Stato di riciclaggio dei materiali poliuretanici in Cina
1, l'impianto di produzione di poliuretano produrrà un gran numero di scarti ogni anno, grazie alla relativa concentrazione e facilità di riciclo.La maggior parte degli impianti utilizza metodi di riciclaggio fisici e chimici per recuperare e riutilizzare i materiali di scarto.
2. I materiali di scarto in poliuretano utilizzati dai consumatori non sono stati ben riciclati.Ci sono alcune imprese specializzate nel trattamento dei rifiuti di poliuretano in Cina, ma la maggior parte di esse si occupa principalmente dell'incenerimento e del riciclaggio fisico.
3, ci sono molte università e istituti di ricerca in patria e all'estero, impegnati nella ricerca della tecnologia di riciclaggio chimico e biologico del poliuretano, hanno pubblicato alcuni risultati accademici.Ma in realtà, se applicata su larga scala da pochissimi, la Germania H&S è una di queste.
4, la classificazione dei rifiuti domestici in Cina è appena iniziata e la classificazione finale dei materiali poliuretanici è relativamente bassa ed è difficile per le imprese continuare a ottenere poliuretano di scarto per il successivo riciclaggio e utilizzo.L’offerta instabile di materiali di scarto rende difficile il funzionamento delle imprese.
5. Non esiste uno standard di tariffazione chiaro per il riciclaggio e il trattamento dei rifiuti di grandi dimensioni.Ad esempio, i materassi in poliuretano, l'isolamento dei frigoriferi, ecc., con il miglioramento delle politiche e delle catene industriali, le imprese di riciclaggio possono ottenere entrate considerevoli.
6, Huntsman ha inventato un metodo per riciclare le bottiglie di plastica PET, dopo una serie di rigorosi processi di lavorazione, nell'unità di reazione chimica con altre materie prime per produrre prodotti in poliolo di poliestere, ingredienti del prodotto fino al 60% provenienti da bottiglie di plastica PET riciclate e poliestere il poliolo viene utilizzato per produrre materiali poliuretanici, una delle materie prime importanti.Attualmente, Huntsman può riciclare efficacemente 1 miliardo di bottiglie di plastica PET da 500 ml all’anno e negli ultimi cinque anni, 5 miliardi di bottiglie di plastica PET riciclate sono state convertite in 130.000 tonnellate di prodotti in poliolo per la produzione di materiali isolanti in poliuretano.
Riciclaggio fisico
Questo metodo è la tecnologia di riciclaggio più utilizzata.La morbida schiuma poliuretanica viene polverizzata in frammenti di diversi centimetri da un frantoio e nel miscelatore viene spruzzato un adesivo poliuretanico reattivo.Gli adesivi utilizzati sono generalmente combinazioni di schiume poliuretaniche o prepolimeri terminali a base di NCO a base di polifenilpolimetilene poliisocianato (PAPI).Quando si utilizzano adesivi a base PAPI per l'incollaggio e la formatura, è possibile effettuare anche la miscelazione con vapore. Nel processo di incollaggio del poliuretano di scarto, aggiungere il 90% di poliuretano di scarto, il 10% di adesivo, mescolare uniformemente, è anche possibile aggiungere parte del colorante, e poi pressurizzare la miscela.
La schiuma morbida di poliuretano termoindurente e i prodotti in poliuretano RIM hanno un certo grado di plasticità di rammollimento termico nell'intervallo di temperature di 100-200 ℃.Ad alta temperatura e alta pressione, il poliuretano di scarto può essere incollato insieme senza adesivo.Per rendere più uniforme il prodotto riciclato, spesso i rifiuti vengono frantumati e poi riscaldati e pressurizzati.
La schiuma morbida di poliuretano può essere trasformata in particelle fini mediante macinazione o processo di macinazione a bassa temperatura e la dispersione di queste particelle viene aggiunta al poliolo, che viene utilizzato per produrre schiuma di poliuretano o altri prodotti, non solo per recuperare i materiali poliuretanici di scarto, ma anche per ridurre efficacemente il costo dei prodotti.Il contenuto di polvere polverizzata nella schiuma di poliuretano morbida a indurimento a freddo a base di MDI è limitato al 15% e un massimo del 25% di polvere polverizzata può essere aggiunto alla schiuma a indurimento a caldo a base di TDI.
Riciclaggio chimico
L'idrolisi del diolo è uno dei metodi di recupero chimico più utilizzati.In presenza di piccoli dioli molecolari (come glicole etilenico, glicole propilenico, glicole dietilenico) e catalizzatori (ammine terziarie, alcolamine o composti organometallici), i poliuretani (schiume, elastomeri, prodotti RIM, ecc.) vengono alcolizzati ad una temperatura di circa 200°C per diverse ore per ottenere polioli rigenerati.I polioli riciclati possono essere miscelati con polioli freschi per la produzione di materiali poliuretanici.
Le schiume poliuretaniche possono essere convertite nei polioli morbidi iniziali e nei polioli duri mediante amminazione.L'amolisi è un processo in cui la schiuma poliuretanica reagisce con le ammine durante la pressurizzazione e il riscaldamento.Le ammine utilizzate includono dibutilammina, etanolammina, lattame o miscela di lattami e la reazione può essere effettuata a temperature inferiori a 150 ° C. Il prodotto finale non richiede purificazione della schiuma poliuretanica preparata direttamente e può sostituire completamente il poliuretano preparato dall'originale poliolo.
Dow Chemical ha introdotto un processo di recupero chimico dell'idrolisi delle ammine.Il processo consiste in due fasi: il poliuretano di scarto viene decomposto in amminoestere, urea, ammina e poliolo dispersi ad alta concentrazione mediante alchilolammina e catalizzatore;Successivamente viene effettuata la reazione di alchilazione per rimuovere le ammine aromatiche nel materiale recuperato e si ottengono polioli con buone prestazioni e colore chiaro.Il metodo può recuperare molti tipi di schiuma poliuretanica e il poliolo recuperato può essere utilizzato in molti tipi di materiali poliuretanici.L'azienda utilizza inoltre un processo di riciclaggio chimico per ottenere polioli riciclati dalle parti RRIM, che possono essere riutilizzati per migliorare le parti RIM fino al 30%.
Metodo di idrolisi: l'idrossido di sodio può essere utilizzato come catalizzatore di idrolisi per decomporre le bolle morbide e dure di poliuretano per produrre polioli e intermedi amminici, che vengono utilizzati come materie prime riciclate.
Alcalolisi: il polietere e l'idrossido di metalli alcalini vengono utilizzati come agenti di decomposizione e i carbonati vengono rimossi dopo la decomposizione della schiuma per recuperare polioli e diammine aromatiche.
Il processo di combinazione di alcolisi e amolisi: polietere poliolo, idrossido di potassio e diammina vengono utilizzati come agenti di decomposizione e i carbonati solidi vengono rimossi per ottenere polietere poliolo e diammina.La decomposizione delle bolle dure non può essere separata, ma il polietere ottenuto dalla reazione dell'ossido di propilene può essere utilizzato direttamente per produrre bolle dure.I vantaggi di questo metodo sono la bassa temperatura di decomposizione (60~160℃), breve tempo e una grande quantità di schiuma di decomposizione.
Processo con alcol e fosforo: polioli polietere e esteri fosforici alogenati come agenti di decomposizione, i prodotti della decomposizione sono polioli polieteri e fosfato di ammonio solido, facile separazione.
Reqra, un'azienda tedesca di riciclaggio, promuove una tecnologia di riciclaggio dei rifiuti di poliuretano a basso costo per il riciclaggio dei rifiuti di scarpe in poliuretano.In questa tecnologia di riciclaggio, i rifiuti vengono prima frantumati in particelle da 10 mm, riscaldati nel reattore con un disperdente per liquefarsi e infine recuperati per ottenere polioli liquidi.
Metodo di decomposizione del fenolo - Il Giappone sprecherà schiuma morbida di poliuretano frantumata e miscelata con fenolo, riscaldata in condizioni acide, rotto il legame carbammato, combinato con il gruppo idrossile fenolico, quindi reagirà con formaldeide per produrre resina fenolica, aggiunge esametilentetrammina per solidificarla, può essere preparati con buona resistenza e tenacità, prodotti in resina fenolica con eccellente resistenza al calore.
Pirolisi: le bolle morbide di poliuretano possono essere decomposte ad alte temperature in condizioni aerobiche o anaerobiche per ottenere sostanze oleose e i polioli possono essere ottenuti mediante separazione.
Recupero calore e trattamento discarica
Il recupero di energia dai rifiuti di poliuretano è una tecnologia più rispettosa dell’ambiente ed economicamente vantaggiosa.L'American Polyurean Recycling Board sta conducendo un esperimento in cui il 20% della schiuma morbida di poliuretano di scarto viene aggiunto a un inceneritore di rifiuti solidi.I risultati hanno mostrato che le ceneri residue e le emissioni rientravano ancora nei requisiti ambientali specificati, e il calore rilasciato dopo l’aggiunta della schiuma di scarto ha consentito di risparmiare notevolmente sul consumo di combustibili fossili.In Europa, anche paesi come Svezia, Svizzera, Germania e Danimarca stanno sperimentando tecnologie che utilizzano l’energia recuperata dall’incenerimento dei rifiuti tipo poliuretano per fornire elettricità e calore per il riscaldamento.
La schiuma di poliuretano può essere macinata in polvere, da sola o insieme ad altri rifiuti plastici, per sostituire la polvere fine di carbone e bruciare in una fornace per recuperare energia termica.L'efficienza di combustione del fertilizzante poliuretanico può essere migliorata dalla micropolvere.
In assenza di ossigeno, alta temperatura, alta pressione e catalizzatore, le schiume poliuretaniche morbide e gli elastomeri possono essere decomposti termicamente per ottenere gas e prodotti petroliferi.L'olio risultante dalla decomposizione termica contiene alcuni polioli, che vengono purificati e possono essere utilizzati come materia prima, ma sono generalmente utilizzati come olio combustibile.Questo metodo è adatto per riciclare i rifiuti misti con altre plastiche.Tuttavia, la decomposizione del polimero azotato come la schiuma poliuretanica può degradare il catalizzatore.Finora questo approccio non è stato ampiamente adottato.
Poiché il poliuretano è un polimero contenente azoto, indipendentemente dal metodo di recupero della combustione utilizzato, è necessario utilizzare condizioni di combustione ottimali per ridurre la generazione di ossidi di azoto e ammine.I forni a combustione devono essere dotati di adeguati dispositivi per il trattamento dei gas di scarico.
Una notevole quantità di rifiuti di schiuma di poliuretano viene attualmente smaltita nelle discariche.Alcune schiume non possono essere riciclate, come le schiume poliuretaniche utilizzate come letti di semina.Come altre materie plastiche, se il materiale è sempre stabile nell’ambiente naturale, si accumulerà nel tempo e si verificherà una pressione sull’ambiente.Al fine di decomporre i rifiuti poliuretanici della discarica in condizioni naturali, le persone hanno iniziato a sviluppare resina poliuretanica biodegradabile.Ad esempio, le molecole di poliuretano contengono carboidrati, cellulosa, lignina o policaprolattone e altri composti biodegradabili.
La svolta nel riciclaggio
Nel 2011, gli studenti della Yale University hanno fatto notizia quando hanno scoperto un fungo chiamato Pestalotiopsis microspora in Ecuador.Il fungo è in grado di digerire e scomporre la plastica poliuretanica, anche in un ambiente privo di aria (anaerobico), il che potrebbe farlo funzionare anche sul fondo di una discarica.
Anche se il professore che ha guidato il tour di ricerca ha messo in guardia dall’aspettarsi troppo dai risultati a breve termine, non si può negare il fascino dell’idea di un modo più veloce, più pulito, senza effetti collaterali e più naturale per smaltire i rifiuti di plastica. .
Alcuni anni dopo, la designer Katharina Unger di LIVIN Studio ha collaborato con il dipartimento di microbiologia dell'Università di Utrecht per lanciare un progetto chiamato Fungi Mutarium.
Hanno utilizzato il micelio (la parte lineare e nutriente dei funghi) di due funghi commestibili molto comuni, tra cui i funghi ostrica e la schizophylla.Nel corso di diversi mesi, il fungo ha completamente degradato i detriti di plastica mentre cresceva normalmente attorno al baccello di AGAR commestibile.A quanto pare, la plastica diventa uno spuntino per il micelio.
Anche altri ricercatori stanno continuando a lavorare sulla questione.Nel 2017, Sehroon Khan, uno scienziato del World Agroforestry Center, e il suo team hanno scoperto un altro fungo che degrada la plastica, l’Aspergillus tubingensis, in una discarica a Islamabad, in Pakistan.
Il fungo può crescere in gran numero nel poliuretano poliestere entro due mesi e scomporlo in piccoli pezzi.
Un team dell'Università dell'Illinois, guidato dal professor Steven Zimmerman, ha sviluppato un modo per scomporre i rifiuti di poliuretano e trasformarli in altri prodotti utili.
Lo studente laureato Ephraim Morado spera di risolvere il problema dei rifiuti di poliuretano riutilizzando chimicamente i polimeri.Tuttavia, i poliuretani sono estremamente stabili e sono costituiti da due componenti difficili da decomporre: isocianati e polioli.
I polioli sono fondamentali perché derivano dal petrolio e non si degradano facilmente.Per evitare questa difficoltà, il team ha adottato un'unità chimica acetale che è più facilmente degradabile e solubile in acqua.I prodotti di degradazione dei polimeri disciolti con acido tricloroacetico e diclorometano a temperatura ambiente possono essere utilizzati per produrre nuovi materiali.A dimostrazione del concetto, Morado è in grado di convertire gli elastomeri, ampiamente utilizzati negli imballaggi e nelle parti automobilistiche, in adesivi.
Ma il più grande svantaggio di questo nuovo metodo di recupero è il costo e la tossicità delle materie prime utilizzate per effettuare la reazione.Pertanto, i ricercatori stanno attualmente cercando di trovare un modo migliore e più economico per ottenere lo stesso processo utilizzando un solvente delicato (come l’aceto) per la degradazione.
Alcuni tentativi aziendali
1. Piano di ricerca PUReSmart
2. Progetto FOAM2FOAM
3. Tenglong Brilliant: riciclaggio di materiali isolanti in poliuretano per materiali da costruzione emergenti
4. Adidas: una scarpa da corsa completamente riciclabile
5. Salomon: riciclare scarpe da ginnastica interamente in TPU per realizzare scarponi da sci
6. Cosi: Chuang collabora con il Comitato per il riciclaggio dei materassi per promuovere l'economia circolare
7. Azienda tedesca H&S: tecnologia di alcolisi della schiuma di poliuretano per la produzione di materassi in spugna
Orario di pubblicazione: 30 agosto 2023