Статус на рециклиране на полиуретанови материали в Китай
1, заводът за производство на полиуретан ще произвежда голям брой отпадъци всяка година, поради относително концентрирания, лесен за рециклиране.Повечето заводи използват методи за физическо и химическо рециклиране, за да възстановят и използват повторно скрап материали.
2. Отпадъчните полиуретанови материали, използвани от потребителите, не са добре рециклирани.Има някои предприятия, специализирани в третирането на отпадъчен полиуретан в Китай, но повечето от тях са основно изгаряни и физическо рециклиране.
3, има много университети и изследователски институции в страната и чужбина, които се ангажират да търсят технология за химическо и биологично рециклиране на полиуретан, публикуват определени академични резултати.Но наистина поставен в широкомащабно приложение на много малко, Германия H&S е един от тях.
4, класификацията на битовите отпадъци в Китай току-що започна и окончателната класификация на полиуретановите материали е сравнително ниска и е трудно за предприятията да продължат да получават отпадъчен полиуретан за последващо рециклиране и използване.Нестабилното снабдяване с отпадъчни материали затруднява дейността на предприятията.
5. Няма ясен стандарт за таксуване за рециклирането и третирането на големи отпадъци.Например, матраци, изработени от полиуретан, изолация на хладилник и т.н., с подобряването на политиките и промишлените вериги, предприятията за рециклиране могат да получат значителни приходи.
6, Huntsman изобрети метод за рециклиране на PET пластмасови бутилки, след редица строги процеси на обработка, в химичната реакционна единица с реакция на други суровини за производство на продукти от полиестер полиол, продуктови съставки до 60% от рециклирани PET пластмасови бутилки и полиестер Полиолът се използва за производството на полиуретанови материали, една от важните суровини.В момента Huntsman може ефективно да рециклира 1 милиард пластмасови бутилки от PET от 500 ml на година, а през последните пет години 5 милиарда рециклирани пластмасови бутилки от PET са превърнати в 130 000 тона полиолни продукти за производството на полиуретанови изолационни материали.
Физическо рециклиране
Този метод е най-широко използваната технология за рециклиране.Меката полиуретанова пяна се пулверизира на парчета от няколко сантиметра от трошачка и реактивно полиуретаново лепило се впръсква в миксера.Използваните лепила обикновено са комбинации от полиуретанова пяна или преполимери на базата на крайни NCO на базата на полифенил полиметилен полиизоцианат (PAPI).Когато за залепване и формоване се използват лепила на базата на PAPI, може да се извърши и смесване на пара. В процеса на залепване на отпадъчен полиуретан добавете 90% отпадъчен полиуретан, 10% лепило, разбъркайте равномерно, можете също да добавите част от багрилото, и след това херметизирайте сместа.
Термореактивната полиуретанова мека пяна и RIM полиуретановите продукти имат определена степен на пластичност при термично омекотяване в температурния диапазон от 100-200 ℃.При висока температура и високо налягане отпадъчният полиуретан може да бъде залепен заедно без лепило.За да се направи рециклираният продукт по-хомогенен, отпадъците често се раздробяват и след това се нагряват и поставят под налягане.
Полиуретановата мека пяна може да се превърне във фини частици чрез нискотемпературно смилане или процес на смилане и дисперсията на тази частица се добавя към полиола, който се използва за производството на полиуретанова пяна или други продукти, не само за възстановяване на отпадъчните полиуретанови материали, но също и за ефективно намаляване на разходите за продукти.Съдържанието на пулверизиран прах в базираната на MDI студено втвърдяваща се мека полиуретанова пяна е ограничено до 15%, а максимум 25% пулверизиран прах може да се добави към базираната на TDI горещо втвърдяваща се пяна.
Химическо рециклиране
Хидролизата на диол е един от най-широко използваните методи за химическо възстановяване.В присъствието на нискомолекулни диоли (като етилен гликол, пропилен гликол, диетилен гликол) и катализатори (третични амини, алкохоламин или органометални съединения), полиуретаните (пенопласти, еластомери, RIM продукти и др.) се алкохолизират при температура около 200°C за няколко часа, за да се получат регенерирани полиоли.Рециклираните полиоли могат да се смесват с пресни полиоли за производството на полиуретанови материали.
Полиуретановите пени могат да бъдат превърнати в първоначалните меки полиоли и твърди полиоли чрез аминиране.Амолизата е процес, при който полиуретановата пяна реагира с амини по време на налягане и нагряване.Използваните амини включват дибутиламин, етаноламин, лактам или лактамова добавка и реакцията може да се проведе при температури под 150 ° C. Крайният продукт не изисква пречистване на директно приготвената полиуретанова пяна и може напълно да замени полиуретана, получен от оригинала полиол.
Dow Chemical представи процес на химическо възстановяване чрез хидролиза на амини.Процесът се състои от две стъпки: отпадъчният полиуретан се разлага на диспергирани с висока концентрация аминоестер, урея, амин и полиол от алкилоламин и катализатор;След това се провежда реакцията на алкилиране, за да се отстранят ароматните амини във възстановения материал и се получават полиоли с добра производителност и светъл цвят.Методът може да възстанови много видове полиуретанова пяна, а възстановеният полиол може да се използва в много видове полиуретанови материали.Компанията също така използва процес на химическо рециклиране, за да получи рециклирани полиоли от RRIM части, които могат да бъдат използвани повторно за подобряване на RIM частите с до 30%.
Метод на хидролиза - Натриевият хидроксид може да се използва като катализатор за хидролиза за разграждане на полиуретанови меки мехурчета и твърди мехурчета за получаване на полиоли и аминови междинни продукти, които се използват като рециклирани суровини.
Алкалолиза: полиетер и хидроксид на алкален метал се използват като агенти за разлагане, а карбонатите се отстраняват след разлагането на пяната, за да се възстановят полиоли и ароматни диамини.
Процесът на комбиниране на алкохолиза и амолиза - полиетер полиол, калиев хидроксид и диамин се използват като разлагащи агенти, а карбонатните твърди вещества се отстраняват, за да се получи полиетер полиол и диамин.Разлагането на твърди мехурчета не може да бъде отделено, но полиетерът, получен чрез реакцията на пропилей оксид, може директно да се използва за направата на твърди мехурчета.Предимствата на този метод са ниска температура на разлагане (60~160 ℃), кратко време и голямо количество пяна за разлагане.
Алкохолен фосфорен процес - полиетерни полиоли и халогениран фосфатен естер като агенти на разлагане, продуктите на разлагането са полиетерни полиоли и твърд амониев фосфат, лесно разделяне.
Reqra, немска компания за рециклиране, насърчава евтина технология за рециклиране на полиуретанови отпадъци за рециклиране на отпадъци от полиуретанови обувки.При тази технология за рециклиране отпадъците първо се раздробяват на частици от 10 мм, нагряват се в реактора с диспергатор за втечняване и накрая се възстановяват, за да се получат течни полиоли.
Метод на разлагане на фенол -- Япония ще изхаби полиуретанова мека пяна, натрошена и смесена с фенол, нагрята при киселинни условия, разкъсана карбаматна връзка, комбинирана с фенолна хидроксилна група и след това ще реагира с формалдехид за получаване на фенолна смола, добавете хексаметилентетрамин, за да я втвърдите, може да бъде подготвени с добра здравина и издръжливост, отлична термоустойчивост на продукти от фенолна смола.
Пиролиза - полиуретановите меки мехурчета могат да бъдат разложени при високи температури при аеробни или анаеробни условия за получаване на маслени вещества, а полиолите могат да бъдат получени чрез разделяне.
Възстановяване на топлината и третиране на сметищата
Възстановяването на енергия от полиуретанови отпадъци е по-екологична и икономически ценна технология.Американският съвет за рециклиране на полиуретани провежда експеримент, при който 20% от отпадъчната полиуретанова мека пяна се добавя към инсинератор за твърди отпадъци.Резултатите показаха, че остатъчната пепел и емисиите все още са в рамките на определените екологични изисквания, а топлината, отделена след добавянето на отпадъчната пяна, значително спестява потреблението на изкопаеми горива.В Европа страни като Швеция, Швейцария, Германия и Дания също експериментират с технологии, които използват енергия, възстановена от изгарянето на отпадъци от полиуретанов тип, за осигуряване на електричество и топлина за отопление.
Полиуретановата пяна може да се смила на прах, самостоятелно или с други отпадъчни пластмаси, за да замени финия въглен на прах и да се изгори в пещ за възстановяване на топлинната енергия.Ефективността на горене на полиуретановия тор може да бъде подобрена чрез микропрах.
При липса на кислород, висока температура, високо налягане и катализатор, меките полиуретанови пени и еластомери могат да бъдат термично разложени за получаване на газ и нефтопродукти.Полученото масло от термично разлагане съдържа някои полиоли, които са пречистени и могат да се използват като суровина, но обикновено се използват като мазут.Този метод е подходящ за рециклиране на смесени отпадъци с други пластмаси.Въпреки това, разлагането на азотсъдържащ полимер като полиуретанова пяна може да разруши катализатора.Досега този подход не е широко възприет.
Тъй като полиуретанът е азотсъдържащ полимер, без значение кой метод за възстановяване при горене се използва, трябва да се използват оптималните условия на горене, за да се намали генерирането на азотни оксиди и амини.Горивните пещи трябва да бъдат оборудвани с подходящи устройства за обработка на отработените газове.
Значително количество отпадъци от полиуретанова пяна в момента се изхвърлят на сметища.Някои пенопласти не могат да бъдат рециклирани, като например полиуретановите пенопласти, използвани като лехи за засаждане.Подобно на други пластмаси, ако материалът винаги е стабилен в естествената среда, той ще се натрупа с течение на времето и има натиск върху околната среда.За да се разградят полиуретановите отпадъци на депата при естествени условия, хората са започнали да разработват биоразградима полиуретанова смола.Например, полиуретановите молекули съдържат въглехидрати, целулоза, лигнин или поликапролактон и други биоразградими съединения.
Пробив в рециклирането
През 2011 г. студенти от Йейлския университет направиха заглавия, когато откриха гъба, наречена Pestalotiopsis microspora в Еквадор.Гъбата е способна да усвоява и разгражда полиуретанова пластмаса, дори в безвъздушна (анаеробна) среда, което дори може да я накара да работи на дъното на депото.
Докато професорът, който ръководи изследователската обиколка, предупреди да не се очакват твърде много от откритията в краткосрочен план, не може да се отрече привлекателността на идеята за по-бърз, по-чист, без страничен ефект и по-естествен начин за изхвърляне на пластмасови отпадъци .
Няколко години по-късно дизайнерът Катарина Унгер от LIVIN Studio си сътрудничи с микробиологичния отдел на университета в Утрехт, за да стартира проект, наречен Fungi Mutarium.
Те използваха мицела (линейната, хранителна част от гъбите) на две много често срещани ядливи гъби, включително стриди гъби и шизофила.За период от няколко месеца гъбата напълно разгражда пластмасовите остатъци, докато расте нормално около шушулката ядлив AGAR.Очевидно пластмасата става лека закуска за мицела.
Други изследователи също продължават да работят по въпроса.През 2017 г. Sehroon Khan, учен от Световния агролесовъден център, и неговият екип откриха друга гъба, разграждаща пластмасата, Aspergillus tubingensis, в сметище в Исламабад, Пакистан.
Гъбата може да расте в големи количества в полиестер полиуретан в рамките на два месеца и да го разгради на малки парчета.
Екип от университета на Илинойс, ръководен от професор Стивън Цимерман, разработи начин за разграждане на полиуретановите отпадъци и превръщането им в други полезни продукти.
Завършилият студент Ефраим Морадо се надява да реши проблема с полиуретановите отпадъци чрез химическо пренареждане на полимери.Полиуретаните обаче са изключително стабилни и са направени от два компонента, които са трудни за разграждане: изоцианати и полиоли.
Полиолите са ключови, защото се извличат от нефт и не се разграждат лесно.За да избегне тази трудност, екипът прие химическа единица ацетал, която е по-лесно разградена и водоразтворима.Продуктите от разграждане на разтворени полимери с трихлороцетна киселина и дихлорометан при стайна температура могат да се използват за производство на нови материали.Като доказателство за концепцията, Morado е в състояние да преобразува еластомерите, които се използват широко в опаковки и автомобилни части, в лепила.
Но най-големият недостатък на този нов метод за възстановяване е цената и токсичността на суровините, използвани за провеждане на реакцията.Ето защо в момента изследователите се опитват да намерят по-добър и по-евтин начин за постигане на същия процес, като използват мек разтворител (като оцет) за разграждане.
Някои корпоративни опити
1. План за изследване PURESmart
2. Проект FOAM2FOAM
3. Tenglong Brilliant: Рециклиране на полиуретанови изолационни материали за нововъзникващи строителни материали
4. Adidas: Напълно рециклируема обувка за бягане
5. Salomon: Рециклиране на пълни TPU маратонки за производство на ски обувки
6. Cosi: Chuang си сътрудничи с Комитета за рециклиране на матраци за насърчаване на кръговата икономика
7. Германска компания H&S: Технология за алкохолизация на полиуретанова пяна за производство на гъбени матраци
Време на публикуване: 30 август 2023 г