Estado del reciclaje de materiales de poliuretano en China
1, la planta de producción de poliuretano producirá una gran cantidad de desechos cada año, debido a que está relativamente concentrada y es fácil de reciclar.La mayoría de las plantas utilizan métodos de reciclaje físico y químico para recuperar y reutilizar materiales de desecho.
2. Los materiales de desecho de poliuretano utilizados por los consumidores no se han reciclado bien.Hay algunas empresas especializadas en el tratamiento de residuos de poliuretano en China, pero la mayoría de ellas se dedican principalmente a la incineración y el reciclaje físico.
3, hay muchas universidades e instituciones de investigación en el país y en el extranjero, comprometidas con la búsqueda de tecnología de reciclaje químico y biológico de poliuretano, y publicaron ciertos resultados académicos.Pero en realidad son muy pocos los que se aplican a gran escala, el H&S de Alemania es uno de ellos.
4, la clasificación de residuos domésticos de China acaba de comenzar y la clasificación final de los materiales de poliuretano es relativamente baja, y es difícil para las empresas continuar obteniendo residuos de poliuretano para su posterior reciclaje y utilización.El suministro inestable de materiales de desecho dificulta el funcionamiento de las empresas.
5. No existe una norma de tarificación clara para el reciclaje y tratamiento de grandes residuos.Por ejemplo, colchones de poliuretano, aislamiento de frigoríficos, etc., con la mejora de las políticas y las cadenas industriales, las empresas de reciclaje pueden obtener ingresos considerables.
6, Huntsman inventó un método para reciclar botellas de plástico PET, después de una serie de estrictos procesos de procesamiento, en la unidad de reacción química con otras materias primas para producir productos de poliol de poliéster, ingredientes de productos hasta un 60% de botellas de plástico PET recicladas y poliéster. El poliol se utiliza para producir materiales de poliuretano, una de las materias primas importantes.En la actualidad, Huntsman puede reciclar eficazmente mil millones de botellas de plástico PET de 500 ml al año y, en los últimos cinco años, 5 mil millones de botellas de plástico PET recicladas se han convertido en 130.000 toneladas de productos de poliol para la producción de materiales aislantes de poliuretano.
Reciclaje Físico
Este método es la tecnología de reciclaje más utilizada.La espuma de poliuretano blanda se pulveriza en fragmentos de varios centímetros mediante una trituradora y en la mezcladora se pulveriza un adhesivo de poliuretano reactivo.Como adhesivos se utilizan generalmente combinaciones de espumas de poliuretano o prepolímeros terminales a base de NCO a base de poliisocianato de polifenilpolimetileno (PAPI).Cuando se utilizan adhesivos a base de PAPI para unir y formar, también se puede realizar la mezcla con vapor. En el proceso de unión de residuos de poliuretano, agregue 90% de residuos de poliuretano, 10% de adhesivo, mezcle uniformemente, también puede agregar parte del tinte. y luego presurizar la mezcla.
La espuma blanda de poliuretano termoestable y los productos de poliuretano RIM tienen un cierto grado de plasticidad de ablandamiento térmico en el rango de temperatura de 100-200 ℃.A alta temperatura y alta presión, el poliuretano residual se puede unir sin ningún adhesivo.Para que el producto reciclado sea más uniforme, los residuos suelen triturarse y luego calentarse y presurizarse.
La espuma blanda de poliuretano se puede convertir en partículas finas mediante un proceso de trituración o trituración a baja temperatura, y la dispersión de esta partícula se agrega al poliol, que se utiliza para fabricar espuma de poliuretano u otros productos, no solo para recuperar los materiales de desecho de poliuretano, sino que también para reducir efectivamente el costo de los productos.El contenido de polvo pulverizado en la espuma de poliuretano suave de curado en frío a base de MDI está limitado al 15 %, y se puede agregar un máximo de 25 % de polvo pulverizado a la espuma de curado en caliente a base de TDI.
Reciclaje químico
La hidrólisis de diol es uno de los métodos de recuperación química más utilizados.En presencia de dioles de pequeño peso molecular (como etilenglicol, propilenglicol, dietilenglicol) y catalizadores (aminas terciarias, alcoholaminas o compuestos organometálicos), se alcoholizan poliuretanos (espumas, elastómeros, productos RIM, etc.) a una temperatura de aproximadamente 200°C durante varias horas para obtener polioles regenerados.Los polioles reciclados se pueden mezclar con polioles frescos para la fabricación de materiales de poliuretano.
Las espumas de poliuretano se pueden convertir en los polioles blandos y polioles duros iniciales mediante aminación.La amólisis es un proceso en el que la espuma de poliuretano reacciona con aminas durante la presurización y el calentamiento.Las aminas utilizadas incluyen dibutilamina, etanolamina, lactama o mezclas de lactama, y la reacción se puede llevar a cabo a temperaturas inferiores a 150 °C. El producto final no requiere purificación de la espuma de poliuretano preparada directamente y puede reemplazar completamente el poliuretano preparado a partir del original. poliol.
Dow Chemical ha introducido un proceso de recuperación química por hidrólisis de aminas.El proceso consta de dos pasos: el poliuretano residual se descompone en aminoéster, urea, amina y poliol dispersos de alta concentración mediante alquilolamina y catalizador;Luego se lleva a cabo la reacción de alquilación para eliminar las aminas aromáticas del material recuperado y se obtienen los polioles con buen rendimiento y color claro.El método puede recuperar muchos tipos de espuma de poliuretano y el poliol recuperado puede usarse en muchos tipos de materiales de poliuretano.La empresa también utiliza un proceso de reciclaje químico para obtener polioles reciclados de piezas RRIM, que pueden reutilizarse para mejorar las piezas RIM hasta en un 30%.
Método de hidrólisis: el hidróxido de sodio se puede utilizar como catalizador de hidrólisis para descomponer las burbujas blandas y duras del poliuretano para producir polioles e intermedios de amina, que se utilizan como materias primas recicladas.
Alcalólisis: se utilizan poliéter e hidróxido de metal alcalino como agentes de descomposición, y los carbonatos se eliminan después de la descomposición de la espuma para recuperar polioles y diaminas aromáticas.
El proceso de combinación de alcohólisis y amólisis: poliéter poliol, hidróxido de potasio y diamina se utilizan como agentes de descomposición, y los sólidos de carbonato se eliminan para obtener poliéter poliol y diamina.La descomposición de las burbujas duras no se puede separar, pero el poliéter obtenido por la reacción del óxido de propileno se puede utilizar directamente para fabricar burbujas duras.Las ventajas de este método son la baja temperatura de descomposición (60~160 ℃), el corto tiempo y la gran cantidad de espuma de descomposición.
Proceso de alcohol fósforo: poliéter polioles y éster de fosfato halogenado como agentes de descomposición, los productos de descomposición son poliéter polioles y fosfato de amonio sólido, fácil separación.
Reqra, una empresa de reciclaje alemana, promueve una tecnología de reciclaje de residuos de poliuretano de bajo coste para el reciclaje de residuos de calzado de poliuretano.En esta tecnología de reciclaje, los desechos primero se trituran en partículas de 10 mm, se calientan en el reactor con un dispersante para licuarlos y finalmente se recuperan para obtener polioles líquidos.
Método de descomposición del fenol: Japón desperdiciará espuma blanda de poliuretano triturada y mezclada con fenol, calentada en condiciones ácidas, rompiendo el enlace carbamato, combinada con el grupo hidroxilo de fenol, y luego reaccionará con formaldehído para producir resina fenólica, agregará hexametilentetramina para solidificarla, puede ser preparado con buena resistencia y tenacidad, productos de resina fenólica con excelente resistencia al calor.
Pirólisis: las burbujas blandas de poliuretano se pueden descomponer a altas temperaturas en condiciones aeróbicas o anaeróbicas para obtener sustancias aceitosas y los polioles se pueden obtener por separación.
Recuperación de calor y tratamiento de vertederos.
Recuperar energía a partir de residuos de poliuretano es una tecnología más respetuosa con el medio ambiente y económicamente valiosa.La Junta Estadounidense de Reciclaje de Poliuretano está llevando a cabo un experimento en el que se agrega el 20% de los desechos de espuma blanda de poliuretano a un incinerador de desechos sólidos.Los resultados mostraron que las cenizas residuales y las emisiones aún estaban dentro de los requisitos ambientales especificados, y el calor liberado después de agregar la espuma residual ahorró en gran medida el consumo de combustibles fósiles.En Europa, países como Suecia, Suiza, Alemania y Dinamarca también están experimentando con tecnologías que utilizan la energía recuperada de la incineración de residuos de tipo poliuretano para proporcionar electricidad y calor para calefacción.
La espuma de poliuretano se puede moler hasta convertirla en polvo, sola o con otros plásticos de desecho, para reemplazar el fino polvo de carbón y quemarla en un horno para recuperar energía térmica.La eficiencia de combustión del fertilizante de poliuretano se puede mejorar mediante micropolvo.
En ausencia de oxígeno, alta temperatura, alta presión y catalizador, las espumas blandas de poliuretano y los elastómeros se pueden descomponer térmicamente para obtener productos de gas y petróleo.El aceite de descomposición térmica resultante contiene algunos polioles, que se purifican y pueden usarse como materia prima, pero generalmente se usan como fueloil.Este método es adecuado para reciclar residuos mezclados con otros plásticos.Sin embargo, la descomposición de polímeros nitrogenados como la espuma de poliuretano puede degradar el catalizador.Hasta ahora este enfoque no ha sido adoptado ampliamente.
Dado que el poliuretano es un polímero que contiene nitrógeno, no importa qué método de recuperación por combustión se utilice, se deben utilizar las condiciones óptimas de combustión para reducir la generación de óxidos de nitrógeno y aminas.Los hornos de combustión deben estar equipados con dispositivos adecuados para el tratamiento de los gases de escape.
Actualmente, una cantidad considerable de residuos de espuma de poliuretano se depositan en vertederos.Algunas espumas no se pueden reciclar, como las espumas de poliuretano que se utilizan como semilleros.Al igual que otros plásticos, si el material es siempre estable en el entorno natural, se acumulará con el tiempo y habrá presión sobre el medio ambiente.Para descomponer los residuos de poliuretano de los vertederos en condiciones naturales, la gente ha comenzado a desarrollar resina de poliuretano biodegradable.Por ejemplo, las moléculas de poliuretano contienen carbohidratos, celulosa, lignina o policaprolactona y otros compuestos biodegradables.
Avance en reciclaje
En 2011, estudiantes de la Universidad de Yale fueron noticia cuando descubrieron un hongo llamado Pestalotiopsis microspora en Ecuador.El hongo es capaz de digerir y descomponer el plástico de poliuretano, incluso en un ambiente sin aire (anaeróbico), lo que podría incluso hacerlo funcionar en el fondo de un vertedero.
Si bien el profesor que dirigió el viaje de investigación advirtió que no se deben esperar demasiado de los hallazgos a corto plazo, no se puede negar el atractivo de la idea de una forma más rápida, limpia, sin efectos secundarios y más natural de eliminar los residuos plásticos. .
Unos años más tarde, la diseñadora Katharina Unger de LIVIN Studio colaboró con el departamento de microbiología de la Universidad de Utrecht para lanzar un proyecto llamado Fungi Mutarium.
Utilizaron el micelio (la parte lineal y nutritiva de los hongos) de dos hongos comestibles muy comunes, incluidos los hongos ostra y la esquizofila.Durante un período de varios meses, el hongo degradó por completo los restos de plástico mientras crecía normalmente alrededor de la vaina de AGAR comestible.Al parecer, el plástico se convierte en un refrigerio del micelio.
Otros investigadores también continúan trabajando en el tema.En 2017, Sehroon Khan, científico del Centro Mundial de Agroforestería, y su equipo descubrieron otro hongo que degrada el plástico, Aspergillus tubingensis, en un vertedero de Islamabad, Pakistán.
El hongo puede crecer en grandes cantidades en el poliuretano poliéster en dos meses y descomponerse en trozos pequeños.
Un equipo de la Universidad de Illinois, dirigido por el profesor Steven Zimmerman, ha desarrollado una forma de descomponer los residuos de poliuretano y convertirlos en otros productos útiles.
El estudiante de posgrado Ephraim Morado espera resolver el problema de los desechos de poliuretano mediante la reutilización química de polímeros.Sin embargo, los poliuretanos son extremadamente estables y están hechos de dos componentes difíciles de descomponer: isocianatos y polioles.
Los polioles son clave porque se derivan del petróleo y no se degradan fácilmente.Para evitar esta dificultad, el equipo adoptó una unidad química acetal que se degrada más fácilmente y es soluble en agua.Los productos de degradación de polímeros disueltos con ácido tricloroacético y diclorometano a temperatura ambiente se pueden utilizar para producir nuevos materiales.Como prueba de concepto, Morado es capaz de convertir elastómeros, muy utilizados en embalajes y piezas de automóviles, en adhesivos.
Pero el mayor inconveniente de este nuevo método de recuperación es el coste y la toxicidad de las materias primas utilizadas para llevar a cabo la reacción.Por lo tanto, los investigadores actualmente están tratando de encontrar una manera mejor y más económica de lograr el mismo proceso utilizando un solvente suave (como vinagre) para la degradación.
Algunos intentos corporativos
1. Plan de investigación PUReSmart
2. Proyecto FOAM2FOAM
3. Tenglong Brilliant: Reciclaje de materiales aislantes de poliuretano para materiales de construcción emergentes
4. Adidas: una zapatilla para correr completamente reciclable
5. Salomon: Reciclando zapatillas totalmente de TPU para hacer botas de esquí
6. Cosi: Chuang coopera con el Comité de Reciclaje de Colchones para promover la economía circular
7. Compañía alemana de H&S: tecnología de alcoholisis de espuma de poliuretano para la fabricación de colchones de esponja
Hora de publicación: 30 de agosto de 2023