Poliuretāna materiālu pārstrādes statuss Ķīnā
1, poliuretāna ražotne katru gadu saražos lielu skaitu lūžņu, pateicoties salīdzinoši koncentrētai, viegli pārstrādājamai.Lielākā daļa rūpnīcu izmanto fizikālās un ķīmiskās pārstrādes metodes, lai atgūtu un atkārtoti izmantotu metāllūžņus.
2. Patērētāju izmantotie poliuretāna materiālu atkritumi nav tikuši labi pārstrādāti.Ķīnā ir daži uzņēmumi, kas specializējas poliuretāna atkritumu apstrādē, taču lielākā daļa no tiem galvenokārt tiek sadedzināti un tiek fiziski pārstrādāti.
3, ir daudz universitāšu un pētniecības iestāžu gan mājās, gan ārvalstīs, kas ir apņēmušās meklēt poliuretāna ķīmiskās un bioloģiskās pārstrādes tehnoloģiju, publicēja noteiktus akadēmiskos rezultātus.Bet patiešām plašā mērogā tiek izmantoti tikai daži, Vācija H&S ir viens no tiem.
4, Ķīnas sadzīves atkritumu klasifikācija ir tikko sākusies, un poliuretāna materiālu galīgā klasifikācija ir salīdzinoši zema, un uzņēmumiem ir grūti turpināt iegūt poliuretāna atkritumus turpmākai pārstrādei un izmantošanai.Nestabilā atkritumu piegāde apgrūtina uzņēmumu darbību.
5. Lielo atkritumu pārstrādei un apstrādei nav skaidra maksas iekasēšanas standarta.Piemēram, matrači no poliuretāna, ledusskapju izolācija utt., pilnveidojot politiku un rūpniecības ķēdes, pārstrādes uzņēmumi var gūt ievērojamus ienākumus.
6, Hantsmans izgudroja metodi PET plastmasas pudeļu pārstrādei pēc vairākiem stingriem apstrādes procesiem ķīmiskās reakcijas blokā ar citu izejvielu reakciju, lai iegūtu poliestera poliola produktus, produktu sastāvdaļas līdz 60% no pārstrādātām PET plastmasas pudelēm un poliesteru. poliolu izmanto, lai ražotu poliuretāna materiālus, kas ir viens no svarīgākajiem izejmateriāliem.Pašlaik Huntsman var efektīvi pārstrādāt 1 miljardu 500 ml PET plastmasas pudeļu gadā, un pēdējo piecu gadu laikā 5 miljardi pārstrādātu PET plastmasas pudeļu ir pārveidoti par 130 000 tonnām poliola izstrādājumu poliuretāna izolācijas materiālu ražošanai.
Fiziskā pārstrāde
Šī metode ir visplašāk izmantotā pārstrādes tehnoloģija.Mīkstās poliuretāna putas ar drupinātāju tiek pulverizētas vairāku centimetru fragmentos, un maisītājā tiek izsmidzināta reaktīva poliuretāna līme.Izmantotās līmvielas parasti ir poliuretāna putu kombinācijas vai prepolimēri uz NCO bāzes, pamatojoties uz polifenilpolimetilēnpoliizocianātu (PAPI).Ja līmēšanai un formēšanai izmanto līmes uz PAPI bāzes, var veikt arī tvaika sajaukšanu. Atkritumu poliuretāna līmēšanas procesā pievienojiet 90% poliuretāna atkritumu, 10% līmes, samaisiet vienmērīgi, varat pievienot arī daļu krāsvielas, un pēc tam saspiediet maisījumu.
Termoreaktīvajām mīkstajām poliuretāna putām un RIM poliuretāna izstrādājumiem ir noteikta termiski mīkstinoša plastika temperatūras diapazonā no 100 līdz 200 ℃.Augstas temperatūras un augsta spiediena apstākļos poliuretāna atkritumus var savienot kopā bez jebkādas līmvielas.Lai pārstrādāto produktu padarītu viendabīgāku, atkritumi bieži tiek sasmalcināti, pēc tam karsēti un pakļauti spiedienam.
Poliuretāna mīkstās putas var pārvērst smalkās daļiņās ar zemas temperatūras slīpēšanas vai slīpēšanas procesu, un šīs daļiņas dispersiju pievieno poliolam, ko izmanto poliuretāna putu vai citu produktu ražošanā, ne tikai poliuretāna atkritumu reģenerācijai, bet arī efektīvi samazināt produktu izmaksas.Pulverveida pulvera saturs auksti cietējošās mīkstajās poliuretāna putās, kuru pamatā ir MDI, ir ierobežots līdz 15%, un ne vairāk kā 25% pulvera var pievienot karstās cietēšanas putām uz TDI bāzes.
Ķīmiskā pārstrāde
Diola hidrolīze ir viena no visplašāk izmantotajām ķīmiskās reģenerācijas metodēm.Mazmolekulāro diolu (piemēram, etilēnglikola, propilēnglikola, dietilēnglikola) un katalizatoru (terciāro amīnu, alkoholamīnu vai metālorganisko savienojumu) klātbūtnē poliuretāni (putas, elastomēri, RIM produkti utt.) tiek alkoholizēti aptuveni temperatūrā. 200°C vairākas stundas, lai iegūtu reģenerētus poliolus.Pārstrādātus poliolus var sajaukt ar svaigiem polioliem poliuretāna materiālu ražošanai.
Poliuretāna putas var pārveidot par sākotnējiem mīkstajiem polioliem un cietajiem polioliem ar aminēšanu.Amolīze ir process, kurā poliuretāna putas reaģē ar amīniem spiediena un karsēšanas laikā.Izmantotie amīni ietver dibutilamīnu, etanolamīnu, laktāmu vai laktāma piejaukumu, un reakciju var veikt temperatūrā, kas zemāka par 150 ° C. Galaproduktam nav nepieciešama tieši sagatavoto poliuretāna putu attīrīšana, un tas var pilnībā aizstāt poliuretānu, kas sagatavots no oriģināla. poliols.
Dow Chemical ir ieviesis amīnu hidrolīzes ķīmiskās reģenerācijas procesu.Process sastāv no diviem posmiem: poliuretāna atkritumus sadala augstas koncentrācijas izkliedētā aminoesterā, urīnvielā, amīnā un poliolā ar alkilolamīnu un katalizatoru;Pēc tam veic alkilēšanas reakciju, lai reģenerētajā materiālā atdalītu aromātiskos amīnus, un iegūst poliolus ar labu veiktspēju un gaišu krāsu.Ar šo metodi var atgūt dažāda veida poliuretāna putas, un reģenerēto poliolu var izmantot dažāda veida poliuretāna materiālos.Uzņēmums arī izmanto ķīmiskās pārstrādes procesu, lai no RRIM detaļām iegūtu pārstrādātus poliolus, kurus var atkārtoti izmantot, lai uzlabotu RIM daļas līdz pat 30%.
Hidrolīzes metode - nātrija hidroksīdu var izmantot kā hidrolīzes katalizatoru, lai sadalītu poliuretāna mīkstos burbuļus un cietos burbuļus, lai iegūtu poliolus un amīnu starpproduktus, kurus izmanto kā otrreizējās izejvielas.
Alkalolīze: poliēteri un sārmu metālu hidroksīdu izmanto kā sadalīšanās līdzekļus, un pēc putu sadalīšanās tiek noņemti karbonāti, lai atgūtu poliolus un aromātiskos diamīnus.
Alkoholīzes un amolīzes apvienošanas process - kā sadalīšanās aģenti tiek izmantoti poliētera poliols, kālija hidroksīds un diamīns, un karbonāta cietās daļiņas tiek noņemtas, lai iegūtu poliētera poliolu un diamīnu.Cieto burbuļu sadalīšanos nevar atdalīt, bet propilēna oksīda reakcijā iegūto poliēteri var tieši izmantot cieto burbuļu veidošanai.Šīs metodes priekšrocības ir zema sadalīšanās temperatūra (60 ~ 160 ℃), īss laiks un liels sadalīšanās putu daudzums.
Spirta fosfora process - poliētera polioli un halogenētais fosfāta esteris kā sadalīšanās līdzekļi, sadalīšanās produkti ir poliētera polioli un amonija fosfāta cietviela, viegli atdalāma.
Vācijas otrreizējās pārstrādes uzņēmums Reqra reklamē zemu izmaksu poliuretāna atkritumu pārstrādes tehnoloģiju poliuretāna apavu atkritumu pārstrādei.Šajā pārstrādes tehnoloģijā atkritumus vispirms sasmalcina 10 mm daļiņās, karsē reaktorā ar disperģētāju, lai sašķidrinātu, un visbeidzot rekuperē, lai iegūtu šķidrus poliolus.
Fenola sadalīšanās metode — Japāna izšķērdēs poliuretāna mīkstās putas, kas sasmalcinātas un sajauktas ar fenolu, karsētas skābos apstākļos, karbamāta saite tiek pārtraukta, apvienota ar fenola hidroksilgrupu un pēc tam reaģēta ar formaldehīdu, veidojot fenola sveķus, pievieno heksametilēntetramīnu, lai tās sacietētu. sagatavoti ar labu izturību un stingrību, izcili karstumizturīgi fenola sveķu izstrādājumi.
Pirolīze - poliuretāna mīkstie burbuļi var sadalīties augstā temperatūrā aerobos vai anaerobos apstākļos, lai iegūtu eļļainas vielas, un poliolus var iegūt atdalot.
Siltuma rekuperācija un poligonu apstrāde
Enerģijas atgūšana no poliuretāna atkritumiem ir videi draudzīgāka un ekonomiski vērtīgāka tehnoloģija.Amerikas poliuretāna pārstrādes padome veic eksperimentu, kurā 20% poliuretāna mīksto putu atkritumu pievieno cieto atkritumu sadedzināšanas iekārtai.Rezultāti parādīja, ka atlikušie pelni un emisijas joprojām atbilst noteiktajām vides prasībām, un siltums, kas izdalās pēc putu atkritumu pievienošanas, ievērojami ietaupīja fosilā kurināmā patēriņu.Eiropā tādas valstis kā Zviedrija, Šveice, Vācija un Dānija arī eksperimentē ar tehnoloģijām, kas izmanto enerģiju, kas atgūta no poliuretāna tipa atkritumu sadedzināšanas, lai nodrošinātu elektrību un siltumu.
Poliuretāna putas var sasmalcināt pulverī atsevišķi vai kopā ar citām plastmasas atkritumiem, lai aizstātu smalko kokogles pulveri un sadedzinātu krāsnī, lai atgūtu siltumenerģiju.Poliuretāna mēslojuma sadegšanas efektivitāti var uzlabot ar mikropulveri.
Ja nav skābekļa, augstas temperatūras, augsta spiediena un katalizatora, mīkstās poliuretāna putas un elastomērus var termiski sadalīt, lai iegūtu gāzi un naftas produktus.Iegūtā termiskās sadalīšanās eļļa satur dažus poliolus, kurus var attīrīt un var izmantot kā izejvielu, bet parasti izmanto kā mazutu.Šī metode ir piemērota jauktu atkritumu pārstrādei ar citām plastmasām.Tomēr slāpekli saturoša polimēra, piemēram, poliuretāna putu, sadalīšanās var degradēt katalizatoru.Līdz šim šī pieeja nav plaši pieņemta.
Tā kā poliuretāns ir slāpekli saturošs polimērs, neatkarīgi no tā, kura degšanas reģenerācijas metode tiek izmantota, ir jāizmanto optimāli sadegšanas apstākļi, lai samazinātu slāpekļa oksīdu un amīnu veidošanos.Sadedzināšanas krāsnis jāaprīko ar atbilstošām izplūdes gāzu apstrādes ierīcēm.
Ievērojams daudzums poliuretāna putu atkritumu šobrīd tiek apglabāts poligonos.Dažas putas nevar pārstrādāt, piemēram, poliuretāna putas, ko izmanto kā sēklas.Tāpat kā citas plastmasas, ja materiāls vienmēr ir stabils dabiskajā vidē, tas laika gaitā uzkrājas, un tiek radīts spiediens uz vidi.Lai dabiskos apstākļos sadalītos poligona poliuretāna atkritumus, cilvēki ir sākuši izstrādāt bioloģiski noārdāmos poliuretāna sveķus.Piemēram, poliuretāna molekulas satur ogļhidrātus, celulozi, lignīnu vai polikaprolaktonu un citus bioloģiski noārdāmus savienojumus.
Pārstrādes izrāviens
2011. gadā Jēlas universitātes studenti nokļuva virsrakstos, kad viņi Ekvadorā atklāja sēnīti, ko sauc par Pestalotiopsis microspora.Sēne spēj sagremot un noārdīt poliuretāna plastmasu pat bezgaisa (anaerobā) vidē, kas varētu pat likt tai darboties poligona apakšā.
Lai gan profesors, kurš vadīja pētniecisko ceļojumu, brīdināja negaidīt pārāk daudz no atklājumiem īstermiņā, nevar noliegt ideju par ātrāku, tīrāku, bez blakusefektiem un dabiskāku veidu plastmasas atkritumu likvidēšanai. .
Dažus gadus vēlāk dizainere Katharina Unger no LIVIN Studio sadarbojās ar Utrehtas Universitātes mikrobioloģijas nodaļu, lai uzsāktu projektu Fungi Mutarium.
Viņi izmantoja divu ļoti izplatītu ēdamo sēņu micēliju (sēņu lineāro, barojošo daļu), tostarp austeru sēnes un šizofilu.Vairāku mēnešu laikā sēne pilnībā noārdīja plastmasas gružus, normāli augot ap ēdamā AGAR pāksti.Acīmredzot plastmasa kļūst par uzkodu micēlijai.
Arī citi pētnieki turpina darbu pie šī jautājuma.2017. gadā Pasaules Agromežsaimniecības centra zinātnieks Sehroon Khan un viņa komanda atklāja citu plastmasu noārdošu sēnīti Aspergillus tubingensis poligonā Islamabadā, Pakistānā.
Sēne var izaugt lielā skaitā poliestera poliuretānā divu mēnešu laikā un sadalīties mazos gabaliņos.
Ilinoisas Universitātes komanda profesora Stīvena Cimmermana vadībā ir izstrādājusi veidu, kā sadalīt poliuretāna atkritumus un pārvērst tos citos noderīgos produktos.
Absolvents Efraims Morado cer atrisināt poliuretāna atkritumu problēmu, ķīmiski pārstrādājot polimērus.Tomēr poliuretāni ir ārkārtīgi stabili un ir izgatavoti no diviem grūti sadalāmiem komponentiem: izocianātiem un polioliem.
Polioli ir svarīgi, jo tie ir iegūti no naftas un viegli nesadalās.Lai izvairītos no šīm grūtībām, komanda pieņēma ķīmisko vienību acetāls, kas ir vieglāk noārdāms un ūdenī šķīstošs.Izšķīdušo polimēru noārdīšanās produktus ar trihloretiķskābi un dihlormetānu istabas temperatūrā var izmantot jaunu materiālu ražošanai.Kā koncepcijas pierādījumu Morado spēj pārvērst līmēs elastomērus, ko plaši izmanto iepakojumā un automobiļu detaļās.
Taču šīs jaunās reģenerācijas metodes lielākais trūkums ir reakcijas veikšanai izmantoto izejvielu izmaksas un toksicitāte.Tāpēc pētnieki pašlaik cenšas atrast labāku un lētāku veidu, kā panākt to pašu procesu, izmantojot vieglu šķīdinātāju (piemēram, etiķi) sadalīšanai.
Daži korporatīvie mēģinājumi
1. PUReSmart izpētes plāns
2. FOAM2FOAM projekts
3. Tenglong Brilliant: poliuretāna izolācijas materiālu pārstrāde topošajiem būvmateriāliem
4. Adidas: pilnībā pārstrādājami skriešanas apavi
5. Salomon: pilnas TPU sporta apavu otrreizēja pārstrāde, lai izgatavotu slēpošanas zābakus
6. Cosi: Chuang sadarbojas ar Matraču pārstrādes komiteju, lai veicinātu aprites ekonomiku
7. Vācijas uzņēmums H&S: poliuretāna putu alkoholīzes tehnoloģija sūkļa matraču ražošanai
Publicēšanas laiks: 30. augusts 2023