Status kitar semula bahan poliuretana di China
1, kilang pengeluaran poliuretana akan menghasilkan sejumlah besar sisa setiap tahun, kerana agak tertumpu, mudah untuk dikitar semula.Kebanyakan tumbuhan menggunakan kaedah kitar semula fizikal dan kimia untuk mendapatkan semula dan menggunakan semula bahan sekerap.
2. Bahan buangan poliuretana yang digunakan oleh pengguna belum dikitar semula dengan baik.Terdapat beberapa perusahaan yang mengkhusus dalam rawatan sisa poliuretana di China, tetapi kebanyakannya kebanyakannya dibakar dan kitar semula secara fizikal.
3, terdapat banyak universiti dan institusi penyelidikan di dalam dan luar negara, komited untuk mencari kimia poliuretana dan teknologi kitar semula biologi, menerbitkan keputusan akademik tertentu.Tetapi benar-benar dimasukkan ke dalam aplikasi berskala besar yang sangat sedikit, Jerman H&S adalah salah satu daripadanya.
4, klasifikasi sisa domestik China baru sahaja bermula, dan klasifikasi akhir bahan poliuretana agak rendah, dan sukar bagi perusahaan untuk terus mendapatkan poliuretana sisa untuk kitar semula dan penggunaan seterusnya.Bekalan bahan buangan yang tidak stabil menyukarkan perusahaan untuk beroperasi.
5. Tiada standard pengecasan yang jelas untuk kitar semula dan rawatan sisa besar.Sebagai contoh, tilam yang diperbuat daripada poliuretana, penebat peti sejuk, dsb., dengan penambahbaikan dasar dan rantaian industri, perusahaan kitar semula boleh memperoleh pendapatan yang besar.
6, Huntsman mencipta kaedah untuk mengitar semula botol plastik PET, selepas beberapa proses pemprosesan yang ketat, dalam unit tindak balas kimia dengan tindak balas bahan mentah lain untuk menghasilkan produk poliol poliester, bahan produk sehingga 60% daripada botol plastik PET kitar semula, dan poliester poliol digunakan untuk menghasilkan bahan poliuretana salah satu bahan mentah yang penting.Pada masa ini, Huntsman secara berkesan boleh mengitar semula 1 bilion botol plastik PET 500ml setahun, dan dalam tempoh lima tahun yang lalu, 5 bilion botol plastik PET kitar semula telah ditukar kepada 130,000 tan produk poliol untuk pengeluaran bahan penebat poliuretana.
Kitar Semula Fizikal
Kaedah ini merupakan teknologi kitar semula yang paling banyak digunakan.Buih poliuretana lembut dilumatkan menjadi beberapa sentimeter serpihan oleh penghancur, dan pelekat poliuretana reaktif disembur dalam pengadun.Pelekat yang digunakan biasanya gabungan buih poliuretana atau prapolimer berasaskan NCO terminal berasaskan polyphenyl polymethylene polyisocyanate (PAPI).Apabila pelekat berasaskan PAPI digunakan untuk ikatan dan pembentukan, pencampuran wap juga boleh dibawa masuk. Dalam proses pengikatan poliuretana sisa, tambahkan 90% sisa poliuretana, 10% pelekat, gaul rata, anda juga boleh menambah sebahagian daripada pewarna, dan kemudian tekan adunan.
Buih lembut poliuretana termoset dan produk poliuretana RIM mempunyai tahap keplastikan pelembutan haba tertentu dalam julat suhu 100-200 ℃.Di bawah suhu tinggi dan tekanan tinggi, sisa poliuretana boleh diikat bersama tanpa sebarang pelekat.Untuk menjadikan produk kitar semula lebih seragam, sisa sering dihancurkan dan kemudian dipanaskan dan diberi tekanan.
Buih lembut poliuretana boleh diubah menjadi zarah halus melalui proses pengisaran atau pengisaran suhu rendah, dan penyebaran zarah ini ditambah kepada poliol, yang digunakan untuk mengeluarkan buih poliuretana atau produk lain, bukan sahaja untuk memulihkan bahan poliuretana sisa, tetapi juga untuk mengurangkan kos produk dengan berkesan.Kandungan serbuk serbuk dalam busa poliuretana lembut pengawetan sejuk berasaskan MDI adalah terhad kepada 15%, dan maksimum 25% serbuk serbuk boleh ditambah kepada busa pengawetan panas berasaskan TDI.
Kitar Semula Bahan Kimia
Hidrolisis diol adalah salah satu kaedah pemulihan kimia yang paling banyak digunakan.Dengan kehadiran diol molekul kecil (seperti etilena glikol, propilena glikol, dietilena glikol) dan pemangkin (amin tertier, alkoholamina atau sebatian organologam), poliuretana (buih, elastomer, produk RIM, dll.) dialkohol pada suhu kira-kira 200°C selama beberapa jam untuk mendapatkan poliol yang dijana semula.Poliol kitar semula boleh dicampur dengan poliol segar untuk pembuatan bahan poliuretana.
Buih poliuretana boleh ditukar kepada poliol lembut dan poliol keras awal melalui aminasi.Amolisis ialah proses di mana busa poliuretana bertindak balas dengan amina semasa tekanan dan pemanasan.Amina yang digunakan termasuk dibutylamine, etanolamine, laktam atau campuran laktam, dan tindak balas boleh dijalankan pada suhu di bawah 150 ° C. Produk akhir tidak memerlukan penulenan buih poliuretana yang disediakan secara langsung dan boleh menggantikan sepenuhnya poliuretana yang disediakan daripada asal. poliol.
Dow Chemical telah memperkenalkan proses pemulihan kimia hidrolisis amina.Proses ini terdiri daripada dua langkah: poliuretana sisa diuraikan kepada aminoester terpencar kepekatan tinggi, urea, amina dan poliol oleh alkylolamin dan mangkin;Kemudian tindak balas alkilasi dijalankan untuk mengeluarkan amina aromatik dalam bahan pulih, dan poliol dengan prestasi yang baik dan warna terang diperolehi.Kaedah ini boleh memulihkan pelbagai jenis buih poliuretana, dan poliol yang dipulihkan boleh digunakan dalam pelbagai jenis bahan poliuretana.Syarikat itu juga menggunakan proses kitar semula kimia untuk mendapatkan poliol kitar semula daripada bahagian RRIM, yang boleh digunakan semula untuk meningkatkan bahagian RIM sehingga 30%.
Kaedah hidrolisis - Natrium hidroksida boleh digunakan sebagai pemangkin hidrolisis untuk mengurai gelembung lembut poliuretana dan buih keras untuk menghasilkan poliol dan perantaraan amina, yang digunakan sebagai bahan mentah kitar semula.
Alkalolisis: polieter dan logam alkali hidroksida digunakan sebagai agen penguraian, dan karbonat dikeluarkan selepas penguraian buih untuk mendapatkan semula poliol dan diamina aromatik.
Proses penggabungan alkoholisis dan amolisis -- polieter poliol, kalium hidroksida dan diamina digunakan sebagai agen penguraian, dan pepejal karbonat dikeluarkan untuk mendapatkan polieter poliol dan diamina.Penguraian buih keras tidak boleh dipisahkan, tetapi polieter yang diperolehi oleh tindak balas propilena oksida boleh digunakan secara langsung untuk membuat buih keras.Kelebihan kaedah ini ialah suhu penguraian yang rendah (60~160 ℃), masa yang singkat dan jumlah buih penguraian yang banyak.
Proses fosforus alkohol - polieter poliol dan ester fosfat terhalogen sebagai agen penguraian, produk penguraian adalah polieter poliol dan pepejal ammonium fosfat, pemisahan mudah.
Reqra, sebuah syarikat kitar semula Jerman, mempromosikan teknologi kitar semula sisa poliuretana kos rendah untuk kitar semula sisa kasut poliuretana.Dalam teknologi kitar semula ini, bahan buangan mula-mula dihancurkan menjadi zarah 10mm, dipanaskan dalam reaktor dengan dispersan untuk mencairkan, dan akhirnya pulih untuk mendapatkan poliol cecair.
Kaedah penguraian fenol -- Jepun akan membuang buih lembut poliuretana yang dihancurkan dan dicampur dengan fenol, dipanaskan dalam keadaan berasid, ikatan karbamat dipecahkan, digabungkan dengan kumpulan fenol hidroksil, dan kemudian bertindak balas dengan formaldehid untuk menghasilkan resin fenolik, tambah heksametilenatetramine untuk memejalkannya, boleh disediakan dengan kekuatan dan keliatan yang baik, produk resin fenolik rintangan haba yang sangat baik.
Pirolisis - buih lembut poliuretana boleh diuraikan pada suhu tinggi di bawah keadaan aerobik atau anaerobik untuk mendapatkan bahan berminyak, dan poliol boleh diperoleh melalui pengasingan.
Pemulihan haba dan rawatan tapak pelupusan
Memulihkan tenaga daripada sisa poliuretana adalah teknologi yang lebih mesra alam dan bernilai ekonomi.Lembaga Kitar Semula Poliuretana Amerika sedang menjalankan eksperimen di mana 20% buih lembut poliuretana sisa ditambah kepada insinerator sisa pepejal.Keputusan menunjukkan bahawa sisa abu dan pelepasan masih berada dalam keperluan alam sekitar yang ditetapkan, dan haba yang dibebaskan selepas buih buangan ditambah sangat menjimatkan penggunaan bahan api fosil.Di Eropah, negara seperti Sweden, Switzerland, Jerman dan Denmark juga sedang bereksperimen dengan teknologi yang menggunakan tenaga yang diperoleh daripada pembakaran sisa jenis poliuretana untuk membekalkan elektrik dan haba pemanasan.
Buih poliuretana boleh dikisar menjadi serbuk, sama ada bersendirian atau dengan plastik sisa lain, untuk menggantikan serbuk arang halus dan dibakar dalam relau untuk memulihkan tenaga haba.Kecekapan pembakaran baja poliuretana boleh dipertingkatkan dengan serbuk mikro.
Sekiranya tiada oksigen, suhu tinggi, tekanan tinggi dan mangkin, buih poliuretana lembut dan elastomer boleh diuraikan secara terma untuk mendapatkan produk gas dan minyak.Minyak penguraian terma yang terhasil mengandungi beberapa poliol, yang disucikan dan boleh digunakan sebagai bahan mentah, tetapi biasanya digunakan sebagai minyak bahan api.Kaedah ini sesuai untuk mengitar semula sisa bercampur dengan plastik lain.Walau bagaimanapun, penguraian polimer nitrogen seperti buih poliuretana boleh merendahkan mangkin.Setakat ini pendekatan ini tidak digunakan secara meluas.
Oleh kerana poliuretana ialah polimer yang mengandungi nitrogen, tidak kira kaedah pemulihan pembakaran yang digunakan, keadaan pembakaran optimum mesti digunakan untuk mengurangkan penjanaan nitrogen oksida dan amina.Relau pembakaran perlu dilengkapi dengan peranti rawatan gas ekzos yang sesuai.
Sebilangan besar sisa buih poliuretana sedang dibuang di tapak pelupusan sampah.Sesetengah buih tidak boleh dikitar semula, seperti buih poliuretana yang digunakan sebagai benih.Seperti plastik lain, jika bahan itu sentiasa stabil dalam persekitaran semula jadi, ia akan terkumpul dari semasa ke semasa, dan terdapat tekanan pada alam sekitar.Untuk mengurai sisa poliuretana tapak pelupusan di bawah keadaan semula jadi, orang ramai telah mula membangunkan resin poliuretana terbiodegradasi.Contohnya, molekul poliuretana mengandungi karbohidrat, selulosa, lignin atau polikaprolakton dan sebatian terbiodegradasi lain.
Kejayaan Kitar Semula
Pada tahun 2011, pelajar Universiti Yale menjadi tajuk utama apabila mereka menemui kulat yang dipanggil Pestalotiopsis microspora di Ecuador.Kulat ini mampu mencerna dan memecahkan plastik poliuretana, walaupun dalam persekitaran bebas udara (anaerobik), malah boleh menjadikannya berfungsi di bahagian bawah tapak pelupusan sampah.
Walaupun profesor yang mengetuai lawatan penyelidikan itu mengingatkan agar tidak terlalu mengharapkan hasil penemuan dalam jangka pendek, tidak dapat dinafikan tarikan idea cara yang lebih cepat, bersih, bebas sampingan dan lebih semula jadi untuk membuang sisa plastik. .
Beberapa tahun kemudian, pereka Katharina Unger dari LIVIN Studio bekerjasama dengan jabatan mikrobiologi Universiti Utrecht untuk melancarkan projek yang dipanggil Fungi Mutarium.
Mereka menggunakan miselium (bahagian cendawan yang linear dan berkhasiat) daripada dua cendawan yang boleh dimakan yang sangat biasa, termasuk cendawan tiram dan schizophylla.Dalam tempoh beberapa bulan, kulat merendahkan serpihan plastik sepenuhnya sambil tumbuh secara normal di sekeliling buah AGAR yang boleh dimakan.Rupa-rupanya, plastik menjadi makanan ringan untuk miselium.
Penyelidik lain juga terus mengusahakan isu ini.Pada 2017, Sehroon Khan, seorang saintis di Pusat Agroforestry Dunia, dan pasukannya menemui satu lagi kulat yang merendahkan plastik, Aspergillus tubingensis, di tapak pelupusan sampah di Islamabad, Pakistan.
Kulat boleh tumbuh dalam jumlah besar dalam poliester poliuretana dalam masa dua bulan dan memecahkannya kepada kepingan kecil.
Satu pasukan di Universiti Illinois, diketuai oleh Profesor Steven Zimmerman, telah membangunkan satu cara untuk memecahkan sisa poliuretana dan mengubahnya menjadi produk berguna yang lain.
Pelajar siswazah Ephraim Morado berharap dapat menyelesaikan masalah sisa poliuretana dengan menggunakan polimer yang digunakan semula secara kimia.Walau bagaimanapun, poliuretana sangat stabil dan diperbuat daripada dua komponen yang sukar dipecahkan: isosianat dan poliol.
Poliol adalah kunci kerana ia berasal daripada petroleum dan tidak mudah terurai.Untuk mengelakkan kesukaran ini, pasukan menggunakan asetal unit kimia yang lebih mudah terdegradasi dan larut air.Hasil degradasi polimer terlarut dengan asid trikloroasettik dan diklorometana pada suhu bilik boleh digunakan untuk menghasilkan bahan baharu.Sebagai bukti konsep, Morado mampu menukar elastomer, yang digunakan secara meluas dalam pembungkusan dan bahagian automotif, kepada pelekat.
Tetapi kelemahan terbesar kaedah pemulihan baru ini ialah kos dan ketoksikan bahan mentah yang digunakan untuk menjalankan tindak balas.Oleh itu, para penyelidik kini cuba mencari cara yang lebih baik dan lebih murah untuk mencapai proses yang sama menggunakan pelarut lembut (seperti cuka) untuk degradasi.
Beberapa percubaan korporat
1. Pelan penyelidikan PUReSmart
2. Projek FOAM2FOAM
3. Tenglong Brilliant: Kitar semula bahan penebat poliuretana untuk bahan binaan yang baru muncul
4. Adidas: Kasut larian yang boleh dikitar semula sepenuhnya
5. Salomon: Kitar semula kasut TPU penuh untuk membuat but ski
6. Cosi: Chuang bekerjasama dengan Jawatankuasa Kitar Semula Tilam untuk menggalakkan ekonomi pekeliling
7. Syarikat H&S Jerman: Teknologi alkoholisis busa poliuretana untuk pembuatan tilam span
Masa siaran: 30 Ogos 2023