מצב מיחזור של חומרי פוליאוריטן בסין
1, מפעל לייצור פוליאוריטן יפיק מספר רב של גרוטאות מדי שנה, בשל הריכוז יחסית, קל למיחזור.רוב המפעלים משתמשים בשיטות מחזור פיזיות וכימיות כדי לשחזר ולעשות שימוש חוזר בחומרי גרוטאות.
2. פסולת חומרי פוליאוריטן המשמשים את הצרכנים לא עברו מיחזור טוב.ישנם כמה מפעלים המתמחים בטיפול בפסולת פוליאוריטן בסין, אך רובם הם בעיקר שריפה ומחזור פיזי.
3, יש הרבה אוניברסיטאות ומוסדות מחקר בבית ומחוצה לה, המחויבים לחפש טכנולוגיית מחזור כימי וביולוגי פוליאוריטן, פרסמו תוצאות אקדמיות מסוימות.אבל באמת, כשהוא מופעל בקנה מידה גדול של מעטים מאוד, H&S של גרמניה הוא אחד מהם.
4, סיווג הפסולת הביתית של סין רק התחיל, והסיווג הסופי של חומרי פוליאוריטן נמוך יחסית, וקשה לארגונים להמשיך להשיג פסולת פוליאוריטן לצורך מיחזור וניצול לאחר מכן.האספקה הלא יציבה של חומרי פסולת מקשה על ארגונים לפעול.
5. אין תקן חיוב ברור למיחזור וטיפול בפסולת גדולה.לדוגמה, מזרונים עשויים פוליאוריטן, בידוד מקררים וכו', עם שיפור הפוליסות ורשתות התעשייה, מפעלי מיחזור יכולים להשיג הכנסה ניכרת.
6, האנטסמן המציא שיטה למיחזור בקבוקי פלסטיק PET, לאחר מספר תהליכי עיבוד קפדניים, ביחידת התגובה הכימית עם תגובת חומרי גלם אחרים לייצור מוצרי פוליאסטר פוליאול, מרכיבי מוצר עד 60% מבקבוקי פלסטיק PET ממוחזרים ופוליאסטר פוליאול משמש לייצור חומרי פוליאוריטן אחד מחומרי הגלם החשובים.נכון להיום, האנטסמן יכול למחזר ביעילות 1 מיליארד בקבוקי פלסטיק PET 500 מ"ל בשנה, ובחמש השנים האחרונות, 5 מיליארד בקבוקי פלסטיק PET ממוחזרים הוסבו ל-130,000 טון של מוצרי פוליאול לייצור חומרי בידוד פוליאוריטן.
מיחזור פיזי
שיטה זו היא טכנולוגיית המיחזור הנפוצה ביותר.קצף הפוליאוריתן הרך מנותק למספר סנטימטרים של שברים על ידי מגרסה, ודבק פוליאוריטן תגובתי מרוסס במיקסר.הדבקים המשמשים הם בדרך כלל שילובי קצף פוליאוריטן או פרה-פולימרים סופיים מבוססי NCO המבוססים על פוליפניל פולימתילן פוליאיזוציאנט (PAPI).כאשר משתמשים בדבקים על בסיס PAPI להדבקה והיווצרות ניתן לשאת פנימה גם ערבוב אדים בתהליך הדבקת פסולת פוליאוריטן מוסיפים 90% פסולת פוליאוריטן, 10% דבק, מערבבים בצורה אחידה, אפשר להוסיף גם חלק מהצבע, ולאחר מכן לחץ על התערובת.
קצף רך פוליאוריטן תרמוסטי ומוצרי פוליאוריטן RIM הם בעלי מידה מסוימת של פלסטיות ריכוך תרמי בטווח הטמפרטורות של 100-200℃.תחת טמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה, פסולת פוליאוריטן יכולה להיות מחוברת יחד ללא כל דבק.על מנת להפוך את המוצר הממוחזר לאחיד יותר, הפסולת נמחצת פעמים רבות ולאחר מכן מחוממת ולוחצת.
ניתן להפוך קצף פוליאוריטן רך לחלקיקים עדינים על ידי טחינה או טחינה בטמפרטורה נמוכה, ופיזור החלקיק הזה מתווסף לפוליול, המשמש לייצור קצף פוליאוריטן או מוצרים אחרים, לא רק כדי לשחזר את פסולת חומרי הפוליאוריתן, אלא גם כדי להפחית ביעילות את עלות המוצרים.תכולת האבקה המרוסקת בקצף פוליאוריטן רך מבוסס MDI מוגבלת ל-15%, וניתן להוסיף לכל היותר 25% אבקה מרוסקת לקצף אשפרה חמה מבוסס TDI.
מיחזור כימיקלים
הידרוליזה של דיול היא אחת משיטות ההתאוששות הכימיות הנפוצות ביותר.בנוכחות דיולים מולקולריים קטנים (כגון אתילן גליקול, פרופילן גליקול, דיאתילן גליקול) וזרזים (אמינים שלישוניים, אלכוהולאמין או תרכובות אורגנו-מתכתיות), פוליאוריטן (קצפים, אלסטומרים, מוצרי RIM וכו') עוברים אלכוהול בטמפרטורה של בערך 200 מעלות צלזיוס למשך מספר שעות לקבלת פוליאולים מחודשים.ניתן לערבב פוליאולים ממוחזרים עם פוליאולים טריים לייצור חומרי פוליאוריטן.
ניתן להמיר קצף פוליאוריטן לפוליאולים הרכים הראשוניים ולפוליאולים הקשים על ידי אמינה.אמוליזה היא תהליך שבו קצף פוליאוריטן מגיב עם אמינים במהלך לחץ וחימום.האמינים המשמשים כוללים דיבוטילאמין, אתנולמין, לקטם או תערובת לקטם, והתגובה יכולה להתבצע בטמפרטורות מתחת ל-150 מעלות צלזיוס. התוצר הסופי אינו דורש טיהור של קצף הפוליאוריתן המוכן ישירות ויכול להחליף לחלוטין את הפוליאוריתן שהוכן מהמקור. פוליאול.
דאו כימיקל הציגה תהליך שחזור כימי של הידרוליזה של אמין.התהליך מורכב משני שלבים: פסולת הפוליאוריתן מפורקת לאמינואסטר מפוזר בריכוז גבוה, אוריאה, אמין ופוליול על ידי אלקילולאמין וזרז;לאחר מכן מתבצעת תגובת האלקילציה כדי להסיר את האמינים הארומטיים בחומר המוחזר, ומתקבלים הפוליאולים בעלי ביצועים טובים וצבע בהיר.השיטה יכולה לשחזר סוגים רבים של קצף פוליאוריטן, וניתן להשתמש בפוליול המשוחזר בסוגים רבים של חומרים פוליאוריטן.החברה גם משתמשת בתהליך מיחזור כימי כדי להשיג פוליאולים ממוחזרים מחלקי RRIM, שניתן לעשות בהם שימוש חוזר כדי לשפר את חלקי RIM עד 30%.
שיטת הידרוליזה - נתרן הידרוקסיד יכול לשמש כזרז הידרוליזה לפירוק בועות רכות ובועות קשות של פוליאוריטן לייצור פוליאולים ומוצרי ביניים אמינים, המשמשים כחומרי גלם ממוחזרים.
אלקלוליזה: פוליאתר ומתכת אלקלי הידרוקסיד משמשים כחומרי פירוק, וקרבונטים מוסרים לאחר פירוק קצף כדי לשחזר פוליאולים ודיאמינים ארומטיים.
תהליך השילוב של אלכוהוליזה ואמוליזה -- פוליאתר פוליאול, אשלגן הידרוקסיד ודיאמין משמשים כחומרי פירוק, ומוצקי קרבונט מוסרים כדי להשיג פוליאת פוליאול ודיאמין.לא ניתן להפריד את הפירוק של בועות קשות, אך ניתן להשתמש ישירות בפוליאתר המתקבל בתגובה של תחמוצת פרופילן לייצור בועות קשות.היתרונות של שיטה זו הם טמפרטורת פירוק נמוכה (60 ~ 160 ℃), זמן קצר וכמות גדולה של קצף פירוק.
תהליך זרחן אלכוהול - פוליאולים פוליאתרים ואסטר פוספט הלוגני כחומרי פירוק, תוצרי הפירוק הם פוליאולים פוליאתרים ואמוניום פוספט מוצק, הפרדה קלה.
Reqra, חברת מיחזור גרמנית, מקדמת טכנולוגיית מיחזור פסולת פוליאוריטן בעלות נמוכה למיחזור פסולת נעלי פוליאוריטן.בטכנולוגיית מיחזור זו, הפסולת נמעכת תחילה לחלקיקים בגודל 10 מ"מ, מחוממת בכור עם חומר מפזר כדי להתנוזל, ולבסוף מוחזרת לקבלת פוליאולים נוזליים.
שיטת פירוק פנול - יפן תבזבז קצף פוליאוריטן רך כתוש וערבב עם פנול, מחומם בתנאים חומציים, קשר קרבמט נשבר, בשילוב עם קבוצת הידרוקסיל פנול, ולאחר מכן תגיב עם פורמלדהיד לייצור שרף פנולי, תוסיף הקסמתילנטטרמין כדי למצק אותו. מוכנים עם חוזק וקשיחות טובים, מוצרי שרף פנוליים מצוינים עמידות בחום.
פירוליזה - בועות רכות של פוליאוריטן ניתנות לפירוק בטמפרטורות גבוהות בתנאים אירוביים או אנאירוביים לקבלת חומרים שמנים, וניתן לקבל פוליאולים על ידי הפרדה.
התאוששות חום וטיפול בהטמנה
שחזור אנרגיה מפסולת פוליאוריטן היא טכנולוגיה ידידותית יותר לסביבה ובעלת ערך כלכלי.המועצה האמריקאית למיחזור פוליאוריטן עורכת ניסוי בו מוסיפים 20% מפסולת הקצף הרך של פוליאוריטן לשרפת פסולת מוצקה.התוצאות הראו ששארית האפר והפליטות עדיין בדרישות הסביבתיות שצוינו, והחום שהשתחרר לאחר הוספת הקצף הפסולת חסך מאוד את צריכת הדלקים המאובנים.באירופה, מדינות כמו שבדיה, שוויץ, גרמניה ודנמרק מתנסות גם בטכנולוגיות המשתמשות באנרגיה המוחזרת משריפת פסולת מסוג פוליאוריטן כדי לספק חשמל וחום לחימום.
ניתן לטחון קצף פוליאוריטן לאבקה, לבד או עם פסולת פלסטיק אחרת, כדי להחליף אבקת פחם עדינה ולשרוף בכבשן כדי לשחזר אנרגיית חום.ניתן לשפר את יעילות הבעירה של דשן פוליאוריטן באמצעות אבקת מיקרו.
בהיעדר חמצן, טמפרטורה גבוהה, לחץ גבוה וזרז, ניתן לפרק תרמית קצפי פוליאוריטן ואלסטומרים רכים לקבלת מוצרי גז ונפט.שמן הפירוק התרמי שנוצר מכיל כמה פוליאולים, המטוהרים ויכולים לשמש כחומר הזנה, אך משמשים בדרך כלל כמזוט.שיטה זו מתאימה למיחזור פסולת מעורבת עם פלסטיק אחר.עם זאת, פירוק של פולימר חנקני כגון קצף פוליאוריטן עלול להשפיל את הזרז.עד כה גישה זו לא אומצה באופן נרחב.
מכיוון שפוליאוריתן הוא פולימר המכיל חנקן, לא משנה באיזו שיטת שחזור בעירה משתמשים, יש להשתמש בתנאי הבעירה האופטימליים כדי להפחית את יצירת תחמוצות חנקן ואמינים.תנורי בעירה צריכים להיות מצוידים במכשירים מתאימים לטיפול בגזי פליטה.
כמות נכבדת של פסולת קצף פוליאוריטן מושלכת כיום למזבלות.חלק מהקצפים אינם ניתנים למיחזור, כגון קצף פוליאוריטן המשמש כערוגות.כמו פלסטיקים אחרים, אם החומר תמיד יציב בסביבה הטבעית, הוא יצטבר עם הזמן, ויש לחץ על הסביבה.על מנת לפרק את פסולת הפוליאוריתן במזבלה בתנאים טבעיים, אנשים החלו לפתח שרף פוליאוריטן מתכלה.לדוגמה, מולקולות הפוליאוריתן מכילות פחמימות, תאית, ליגנין או פוליקאפרולקטון ותרכובות מתכלות אחרות.
פריצת דרך למיחזור
בשנת 2011, סטודנטים מאוניברסיטת ייל עלו לכותרות כשגילו פטרייה בשם Pestalotiopsis microspora באקוודור.הפטרייה מסוגלת לעכל ולפרק פלסטיק פוליאוריטן, אפילו בסביבה נטולת אוויר (אנאירובית), מה שיכול אפילו לגרום לה לעבוד בתחתית מזבלה.
בעוד הפרופסור שהוביל את סיור המחקר הזהיר מלצפות ליותר מדי מהממצאים בטווח הקצר, אין להכחיש את הערעור של הרעיון של דרך מהירה יותר, נקייה יותר, נטולת יעילות לוואי וטבעית יותר להיפטר מפסולת פלסטיק. .
כמה שנים מאוחר יותר, המעצבת קתרינה אונגר מסטודיו LIVIN שיתפה פעולה עם המחלקה למיקרוביולוגיה של אוניברסיטת אוטרכט כדי להשיק פרויקט בשם Fungi Mutarium.
הם השתמשו בתפטיר (החלק הליניארי והמזין של פטריות) של שתי פטריות מאכל נפוצות מאוד, כולל פטריות צדפה וסכיזופילה.במשך תקופה של מספר חודשים, הפטרייה פירקה לחלוטין את פסולת הפלסטיק בעודה גדלה כרגיל סביב תרמיל ה-AGAR האכיל.ככל הנראה, פלסטיק הופך לחטיף לתפטיר.
גם חוקרים אחרים ממשיכים לעבוד על הנושא.בשנת 2017, Sehroon Khan, מדען במרכז העולמי ליערות חקלאיות, וצוותו גילו פטרייה נוספת שמתפרקת מפלסטיק, Aspergillus tubingensis, במזבלה באיסלמבאד, פקיסטן.
הפטרייה יכולה לגדול במספרים גדולים בפוליאוריתן פוליאסטר תוך חודשיים ולפרק אותו לחתיכות קטנות.
צוות מאוניברסיטת אילינוי, בראשותו של פרופסור סטיבן צימרמן, פיתח דרך לפרק פסולת פוליאוריטן ולהפוך אותה למוצרים שימושיים אחרים.
הסטודנט לתואר שני אפרים מוראדו מקווה לפתור את בעיית פסולת הפוליאוריטן על ידי שימוש כימי מחדש של פולימרים.עם זאת, הפוליאורתנים יציבים ביותר ועשויים משני רכיבים שקשה לפירוק: איזוציאנאטים ופוליאולים.
פוליאולים הם מפתח מכיוון שהם מופקים מנפט ואינם מתכלים בקלות.כדי להימנע מקושי זה, הצוות אימץ יחידה כימית אצטל שמתפרקת בקלות רבה יותר ומסיסה במים.תוצרי הפירוק של פולימרים מומסים עם חומצה טריכלורואצטית ודיכלורומתאן בטמפרטורת החדר יכולים לשמש לייצור חומרים חדשים.כהוכחה לקונספט, Morado מסוגל להמיר אלסטומרים, הנמצאים בשימוש נרחב באריזות וחלקי רכב, לדבקים.
אבל החיסרון הגדול ביותר של שיטת ההחלמה החדשה הזו הוא העלות והרעילות של חומרי הגלם המשמשים לביצוע התגובה.לכן, החוקרים מנסים כיום למצוא דרך טובה וזולה יותר להשיג את אותו תהליך באמצעות ממס עדין (כגון חומץ) לפירוק.
כמה ניסיונות תאגידים
1. תוכנית מחקר PUReSmart
2. פרויקט FOAM2FOAM
3. Tenglong Brilliant: מיחזור חומרי בידוד פוליאוריטן לחומרי בניין מתעוררים
4. אדידס: נעל ריצה הניתנת למחזור לחלוטין
5. סלומון: מיחזור נעלי ספורט TPU מלאות לייצור נעלי סקי
6. קוסי: צ'ואנג משתפת פעולה עם ועדת מיחזור המזרונים כדי לקדם את הכלכלה המעגלית
7. חברת H&S הגרמנית: טכנולוגיית אלכוהוליזת פוליאוריתן מוקצף לייצור מזרני ספוג
זמן פרסום: 30 באוגוסט 2023