Status de reciclagem de materiais de poliuretano na China
1, a planta de produção de poliuretano produzirá um grande número de sucatas todos os anos, devido ao fato de ser relativamente concentrado e fácil de reciclar.A maioria das fábricas utiliza métodos de reciclagem física e química para recuperar e reutilizar materiais descartados.
2. Os resíduos de materiais de poliuretano utilizados pelos consumidores não foram bem reciclados.Existem algumas empresas especializadas no tratamento de resíduos de poliuretano na China, mas a maioria delas é principalmente incinerada e reciclada física.
3, existem muitas universidades e instituições de pesquisa no país e no exterior, comprometidas em buscar tecnologia de reciclagem química e biológica de poliuretano, publicando alguns resultados acadêmicos.Mas realmente aplicado em larga escala por muito poucos, o H&S da Alemanha é um deles.
4, a classificação de resíduos domésticos da China acaba de começar, e a classificação final dos materiais de poliuretano é relativamente baixa, e é difícil para as empresas continuarem a obter resíduos de poliuretano para posterior reciclagem e utilização.O fornecimento instável de resíduos dificulta a operação das empresas.
5. Não existe uma norma clara de tarifação para a reciclagem e tratamento de grandes resíduos.Por exemplo, colchões de poliuretano, isolamento de geladeiras, etc., com o aprimoramento das políticas e das cadeias industriais, as empresas de reciclagem podem obter receitas consideráveis.
6, Huntsman inventou um método para reciclar garrafas plásticas PET, após uma série de processos de processamento rigorosos, na unidade de reação química com reação de outras matérias-primas para produzir produtos de poliéster poliol, ingredientes de produtos até 60% de garrafas plásticas PET recicladas e poliéster o poliol é usado para produzir materiais de poliuretano, uma das matérias-primas importantes.Atualmente, a Huntsman pode reciclar efetivamente 1 bilhão de garrafas plásticas PET de 500 ml por ano e, nos últimos cinco anos, 5 bilhões de garrafas plásticas PET recicladas foram convertidas em 130.000 toneladas de produtos de poliol para a produção de materiais de isolamento de poliuretano.
Reciclagem Física
Este método é a tecnologia de reciclagem mais utilizada.A espuma macia de poliuretano é pulverizada em vários centímetros de fragmentos por um triturador e um adesivo de poliuretano reativo é pulverizado no misturador.Os adesivos utilizados são geralmente combinações de espuma de poliuretano ou pré-polímeros terminais à base de NCO à base de poliisocianato de polifenil polimetileno (PAPI).Quando adesivos à base de PAPI são usados para colagem e conformação, a mistura a vapor também pode ser realizada. No processo de colagem de resíduos de poliuretano, adicione 90% de resíduos de poliuretano, 10% de adesivo, misture uniformemente, você também pode adicionar parte do corante, e então pressurize a mistura.
A espuma macia de poliuretano termoendurecível e os produtos de poliuretano RIM têm um certo grau de plasticidade de amolecimento térmico na faixa de temperatura de 100-200 ℃.Sob alta temperatura e alta pressão, os resíduos de poliuretano podem ser unidos sem qualquer adesivo.Para tornar o produto reciclado mais uniforme, os resíduos são frequentemente triturados e depois aquecidos e pressurizados.
A espuma macia de poliuretano pode ser transformada em partículas finas por moagem ou processo de moagem em baixa temperatura, e a dispersão dessa partícula é adicionada ao poliol, que é usado para fabricar espuma de poliuretano ou outros produtos, não apenas para recuperar os resíduos de materiais de poliuretano, mas também para reduzir efetivamente o custo dos produtos.O teor de pó pulverizado na espuma macia de poliuretano de cura a frio à base de MDI é limitado a 15%, e um máximo de 25% de pó pulverizado pode ser adicionado à espuma de cura a quente à base de TDI.
Reciclagem Química
A hidrólise do diol é um dos métodos de recuperação química mais amplamente utilizados.Na presença de pequenos dióis moleculares (como etilenoglicol, propilenoglicol, dietilenoglicol) e catalisadores (aminas terciárias, alcoolaminas ou compostos organometálicos), os poliuretanos (espumas, elastômeros, produtos RIM, etc.) são alcoolizados a uma temperatura de cerca de 200°C durante várias horas para obter polióis regenerados.Os polióis reciclados podem ser misturados com polióis frescos para a fabricação de materiais de poliuretano.
As espumas de poliuretano podem ser convertidas nos polióis macios iniciais e nos polióis duros por aminação.Amólise é um processo no qual a espuma de poliuretano reage com aminas durante a pressurização e aquecimento.As aminas utilizadas incluem dibutilamina, etanolamina, lactama ou mistura de lactama, e a reação pode ser realizada em temperaturas abaixo de 150°C. O produto final não requer purificação da espuma de poliuretano preparada diretamente e pode substituir completamente o poliuretano preparado a partir do original poliol.
A Dow Chemical introduziu um processo de recuperação química de hidrólise de amina.O processo consiste em duas etapas: o poliuretano residual é decomposto em aminoéster, ureia, amina e poliol dispersos em alta concentração por alquilolamina e catalisador;Em seguida, é realizada a reação de alquilação para remover as aminas aromáticas do material recuperado, obtendo-se os polióis com bom desempenho e cor clara.O método pode recuperar muitos tipos de espuma de poliuretano, e o poliol recuperado pode ser usado em muitos tipos de materiais de poliuretano.A empresa também utiliza um processo de reciclagem química para obter polióis reciclados de peças RRIM, que podem ser reutilizados para melhorar as peças RIM em até 30%.
Método de hidrólise - O hidróxido de sódio pode ser usado como catalisador de hidrólise para decompor bolhas moles e bolhas duras de poliuretano para produzir polióis e intermediários de amina, que são usados como matérias-primas recicladas.
Alcalólise: poliéter e hidróxido de metal alcalino são usados como agentes de decomposição, e os carbonatos são removidos após a decomposição da espuma para recuperar polióis e diaminas aromáticas.
O processo de combinação de alcoólise e amólise - poliéter poliol, hidróxido de potássio e diamina são usados como agentes de decomposição, e sólidos de carbonato são removidos para obter poliéter poliol e diamina.A decomposição de bolhas duras não pode ser separada, mas o poliéter obtido pela reação do óxido de propileno pode ser usado diretamente para fazer bolhas duras.As vantagens deste método são baixa temperatura de decomposição (60 ~ 160 ℃), curto tempo e grande quantidade de espuma de decomposição.
Processo de álcool-fósforo - poliéter polióis e éster de fosfato halogenado como agentes de decomposição, os produtos de decomposição são poliéter polióis e fosfato de amônio sólido, de fácil separação.
A Reqra, uma empresa alemã de reciclagem, promove uma tecnologia de reciclagem de resíduos de poliuretano de baixo custo para a reciclagem de resíduos de calçados de poliuretano.Nesta tecnologia de reciclagem, os resíduos são primeiro triturados em partículas de 10 mm, aquecidos no reator com um dispersante para liquefazer e, finalmente, recuperados para a obtenção de polióis líquidos.
Método de decomposição de fenol - O Japão desperdiçará espuma macia de poliuretano triturada e misturada com fenol, aquecida sob condições ácidas, ligação carbamato quebrada, combinada com grupo hidroxila fenol, e então reagirá com formaldeído para produzir resina fenólica, adicionar hexametilenotetramina para solidificá-la, pode ser preparado com boa resistência e tenacidade, excelentes produtos de resina fenólica de resistência ao calor.
Pirólise - bolhas moles de poliuretano podem ser decompostas em altas temperaturas sob condições aeróbicas ou anaeróbicas para obter substâncias oleosas, e polióis podem ser obtidos por separação.
Recuperação de calor e tratamento de aterros
A recuperação de energia a partir de resíduos de poliuretano é uma tecnologia mais ecológica e economicamente valiosa.O Conselho Americano de Reciclagem de Poliuretano está conduzindo um experimento no qual 20% dos resíduos de espuma macia de poliuretano são adicionados a um incinerador de resíduos sólidos.Os resultados mostraram que as cinzas residuais e as emissões ainda estavam dentro dos requisitos ambientais especificados, e o calor liberado após a adição da espuma residual economizou muito o consumo de combustíveis fósseis.Na Europa, países como a Suécia, a Suíça, a Alemanha e a Dinamarca também estão a experimentar tecnologias que utilizam energia recuperada da incineração de resíduos do tipo poliuretano para fornecer electricidade e calor para aquecimento.
A espuma de poliuretano pode ser transformada em pó, sozinha ou com outros resíduos de plástico, para substituir o pó fino de carvão e queimar em uma fornalha para recuperar energia térmica.A eficiência de combustão do fertilizante de poliuretano pode ser melhorada pelo micropó.
Na ausência de oxigênio, alta temperatura, alta pressão e catalisador, espumas macias de poliuretano e elastômeros podem ser decompostos termicamente para obter gases e produtos petrolíferos.O óleo de decomposição térmica resultante contém alguns polióis, que são purificados e podem ser usados como matéria-prima, mas geralmente são usados como óleo combustível.Este método é adequado para reciclar resíduos misturados com outros plásticos.Contudo, a decomposição do polímero azotado, tal como a espuma de poliuretano, pode degradar o catalisador.Até agora esta abordagem não foi amplamente adotada.
Como o poliuretano é um polímero que contém nitrogênio, independentemente do método de recuperação de combustão utilizado, as condições de combustão ideais devem ser utilizadas para reduzir a geração de óxidos de nitrogênio e aminas.Os fornos de combustão precisam ser equipados com dispositivos adequados de tratamento de gases de exaustão.
Uma quantidade considerável de resíduos de espuma de poliuretano é atualmente descartada em aterros sanitários.Algumas espumas não podem ser recicladas, como as espumas de poliuretano usadas como canteiros.Como outros plásticos, se o material estiver sempre estável no ambiente natural, ele se acumulará com o tempo e haverá pressão sobre o meio ambiente.Para decompor os resíduos de poliuretano do aterro sanitário em condições naturais, as pessoas começaram a desenvolver resina de poliuretano biodegradável.Por exemplo, as moléculas de poliuretano contêm hidratos de carbono, celulose, lignina ou policaprolactona e outros compostos biodegradáveis.
Avanço na reciclagem
Em 2011, estudantes da Universidade de Yale ganharam as manchetes quando descobriram um fungo chamado Pestalotiopsis microspora no Equador.O fungo é capaz de digerir e decompor o plástico poliuretano, mesmo em ambiente sem ar (anaeróbico), o que poderia até fazê-lo funcionar no fundo de um aterro sanitário.
Embora o professor que liderou a viagem de pesquisa tenha alertado contra a expectativa excessiva das descobertas no curto prazo, não há como negar o apelo da ideia de uma maneira mais rápida, limpa, livre de eficiência lateral e mais natural de descartar resíduos plásticos. .
Alguns anos depois, a designer Katharina Unger, do LIVIN Studio, colaborou com o departamento de microbiologia da Universidade de Utrecht para lançar um projeto chamado Fungi Mutarium.
Eles usaram o micélio (a parte linear e nutritiva dos cogumelos) de dois cogumelos comestíveis muito comuns, incluindo cogumelos ostra e esquizofila.Durante um período de vários meses, o fungo degradou completamente os detritos plásticos enquanto crescia normalmente ao redor da vagem de AGAR comestível.Aparentemente, o plástico se torna um lanche para o micélio.
Outros pesquisadores também continuam trabalhando no assunto.Em 2017, Sehroon Khan, cientista do Centro Mundial Agroflorestal, e a sua equipa descobriram outro fungo que degrada o plástico, o Aspergillus tubingensis, num aterro sanitário em Islamabad, no Paquistão.
O fungo pode crescer em grande número em poliéster poliuretano dentro de dois meses e dividi-lo em pequenos pedaços.
Uma equipe da Universidade de Illinois, liderada pelo professor Steven Zimmerman, desenvolveu uma maneira de decompor os resíduos de poliuretano e transformá-los em outros produtos úteis.
O estudante de pós-graduação Ephraim Morado espera resolver o problema dos resíduos de poliuretano reaproveitando quimicamente os polímeros.No entanto, os poliuretanos são extremamente estáveis e são feitos de dois componentes difíceis de decompor: isocianatos e polióis.
Os polióis são fundamentais porque são derivados do petróleo e não se degradam facilmente.Para evitar essa dificuldade, a equipe adotou uma unidade química acetal que é mais facilmente degradada e solúvel em água.Os produtos de degradação de polímeros dissolvidos com ácido tricloroacético e diclorometano à temperatura ambiente podem ser utilizados para produzir novos materiais.Como prova de conceito, a Morado é capaz de converter elastômeros, amplamente utilizados em embalagens e peças automotivas, em adesivos.
Mas a maior desvantagem deste novo método de recuperação é o custo e a toxicidade das matérias-primas utilizadas para realizar a reação.Portanto, os pesquisadores estão atualmente tentando encontrar uma maneira melhor e mais barata de realizar o mesmo processo usando um solvente suave (como o vinagre) para degradação.
Algumas tentativas corporativas
1. Plano de pesquisa PUReSmart
2. Projeto FOAM2FOAM
3. Tenglong Brilliant: Reciclagem de materiais de isolamento de poliuretano para materiais de construção emergentes
4. Adidas: um tênis de corrida totalmente reciclável
5. Salomon: Reciclando tênis totalmente em TPU para fazer botas de esqui
6. Cosi: Chuang coopera com o Comitê de Reciclagem de Colchões para promover a economia circular
7. Empresa Alemã de H&S: Tecnologia de alcoólise de espuma de poliuretano para fabricação de colchões de esponja
Horário da postagem: 30 de agosto de 2023