretani (pene, elastomeri, izdelki RIM itd.) alkoholizirajo pri temperaturi okoli 200 °C več ur, da dobimo regenerirane poliole.Reciklirane poliole je mogoče mešati s svežimi polioli za izdelavo poliuretanskih materialov.
Poliuretanske pene lahko z aminacijo pretvorimo v začetne mehke poliole in trde poliole.Amoliza je proces, pri katerem poliuretanska pena med stiskanjem in segrevanjem reagira z amini.Uporabljeni amini vključujejo dibutilamin, etanolamin, laktam ali laktamsko primesi, reakcijo pa lahko izvajamo pri temperaturah pod 150 °C. Končni produkt ne zahteva čiščenja neposredno pripravljene poliuretanske pene in lahko popolnoma nadomesti poliuretan, pripravljen iz originalne poliol.
Dow Chemical je uvedel postopek kemične predelave s hidrolizo amina.Postopek je sestavljen iz dveh korakov: odpadni poliuretan se z alkilolaminom in katalizatorjem razgradi v visoko koncentrirane dispergirane aminoestre, sečnine, amine in poliole;Nato izvedemo reakcijo alkiliranja, da odstranimo aromatske amine v pridobljenem materialu in dobimo poliole z dobrim delovanjem in svetlo barvo.Metoda lahko pridobi veliko vrst poliuretanske pene, pridobljeni poliol pa se lahko uporablja v številnih vrstah poliuretanskih materialov.Podjetje uporablja tudi postopek kemičnega recikliranja za pridobivanje recikliranih poliolov iz delov RRIM, ki jih je mogoče ponovno uporabiti za izboljšanje delov RIM do 30 %.
Metoda hidrolize – natrijev hidroksid se lahko uporablja kot katalizator hidrolize za razgradnjo poliuretanskih mehkih mehurčkov in trdih mehurčkov za proizvodnjo poliolov in aminskih intermediatov, ki se uporabljajo kot reciklirane surovine.
Alkaloliza: polieter in hidroksid alkalijskih kovin se uporabljata kot sredstva za razgradnjo, karbonati pa se po razgradnji pene odstranijo, da se pridobijo polioli in aromatski diamini.
Postopek združevanja alkoholize in amolize -- polieter poliol, kalijev hidroksid in diamin se uporabljajo kot sredstva za razgradnjo, karbonatne trdne snovi pa se odstranijo, da dobimo polieter poliol in diamin.Razgradnje trdih mehurčkov ni mogoče ločiti, vendar se lahko polieter, pridobljen z reakcijo propilen oksida, neposredno uporabi za izdelavo trdih mehurčkov.Prednosti te metode so nizka temperatura razgradnje (60~160℃), kratek čas in velika količina razgradne pene.
Alkoholni fosforni postopek - polieter polioli in halogenirani fosfatni estri kot sredstva za razgradnjo, produkti razgradnje so polieter polioli in trdna snov amonijevega fosfata, enostavno ločevanje.
Reqra, nemško podjetje za recikliranje, promovira poceni tehnologijo recikliranja poliuretanskih odpadkov za recikliranje odpadkov iz poliuretanskih čevljev.Pri tej tehnologiji recikliranja se odpadki najprej zdrobijo na 10 mm delce, segrejejo v reaktorju z dispergentom, da se utekočinijo, in na koncu predelajo, da se pridobijo tekoči polioli.
Metoda razgradnje fenola -- Japonska bo odpadla mehko poliuretansko peno, zdrobljeno in pomešano s fenolom, segreto v kislih pogojih, pretrgano karbamatno vez, združeno s fenolno hidroksilno skupino in nato reagira s formaldehidom, da proizvede fenolno smolo, doda heksametilentetramin, da jo strdi, lahko pripravljeni z dobro trdnostjo in žilavostjo, izdelki iz fenolne smole so odlični za toplotno odpornost.
Piroliza - poliuretanske mehke mehurčke lahko razgradimo pri visokih temperaturah v aerobnih ali anaerobnih pogojih, da dobimo oljnate snovi, poliole pa lahko dobimo s separacijo.
Rekuperacija toplote in obdelava na odlagališčih
Pridobivanje energije iz poliuretanskih odpadkov je okolju prijaznejša in ekonomsko vrednejša tehnologija.Ameriški odbor za recikliranje poliuretana izvaja poskus, v katerem se 20 % odpadne poliuretanske mehke pene doda v sežigalnico trdnih odpadkov.Rezultati so pokazali, da so ostanek pepela in emisije še vedno znotraj predpisanih okoljskih zahtev, toplota, ki se sprosti po dodajanju odpadne pene, pa je močno prihranila porabo fosilnih goriv.V Evropi države, kot so Švedska, Švica, Nemčija in Danska, prav tako eksperimentirajo s tehnologijami, ki uporabljajo energijo, pridobljeno pri sežiganju poliuretanskih odpadkov, za zagotavljanje električne energije in toplote za ogrevanje.
Poliuretansko peno lahko zmeljemo v prah, bodisi samostojno ali skupaj z drugo odpadno plastiko, da nadomestimo fin prah iz oglja in sežgemo v peči za pridobivanje toplotne energije.Učinkovitost zgorevanja poliuretanskega gnojila je mogoče izboljšati z mikroprahom.
V odsotnosti kisika, visoke temperature, visokega tlaka in katalizatorja je mogoče mehke poliuretanske pene in elastomere termično razgraditi, da dobimo plin in naftne produkte.Nastalo olje s termično razgradnjo vsebuje nekaj poliolov, ki so prečiščeni in se lahko uporabljajo kot surovina, vendar se običajno uporabljajo kot kurilno olje.Ta metoda je primerna za recikliranje mešanih odpadkov z drugo plastiko.Vendar lahko razpad dušikovega polimera, kot je poliuretanska pena, razgradi katalizator.Doslej ta pristop ni bil široko sprejet.
Ker je poliuretan polimer, ki vsebuje dušik, je treba uporabiti optimalne pogoje zgorevanja, da se zmanjša nastajanje dušikovih oksidov in aminov, ne glede na to, katera metoda izgorevanja se uporablja.Kurilne peči morajo biti opremljene z ustreznimi napravami za obdelavo izpušnih plinov.
Precejšnje količine odpadkov poliuretanske pene se trenutno odlagajo na odlagališčih.Nekaterih pen ni mogoče reciklirati, kot so poliuretanske pene, ki se uporabljajo kot sadne postelje.Tako kot druga plastika se bo material, če je v naravnem okolju vedno stabilen, sčasoma kopičil in obstaja pritisk na okolje.Da bi razgradili poliuretanske odpadke na odlagališčih v naravnih pogojih, so ljudje začeli razvijati biorazgradljivo poliuretansko smolo.Na primer, poliuretanske molekule vsebujejo ogljikove hidrate, celulozo, lignin ali polikaprolakton in druge biološko razgradljive spojine.
Recikliranje Preboj
Leta 2011 so študenti univerze Yale prišli na naslovnice, ko so v Ekvadorju odkrili glivo, imenovano Pestalotiopsis microspora.Gliva je sposobna prebaviti in razgraditi poliuretansko plastiko, tudi v okolju brez zraka (anaerobnem), zaradi česar bi lahko delovala celo na dnu odlagališča.
Medtem ko je profesor, ki je vodil raziskovalno turnejo, posvaril pred prevelikimi pričakovanji od ugotovitev v kratkem času, ni mogoče zanikati privlačnosti ideje o hitrejšem, čistejšem in bolj naravnem načinu odstranjevanja plastičnih odpadkov brez stranskih učinkov. .
Nekaj let kasneje je oblikovalka Katharina Unger iz studia LIVIN sodelovala z oddelkom za mikrobiologijo Univerze v Utrechtu, da bi začela projekt, imenovan Fungi Mutarium.
Uporabili so micelij (linearni, hranljivi del gob) dveh zelo pogostih užitnih gob, vključno z ostrigarji in schizophyllo.V obdobju nekaj mesecev je gliva popolnoma razgradila plastične ostanke, medtem ko je normalno rasla okoli stroka užitnega AGAR-ja.Očitno plastika postane prigrizek za micelij.
Tudi drugi raziskovalci še naprej delajo na tem vprašanju.Leta 2017 je Sehroon Khan, znanstvenik iz Svetovnega kmetijsko-gozdarskega centra, s svojo ekipo odkril še eno glivo, ki razgrajuje plastiko, Aspergillus tubingensis, na odlagališču v Islamabadu v Pakistanu.
Gliva se lahko v dveh mesecih v poliestrskem poliuretanu razraste v velikem številu in ga razgradi na majhne koščke.
Ekipa na Univerzi v Illinoisu, ki jo vodi profesor Steven Zimmerman, je razvila način za razgradnjo poliuretanskih odpadkov in njihovo predelavo v druge uporabne izdelke.
Podiplomski študent Ephraim Morado upa, da bo problem poliuretanskih odpadkov rešil s kemično predelavo polimerov.Vendar pa so poliuretani izjemno stabilni in so narejeni iz dveh komponent, ki ju je težko razgraditi: izocianatov in poliolov.
Polioli so ključni, ker so pridobljeni iz nafte in se ne razgradijo zlahka.Da bi se izognili tej težavi, je ekipa sprejela kemično enoto acetal, ki se lažje razgradi in je topen v vodi.Produkte razgradnje raztopljenih polimerov s trikloroocetno kislino in diklorometanom pri sobni temperaturi lahko uporabimo za proizvodnjo novih materialov.Kot dokaz koncepta je Morado sposoben pretvoriti elastomere, ki se pogosto uporabljajo v embalaži in avtomobilskih delih, v lepila.
Toda največja pomanjkljivost te nove metode predelave so stroški in toksičnost surovin, uporabljenih za izvedbo reakcije.Zato raziskovalci trenutno poskušajo najti boljši in cenejši način za dosego istega postopka z uporabo blagega topila (kot je kis) za razgradnjo.
Nekaj korporativnih poskusov
1. Raziskovalni načrt PURESmart
2. Projekt FOAM2FOAM
3. Tenglong Brilliant: Recikliranje poliuretanskih izolacijskih materialov za nastajajoče gradbene materiale
4. Adidas: Tekaški copat, ki ga je mogoče popolnoma reciklirati
5. Salomon: Recikliranje polnih TPU superg za izdelavo smučarskih čevljev
6. Cosi: Chuang sodeluje z Odborom za recikliranje vzmetnic za spodbujanje krožnega gospodarstva
7. Nemško podjetje H&S: Tehnologija alkoholiziranja poliuretanske pene za izdelavo gobastih ležišč
Čas objave: 30. avgust 2023