Tình trạng tái chế vật liệu polyurethane ở Trung Quốc
1, nhà máy sản xuất polyurethane sẽ sản xuất một số lượng lớn phế liệu mỗi năm do tương đối đậm đặc, dễ tái chế.Hầu hết các nhà máy sử dụng các phương pháp tái chế vật lý và hóa học để thu hồi và tái sử dụng vật liệu phế liệu.
2. Chất thải polyurethane được người tiêu dùng sử dụng chưa được tái chế tốt.Có một số doanh nghiệp chuyên xử lý chất thải polyurethane ở Trung Quốc, nhưng hầu hết trong số đó chủ yếu là đốt và tái chế vật lý.
3, có nhiều trường đại học và tổ chức nghiên cứu trong và ngoài nước cam kết tìm kiếm công nghệ tái chế sinh học và hóa học polyurethane, đã công bố một kết quả học thuật nhất định.Nhưng thực sự được đưa vào ứng dụng trên diện rộng thì rất ít người, Đức H&S là một trong số đó.
4, Việc phân loại chất thải sinh hoạt của Trung Quốc mới bắt đầu và việc phân loại cuối cùng của vật liệu polyurethane tương đối thấp và các doanh nghiệp khó tiếp tục thu được chất thải polyurethane để tái chế và sử dụng tiếp theo.Nguồn cung cấp phế liệu không ổn định khiến doanh nghiệp gặp khó khăn trong hoạt động.
5. Chưa có tiêu chuẩn tính phí rõ ràng cho việc tái chế và xử lý chất thải lớn.Ví dụ, nệm làm bằng polyurethane, vật liệu cách nhiệt tủ lạnh, v.v., với việc cải thiện chính sách và chuỗi công nghiệp, các doanh nghiệp tái chế có thể thu được thu nhập đáng kể.
Ngày 6, Huntsman đã phát minh ra phương pháp tái chế chai nhựa PET, sau một số quy trình xử lý nghiêm ngặt, trong đơn vị phản ứng hóa học với phản ứng nguyên liệu khác để cho ra sản phẩm polyester polyol, thành phần sản phẩm có tới 60% từ chai nhựa PET tái chế, và polyester polyol được sử dụng để sản xuất vật liệu polyurethane một trong những nguyên liệu thô quan trọng.Hiện tại, Huntsman có thể tái chế hiệu quả 1 tỷ chai nhựa PET 500ml mỗi năm và trong 5 năm qua, 5 tỷ chai nhựa PET tái chế đã được chuyển đổi thành 130.000 tấn sản phẩm polyol để sản xuất vật liệu cách nhiệt polyurethane.
Tái chế vật lý
Phương pháp này là công nghệ tái chế được sử dụng rộng rãi nhất.Bọt polyurethane mềm được nghiền thành từng mảnh vài cm bằng máy nghiền và chất kết dính polyurethane phản ứng được phun vào máy trộn.Chất kết dính được sử dụng thường là hỗn hợp bọt polyurethane hoặc chất chuẩn bị cuối cùng dựa trên NCO dựa trên polyphenyl polymethylene polyisocyanate (PAPI).Khi sử dụng chất kết dính gốc PAPI để liên kết và tạo hình, quá trình trộn hơi nước cũng có thể được thực hiện. Trong quá trình liên kết chất thải polyurethane, thêm 90% chất thải polyurethane, 10% chất kết dính, trộn đều, bạn cũng có thể thêm một phần thuốc nhuộm, rồi tạo áp suất cho hỗn hợp.
Bọt mềm polyurethane nhiệt rắn và các sản phẩm polyurethane RIM có độ dẻo làm mềm nhiệt nhất định trong khoảng nhiệt độ 100-200oC.Dưới nhiệt độ cao và áp suất cao, polyurethane thải có thể được liên kết với nhau mà không cần bất kỳ chất kết dính nào.Để làm cho sản phẩm tái chế đồng đều hơn, chất thải thường được nghiền nát, sau đó đun nóng và tạo áp suất.
Bọt mềm polyurethane có thể được biến thành hạt mịn bằng quá trình nghiền hoặc nghiền ở nhiệt độ thấp và sự phân tán của hạt này được thêm vào polyol, được sử dụng để sản xuất bọt polyurethane hoặc các sản phẩm khác, không chỉ để thu hồi vật liệu polyurethane thải mà còn cũng như giảm giá thành sản phẩm một cách hiệu quả.Hàm lượng bột nghiền trong bọt polyurethane mềm xử lý lạnh dựa trên MDI được giới hạn ở mức 15% và có thể thêm tối đa 25% bột nghiền vào bọt xử lý nóng dựa trên TDI.
Tái chế hóa chất
Thủy phân Diol là một trong những phương pháp thu hồi hóa học được sử dụng rộng rãi nhất.Với sự có mặt của các diol phân tử nhỏ (như ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol) và chất xúc tác (amin bậc ba, rượu amin hoặc hợp chất hữu cơ kim loại), polyuretan (bọt, chất đàn hồi, sản phẩm RIM, v.v.) được rượu hóa ở nhiệt độ khoảng 200°C trong vài giờ để thu được polyol tái sinh.Polyol tái chế có thể được trộn với polyol mới để sản xuất vật liệu polyurethane.
Bọt polyurethane có thể được chuyển đổi thành polyol mềm và polyol cứng ban đầu bằng cách amin hóa.Amolysis là một quá trình trong đó bọt polyurethane phản ứng với các amin trong quá trình điều áp và gia nhiệt.Các amin được sử dụng bao gồm phụ gia dibutylamine, ethanolamine, lactam hoặc lactam và phản ứng có thể được thực hiện ở nhiệt độ dưới 150 ° C. Sản phẩm cuối cùng không yêu cầu tinh chế bọt polyurethane được điều chế trực tiếp và có thể thay thế hoàn toàn polyurethane được điều chế từ ban đầu polyol.
Dow Chemical đã giới thiệu quy trình thu hồi hóa chất thủy phân amin.Quy trình gồm 2 bước: Polyurethane thải được phân hủy thành aminoester, urê, amin và polyol phân tán nồng độ cao bằng alkylolamine và chất xúc tác;Sau đó, phản ứng alkyl hóa được thực hiện để loại bỏ các amin thơm trong vật liệu thu hồi và thu được các polyol có hiệu suất tốt và màu sáng.Phương pháp này có thể thu hồi nhiều loại bọt polyurethane và polyol thu hồi có thể được sử dụng trong nhiều loại vật liệu polyurethane.Công ty cũng sử dụng quy trình tái chế hóa học để thu được polyol tái chế từ các bộ phận RRIM, có thể được tái sử dụng để nâng cao chất lượng các bộ phận của RIM lên tới 30%.
Phương pháp thủy phân - Natri hydroxit có thể được sử dụng làm chất xúc tác thủy phân để phân hủy bong bóng mềm polyurethane và bong bóng cứng để tạo ra polyol và chất trung gian amin, được sử dụng làm nguyên liệu thô tái chế.
Kiềm hóa: polyether và hydroxit kim loại kiềm được sử dụng làm tác nhân phân hủy và cacbonat được loại bỏ sau khi phân hủy bọt để thu hồi polyol và diamines thơm.
Quá trình kết hợp quá trình phân hủy rượu và phân giải - polyether polyol, kali hydroxit và diamine được sử dụng làm chất phân hủy và chất rắn cacbonat được loại bỏ để thu được polyether polyol và diamine.Không thể tách rời sự phân hủy của bong bóng cứng, nhưng polyether thu được từ phản ứng của propylene oxit có thể được sử dụng trực tiếp để tạo ra bong bóng cứng.Ưu điểm của phương pháp này là nhiệt độ phân hủy thấp (60 ~ 160oC), thời gian ngắn và lượng bọt phân hủy lớn.
Quá trình phốt pho rượu - polyete polyol và este photphat halogen hóa làm tác nhân phân hủy, sản phẩm phân hủy là polyol polyete và chất rắn amoni photphat, dễ tách.
Reqra, một công ty tái chế của Đức, đang quảng bá công nghệ tái chế chất thải polyurethane chi phí thấp để tái chế chất thải giày polyurethane.Trong công nghệ tái chế này, chất thải đầu tiên được nghiền thành các hạt 10 mm, được đun nóng trong lò phản ứng với chất phân tán để hóa lỏng và cuối cùng được thu hồi để thu được polyol lỏng.
Phương pháp phân hủy phenol - Nhật Bản sẽ thải bọt mềm polyurethane được nghiền nát và trộn với phenol, đun nóng trong điều kiện axit, liên kết carbamate bị phá vỡ, kết hợp với nhóm phenol hydroxyl, sau đó phản ứng với formaldehyd để tạo ra nhựa phenolic, thêm hexamethylenetetramine để hóa rắn, có thể được điều chế với độ bền và độ dẻo dai tốt, sản phẩm nhựa phenolic chịu nhiệt tuyệt vời.
Nhiệt phân - bong bóng mềm polyurethane có thể bị phân hủy ở nhiệt độ cao trong điều kiện hiếu khí hoặc kỵ khí để thu được các chất nhờn và có thể thu được polyol bằng cách tách.
Thu hồi nhiệt và xử lý bãi chôn lấp
Thu hồi năng lượng từ chất thải polyurethane là công nghệ thân thiện với môi trường hơn và có giá trị kinh tế hơn.Ủy ban Tái chế Polyurethane Hoa Kỳ đang tiến hành một thí nghiệm trong đó 20% bọt mềm polyurethane thải được thêm vào lò đốt chất thải rắn.Kết quả cho thấy tro cặn và khí thải vẫn nằm trong yêu cầu môi trường quy định, nhiệt lượng tỏa ra sau khi bổ sung bọt thải giúp tiết kiệm đáng kể mức tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch.Tại châu Âu, các quốc gia như Thụy Điển, Thụy Sĩ, Đức và Đan Mạch cũng đang thử nghiệm các công nghệ sử dụng năng lượng thu hồi từ quá trình đốt chất thải loại polyurethane để cung cấp điện và sưởi ấm.
Bọt polyurethane có thể được nghiền thành bột, riêng lẻ hoặc với các loại nhựa phế thải khác, để thay thế bột than mịn và đốt trong lò để thu hồi năng lượng nhiệt.Hiệu suất đốt của phân bón polyurethane có thể được cải thiện bằng bột vi sinh.
Trong trường hợp không có oxy, nhiệt độ cao, áp suất cao và chất xúc tác, bọt polyurethane mềm và chất đàn hồi có thể bị phân hủy nhiệt để thu được các sản phẩm khí và dầu.Dầu phân hủy nhiệt thu được có chứa một số polyol, được tinh chế và có thể được sử dụng làm nguyên liệu thô, nhưng thường được sử dụng làm dầu nhiên liệu.Phương pháp này phù hợp để tái chế chất thải hỗn hợp với các loại nhựa khác.Tuy nhiên, sự phân hủy polyme chứa nitơ như bọt polyurethane có thể làm suy giảm chất xúc tác.Cho đến nay phương pháp này vẫn chưa được áp dụng rộng rãi.
Vì polyurethane là một loại polymer có chứa nitơ nên cho dù sử dụng phương pháp thu hồi đốt nào thì cũng phải sử dụng các điều kiện đốt tối ưu để giảm việc tạo ra oxit nitơ và amin.Lò đốt cần được trang bị thiết bị xử lý khí thải thích hợp.
Một lượng đáng kể chất thải bọt polyurethane hiện đang được xử lý tại các bãi chôn lấp.Một số loại bọt không thể tái chế được, chẳng hạn như bọt polyurethane được sử dụng làm luống gieo hạt.Giống như các loại nhựa khác, nếu chất liệu luôn ổn định trong môi trường tự nhiên thì sẽ tích tụ theo thời gian, gây áp lực lên môi trường.Để phân hủy chất thải polyurethane bãi rác trong điều kiện tự nhiên, người ta đã bắt đầu phát triển loại nhựa polyurethane có khả năng phân hủy sinh học.Ví dụ, các phân tử polyurethane chứa carbohydrate, cellulose, lignin hoặc polycaprolactone và các hợp chất phân hủy sinh học khác.
Đột phá tái chế
Năm 2011, sinh viên Đại học Yale đã gây chú ý khi phát hiện ra một loại nấm có tên Pestalotiopsis microspora ở Ecuador.Loại nấm này có thể tiêu hóa và phân hủy nhựa polyurethane, ngay cả trong môi trường không có không khí (kỵ khí), thậm chí có thể khiến nó hoạt động ở đáy bãi rác.
Mặc dù giáo sư dẫn đầu chuyến nghiên cứu cảnh báo không nên kỳ vọng quá nhiều vào những phát hiện trong thời gian ngắn, nhưng không thể phủ nhận sức hấp dẫn của ý tưởng về một cách xử lý rác thải nhựa nhanh hơn, sạch hơn, không có tác dụng phụ và tự nhiên hơn. .
Vài năm sau, nhà thiết kế Katharina Unger của LIVIN Studio hợp tác với khoa vi sinh của Đại học Utrecht để khởi động một dự án mang tên Fungi Mutarium.
Họ đã sử dụng sợi nấm (phần tuyến tính, giàu dinh dưỡng của nấm) của hai loại nấm ăn được rất phổ biến, bao gồm nấm sò và nấm tâm thần phân liệt.Trong khoảng thời gian vài tháng, loại nấm này đã phân hủy hoàn toàn các mảnh vụn nhựa trong khi phát triển bình thường xung quanh vỏ AGAR ăn được.Rõ ràng, nhựa trở thành món ăn nhẹ cho sợi nấm.
Các nhà nghiên cứu khác cũng đang tiếp tục nghiên cứu vấn đề này.Năm 2017, Sehroon Khan, nhà khoa học tại Trung tâm Nông Lâm Thế giới và nhóm của ông đã phát hiện ra một loại nấm phân hủy nhựa khác, Aspergillus tubingensis, tại một bãi rác ở Islamabad, Pakistan.
Loại nấm này có thể phát triển với số lượng lớn trong polyester polyurethane trong vòng hai tháng và phá vỡ nó thành từng mảnh nhỏ.
Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Illinois, do Giáo sư Steven Zimmerman dẫn đầu, đã phát triển một phương pháp phân hủy chất thải polyurethane và biến nó thành các sản phẩm hữu ích khác.
Nghiên cứu sinh Ephraim Morado hy vọng sẽ giải quyết được vấn đề rác thải polyurethane bằng cách tái sử dụng các polyme về mặt hóa học.Tuy nhiên, polyurethan cực kỳ ổn định và được làm từ hai thành phần khó phân hủy: isocyanate và polyol.
Polyol rất quan trọng vì chúng có nguồn gốc từ dầu mỏ và không dễ bị phân hủy.Để tránh khó khăn này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng một đơn vị hóa học acetal dễ phân hủy và hòa tan trong nước hơn.Các sản phẩm phân hủy của polyme hòa tan với axit trichloroacetic và dichloromethane ở nhiệt độ phòng có thể được sử dụng để sản xuất vật liệu mới.Để chứng minh ý tưởng, Morado có thể chuyển đổi chất đàn hồi, được sử dụng rộng rãi trong bao bì và phụ tùng ô tô, thành chất kết dính.
Nhưng nhược điểm lớn nhất của phương pháp thu hồi mới này là chi phí và độc tính của nguyên liệu thô dùng để thực hiện phản ứng.Do đó, các nhà nghiên cứu hiện đang cố gắng tìm ra cách tốt hơn và rẻ hơn để đạt được quy trình tương tự bằng cách sử dụng dung môi nhẹ (chẳng hạn như giấm) để phân hủy.
Một số nỗ lực của công ty
1. Kế hoạch nghiên cứu PUReSmart
2. Dự án FOAM2FOAM
3. Tenglong Brilliant: Tái chế vật liệu cách nhiệt polyurethane cho vật liệu xây dựng mới
4. Adidas: Giày chạy bộ hoàn toàn có thể tái chế
5. Salomon: Tái chế giày thể thao TPU hoàn toàn để làm giày trượt tuyết
6. Cosi: Chuang hợp tác với Ủy ban Tái chế Nệm để thúc đẩy nền kinh tế tuần hoàn
7. Công ty H&S Đức: Công nghệ cồn phân bọt Polyurethane sản xuất nệm xốp
Thời gian đăng: 30-08-2023