Статус переробки поліуретанових матеріалів у Китаї
1, завод з виробництва поліуретану вироблятиме велику кількість відходів щороку, завдяки відносно концентрованому, легкому для переробки.Більшість заводів використовують фізичні та хімічні методи переробки для відновлення та повторного використання відходів.
2. Відходи поліуретанових матеріалів, що використовуються споживачами, погано переробляються.У Китаї є деякі підприємства, що спеціалізуються на переробці відходів поліуретану, але більшість із них в основному спалюється та фізично переробляється.
3, є багато університетів та науково-дослідних установ у країні та за кордоном, які прагнуть шукати технологію хімічної та біологічної переробки поліуретану, опублікували певні академічні результати.Але справді широкомасштабне застосування дуже небагатьох, Німеччина H&S є одним із них.
4, класифікація побутових відходів у Китаї тільки почалася, і остаточна класифікація поліуретанових матеріалів є відносно низькою, і підприємствам важко продовжувати отримувати відходи поліуретану для подальшої переробки та утилізації.Нестабільне постачання відходів ускладнює роботу підприємств.
5. Не існує чіткого стандарту стягнення плати за переробку та обробку великих відходів.Наприклад, матраци з поліуретану, утеплювачі холодильників тощо, при вдосконаленні політики та промислових ланцюжків підприємства з переробки можуть отримувати значні доходи.
6 Huntsman винайшов метод переробки пластикових ПЕТ-пляшок після ряду суворих процесів обробки в установці хімічної реакції з іншою сировиною для отримання поліефірних поліольних продуктів, інгредієнтів продукту до 60% з перероблених ПЕТ-пластикових пляшок і поліестеру. поліол використовується для виробництва поліуретанових матеріалів, одна з важливих сировинних матеріалів.Зараз Huntsman може ефективно переробляти 1 мільярд пластикових ПЕТ-пляшок об’ємом 500 мл на рік, а за останні п’ять років 5 мільярдів перероблених пластикових ПЕТ-пляшок було перетворено на 130 000 тонн поліольних продуктів для виробництва поліуретанових ізоляційних матеріалів.
Фізична переробка
Цей метод є найбільш широко використовуваною технологією переробки.М’який пінополіуретан подрібнюється дробаркою на кілька сантиметрових фрагментів, а реактивний поліуретановий клей розпилюється в змішувачі.Використовувані адгезиви зазвичай являють собою комбінації пінополіуретану або кінцеві форполімери на основі NCO на основі поліфенілполіметиленполіізоціаната (PAPI).Коли для склеювання та формування використовуються клеї на основі PAPI, також можна змішувати з парою. У процесі склеювання відходів поліуретану додайте 90% відходів поліуретану, 10% клею, рівномірно перемішайте, також можна додати частину барвника, а потім стиснути суміш.
Термореактивна поліуретанова м'яка піна та поліуретанові вироби RIM мають певний ступінь пластичності термічного розм'якшення в діапазоні температур 100-200 ℃.При високій температурі та високому тиску відходи поліуретану можна з’єднати без будь-якого клею.Щоб зробити перероблений продукт більш однорідним, відходи часто подрібнюють, а потім нагрівають і створюють тиск.
М’яку поліуретанову піну можна перетворити на дрібні частинки за допомогою низькотемпературного подрібнення або процесу подрібнення, а дисперсію цієї частинки додають до поліолу, який використовується для виробництва поліуретанової піни чи інших продуктів, не лише для відновлення відходів поліуретанових матеріалів, але й також для ефективного зниження собівартості продукції.Вміст подрібненого порошку в м’яку поліуретанову піну холодного затвердіння на основі MDI обмежено 15%, а до піни гарячого затвердіння на основі TDI можна додати максимум 25% подрібненого порошку.
Хімічна переробка
Гідроліз діолу є одним із найбільш широко використовуваних методів хімічного відновлення.У присутності маломолекулярних діолів (таких як етиленгліколь, пропіленгліколь, діетиленгліколь) і каталізаторів (третинних амінів, алкоголамінів або металоорганічних сполук) поліуретани (пінопласти, еластомери, продукти RIM тощо) алкоголізуються при температурі близько 200°C протягом декількох годин для отримання регенерованих поліолів.Перероблені поліоли можна змішувати зі свіжими поліолами для виробництва поліуретанових матеріалів.
Пінополіуретан можна перетворити на вихідні м'які поліоли та тверді поліоли шляхом амінування.Амоліз - це процес, при якому пінополіуретан реагує з амінами під час підвищення тиску та нагрівання.Використовувані аміни включають дибутиламін, етаноламін, лактам або домішку лактаму, і реакцію можна проводити при температурах нижче 150 ° C. Кінцевий продукт не потребує очищення безпосередньо приготовленої поліуретанової піни та може повністю замінити поліуретан, отриманий з вихідного поліол.
Компанія Dow Chemical запровадила процес хімічного відновлення гідролізу амінів.Процес складається з двох етапів: відпрацьований поліуретан розкладається на висококонцентрований диспергований аміноефір, сечовину, амін і поліол за допомогою алкілоламіну та каталізатора;Потім проводять реакцію алкілування, щоб видалити ароматичні аміни у відновленому матеріалі, і отримують поліоли з хорошою продуктивністю та світлим кольором.Спосіб може відновити багато видів поліуретанової піни, а відновлений поліол можна використовувати в багатьох видах поліуретанових матеріалів.Компанія також використовує процес хімічної переробки для отримання перероблених поліолів із деталей RRIM, які можна повторно використовувати для покращення деталей RIM до 30%.
Метод гідролізу. Гідроксид натрію можна використовувати як каталізатор гідролізу для розкладання поліуретанових м’яких і твердих бульбашок для отримання поліолів і амінних проміжних продуктів, які використовуються як перероблена сировина.
Алкалоліз: поліефір і гідроксид лужного металу використовуються як агенти розкладання, а карбонати видаляються після розкладання піни для відновлення поліолів і ароматичних діамінів.
Процес поєднання алкоголізу та амолізу - поліефірний поліол, гідроксид калію та діамін використовуються як агенти розкладання, а карбонатні тверді речовини видаляються для отримання поліефірного поліолу та діаміну.Розкладання твердих бульбашок неможливо відокремити, але поліефір, отриманий реакцією пропіленоксиду, можна безпосередньо використовувати для виготовлення твердих бульбашок.Перевагами цього методу є низька температура розкладання (60~160 ℃), короткий час і велика кількість піни розкладання.
Спиртовий фосфорний процес - поліефірні поліоли та галогенований фосфатний ефір як агенти розкладання, продукти розкладання - це поліефірні поліоли та твердий фосфат амонію, легке відділення.
Reqra, німецька переробна компанія, просуває недорогу технологію переробки поліуретанових відходів для переробки відходів поліуретанового взуття.У цій технології переробки відходи спочатку подрібнюють на частинки розміром 10 мм, нагрівають у реакторі з диспергатором для розрідження, а потім відновлюють для отримання рідких поліолів.
Метод розкладання фенолу – Японія витрачатиме м’яку поліуретанову піну, подрібнену та змішану з фенолом, нагріту в кислих умовах, розірвану карбаматну зв’язок, поєднану з гідроксильною групою фенолу, а потім реагує з формальдегідом для отримання фенольної смоли, додавання гексаметилентетраміну для її затвердіння, може бути виготовлені з хорошою міцністю та в'язкістю, відмінною термостійкістю фенольних смол.
Піроліз - поліуретанові м'які бульбашки можна розкласти при високих температурах в аеробних або анаеробних умовах для отримання маслянистих речовин, а поліоли можна отримати шляхом поділу.
Утилізація тепла та обробка полігонів
Відновлення енергії з відходів поліуретану є більш екологічно чистою та економічно цінною технологією.Американська рада з переробки поліуретану проводить експеримент, під час якого 20% відпрацьованого м’якого пінополіуретану додається до спалювача твердих відходів.Результати показали, що залишкова зола та викиди залишаються в межах визначених екологічних вимог, а тепло, що виділяється після додавання відпрацьованої піни, значно заощаджує споживання викопного палива.В Європі такі країни, як Швеція, Швейцарія, Німеччина та Данія, також експериментують із технологіями, які використовують енергію, отриману від спалювання поліуретанових відходів, для забезпечення електроенергією та теплом для опалення.
Пінополіуретан можна подрібнити в порошок окремо або разом з іншими пластиковими відходами, щоб замінити дрібний порошок деревного вугілля та спалити в печі для відновлення теплової енергії.Ефективність згоряння поліуретанового добрива можна покращити мікропорошком.
За відсутності кисню, високої температури, високого тиску та каталізатора м’які пінополіуретани та еластомери можуть термічно розкладатися з отриманням газу та нафтопродуктів.Отримана нафта термічного розкладання містить деякі поліоли, які очищені та можуть використовуватися як вихідна сировина, але зазвичай використовуються як мазут.Цей метод підходить для переробки змішаних відходів з іншими пластиками.Однак розкладання азотистого полімеру, такого як пінополіуретан, може погіршити каталізатор.Поки цей підхід не отримав широкого поширення.
Оскільки поліуретан є азотовмісним полімером, незалежно від того, який метод рекуперації горіння використовується, необхідно використовувати оптимальні умови горіння, щоб зменшити утворення оксидів азоту та амінів.Печі для спалювання повинні бути обладнані відповідними пристроями для очищення вихлопних газів.
Значна кількість відходів пінополіуретану зараз захоронюється на звалищах.Деякі пінопласти не підлягають переробці, як-от поліуретанові піни, які використовуються як насадки.Як і інші пластики, якщо матеріал завжди стабільний у природному середовищі, він накопичуватиметься з часом, і існує тиск на навколишнє середовище.Для того, щоб розкласти поліуретанові відходи звалища в природних умовах, люди почали розробляти біорозкладну поліуретанову смолу.Наприклад, молекули поліуретану містять вуглеводи, целюлозу, лігнін або полікапролактон та інші біорозкладні сполуки.
Переробка прориву
У 2011 році студенти Єльського університету потрапили в заголовки газет, коли виявили в Еквадорі гриб під назвою Pestalotiopsis microspora.Грибок здатний перетравлювати та розщеплювати поліуретановий пластик навіть у безповітряному (анаеробному) середовищі, що може змусити його працювати навіть на дні звалища.
Хоча професор, який очолював дослідницьку поїздку, застеріг від очікувань надто багато від результатів у короткостроковій перспективі, не можна заперечувати привабливість ідеї швидшого, чистішого, більш природного способу утилізації пластикових відходів без побічних ефектів. .
Кілька років потому дизайнер Катаріна Унгер зі студії LIVIN співпрацювала з мікробіологічним факультетом Утрехтського університету, щоб запустити проект під назвою Fungi Mutarium.
Вони використовували міцелій (лінійну, поживну частину грибів) двох дуже поширених їстівних грибів, включаючи гливу та шизофілу.Протягом кількох місяців грибок повністю розклав пластикове сміття, нормально розростаючись навколо стручка їстівного АГАРу.Мабуть, пластик стає перекусом для міцелію.
Інші дослідники також продовжують працювати над цим питанням.У 2017 році Сехрун Хан, вчений Всесвітнього центру агролісівництва, і його команда виявили ще один грибок, що розкладає пластик, Aspergillus tubingensis, на звалищі в Ісламабаді, Пакистан.
Грибок може розростатися у великих кількостях у поліефірному поліуретані протягом двох місяців і розбивати його на дрібні частини.
Команда з Університету Іллінойсу під керівництвом професора Стівена Циммермана розробила спосіб розщеплювати поліуретанові відходи та перетворювати їх на інші корисні продукти.
Аспірант Ефраїм Морадо сподівається вирішити проблему поліуретанових відходів шляхом хімічної перепрофілювання полімерів.Однак поліуретани надзвичайно стабільні та складаються з двох компонентів, які важко розщепити: ізоціанатів і поліолів.
Поліоли є ключовими, оскільки вони отримуються з нафти і не легко розкладаються.Щоб уникнути цієї труднощі, команда прийняла хімічну одиницю ацеталь, яка легше розкладається та розчиняється у воді.Продукти розпаду розчинених полімерів трихлороцтовою кислотою і дихлорметаном при кімнатній температурі можна використовувати для виробництва нових матеріалів.На підтвердження концепції Morado може перетворювати еластомери, які широко використовуються в упаковці та автомобільних деталях, на клеї.
Але найбільшим недоліком цього нового методу відновлення є вартість і токсичність сировини, яка використовується для проведення реакції.Тому в даний час дослідники намагаються знайти кращий і дешевший спосіб досягти того самого процесу, використовуючи для розкладання м’який розчинник (наприклад, оцет).
Деякі корпоративні спроби
1. План дослідження PURESmart
2. Проект FOAM2FOAM
3. Tenglong Brilliant: переробка поліуретанових ізоляційних матеріалів для нових будівельних матеріалів
4. Adidas: бігове взуття, яке можна повністю переробити
5. Salomon: переробка кросівок із ТПУ для виготовлення лижних черевиків
6. Cosi: Chuang співпрацює з Комітетом з переробки матраців, щоб сприяти циркулярній економіці
7. Німецька компанія H&S: технологія алкоголізування пінополіуретану для виробництва губчастих матраців
Час публікації: 30 серпня 2023 р