حالة إعادة تدوير مواد البولي يوريثين في الصين
1، سينتج مصنع إنتاج البولي يوريثين عددًا كبيرًا من الخردة كل عام، وذلك بسبب التركيز النسبي وسهولة إعادة التدوير.تستخدم معظم المصانع طرق إعادة التدوير الفيزيائية والكيميائية لاستعادة وإعادة استخدام المواد الخردة.
2. لم يتم إعادة تدوير مخلفات مواد البولي يوريثان التي يستخدمها المستهلكون بشكل جيد.هناك بعض الشركات المتخصصة في معالجة نفايات البولي يوريثين في الصين، ولكن يتم حرق معظمها بشكل أساسي وإعادة تدويرها ماديًا.
3، هناك العديد من الجامعات والمؤسسات البحثية في الداخل والخارج، ملتزمة بالبحث عن تكنولوجيا إعادة التدوير الكيميائية والبيولوجية من مادة البولي يوريثين، ونشرت نتائج أكاديمية معينة.ولكن تم تطبيقها على نطاق واسع في عدد قليل جدًا من الشركات، وتعد ألمانيا H&S واحدة منها.
4، بدأ تصنيف النفايات المنزلية في الصين للتو، والتصنيف النهائي لمواد البولي يوريثين منخفض نسبيًا، ومن الصعب على الشركات الاستمرار في الحصول على نفايات البولي يوريثين لإعادة التدوير والاستخدام اللاحق.إن الإمداد غير المستقر لمواد النفايات يجعل من الصعب على الشركات أن تعمل.
5. لا يوجد معيار رسوم واضح لإعادة تدوير النفايات الكبيرة ومعالجتها.على سبيل المثال، المراتب المصنوعة من مادة البولي يوريثين، وعزل الثلاجة، وما إلى ذلك، مع تحسين السياسات والسلاسل الصناعية، يمكن لشركات إعادة التدوير الحصول على دخل كبير.
6، اخترع Huntsman طريقة لإعادة تدوير الزجاجات البلاستيكية PET، بعد عدد من عمليات المعالجة الصارمة، في وحدة التفاعل الكيميائي مع تفاعل المواد الخام الأخرى لإنتاج منتجات بوليول البوليستر، ومكونات المنتج تصل إلى 60٪ من الزجاجات البلاستيكية المعاد تدويرها، والبوليستر. ويستخدم البوليول في إنتاج مادة البولي يوريثان وهي من المواد الخام المهمة.في الوقت الحاضر، يمكن لشركة Huntsman إعادة تدوير مليار زجاجة بلاستيكية سعة 500 مل من مادة PET سنويًا بشكل فعال، وفي السنوات الخمس الماضية، تم تحويل 5 مليارات زجاجة بلاستيكية معاد تدويرها من مادة PET إلى 130 ألف طن من منتجات البوليول لإنتاج مواد العزل من مادة البولي يوريثين.
إعادة التدوير المادي
هذه الطريقة هي تقنية إعادة التدوير الأكثر استخدامًا.يتم سحق رغوة البولي يوريثان الناعمة إلى عدة سنتيمترات من الأجزاء بواسطة الكسارة، ويتم رش مادة لاصقة من البولي يوريثان التفاعلي في الخلاط.المواد اللاصقة المستخدمة بشكل عام عبارة عن مجموعات من رغوة البولي يوريثان أو بوليمرات مسبقة قائمة على NCO تعتمد على بولي فينيل بولي ميثيلين بولي إيزوسيانات (PAPI).عندما يتم استخدام المواد اللاصقة القائمة على PAPI للربط والتشكيل، يمكن أيضًا إجراء الخلط بالبخار. في عملية ربط نفايات البولي يوريثين، أضف 90٪ من نفايات البولي يوريثين، 10٪ لاصق، امزجها بالتساوي، يمكنك أيضًا إضافة جزء من الصبغة، ومن ثم الضغط على الخليط.
تتمتع منتجات البولي يوريثان الناعمة المتصلدة بالحرارة ومنتجات البولي يوريثان RIM بدرجة معينة من اللدونة الحرارية في نطاق درجة حرارة 100-200 درجة مئوية.تحت درجة الحرارة العالية والضغط العالي، يمكن ربط نفايات البولي يوريثين معًا دون أي مادة لاصقة.من أجل جعل المنتج المعاد تدويره أكثر تجانسًا، غالبًا ما يتم سحق النفايات ثم تسخينها وضغطها.
يمكن تحويل رغوة البولي يوريثان الناعمة إلى جزيئات دقيقة عن طريق عملية الطحن أو الطحن ذات درجات الحرارة المنخفضة، ويتم إضافة مشتت هذه الجسيمات إلى البوليول، الذي يستخدم لتصنيع رغوة البولي يوريثان أو غيرها من المنتجات، ليس فقط لاستعادة مواد البولي يوريثان النفايات، ولكن أيضا لخفض تكلفة المنتجات بشكل فعال.يقتصر محتوى المسحوق المسحوق في رغوة البولي يوريثان الناعمة المعالجة على البارد المعتمدة على MDI على 15%، ويمكن إضافة 25% كحد أقصى من المسحوق المسحوق إلى رغوة المعالجة الساخنة المعتمدة على TDI.
إعادة التدوير الكيميائي
يعد التحلل المائي للديول أحد أكثر طرق الاسترداد الكيميائي استخدامًا.في وجود ثنائيات جزيئية صغيرة (مثل إيثيلين جليكول، بروبيلين جليكول، ثنائي إيثيلين جليكول) والمحفزات (الأمينات الثلاثية، الكحول أمين أو المركبات المعدنية العضوية)، يتم كحول البولي يوريثان (الرغاوي، اللدائن، منتجات RIM، إلخ) عند درجة حرارة حوالي 200 درجة مئوية لعدة ساعات للحصول على البوليولات المجددة.يمكن خلط البوليولات المعاد تدويرها مع البوليولات الطازجة لتصنيع مواد البولي يوريثان.
يمكن تحويل رغاوي البولي يوريثان إلى البوليولات الناعمة الأولية والبوليولات الصلبة عن طريق الأمينة.إن عملية التحلل هي عملية تتفاعل فيها رغوة البولي يوريثان مع الأمينات أثناء الضغط والتسخين.تشتمل الأمينات المستخدمة على ثنائي بوتيل أمين أو إيثانول أمين أو لاكتام أو خليط لاكتام، ويمكن إجراء التفاعل عند درجات حرارة أقل من 150 درجة مئوية. ولا يتطلب المنتج النهائي تنقية رغوة البولي يوريثان المحضرة مباشرة ويمكن أن يحل محل البولي يوريثان المحضر من الأصل بشكل كامل. بوليول.
طرحت شركة داو كيميكال عملية استخلاص المواد الكيميائية من التحلل المائي الأميني.تتكون العملية من خطوتين: يتم تحلل مخلفات البولي يوريثان إلى أمينوستر مشتت عالي التركيز، ويوريا، وأمين، وبوليول بواسطة ألكيلول أمين ومحفز؛ومن ثم يتم إجراء تفاعل الألكلة لإزالة الأمينات العطرية الموجودة في المادة المستردة، ويتم الحصول على البوليولات ذات الأداء الجيد واللون الفاتح.يمكن لهذه الطريقة استعادة أنواع عديدة من رغوة البولي يوريثان، ويمكن استخدام البوليول المستعاد في العديد من أنواع مواد البولي يوريثان.وتستخدم الشركة أيضًا عملية إعادة تدوير كيميائية للحصول على البوليولات المعاد تدويرها من أجزاء RRIM، والتي يمكن إعادة استخدامها لتحسين أجزاء RIM بنسبة تصل إلى 30%.
طريقة التحلل المائي - يمكن استخدام هيدروكسيد الصوديوم كمحفز للتحلل المائي لتحليل فقاعات البولي يوريثين الناعمة والفقاعات الصلبة لإنتاج البوليولات والوسائط الأمينية، والتي تستخدم كمواد خام معاد تدويرها.
التحلل القلوي: يستخدم البولي إيثر وهيدروكسيد الفلز القلوي كعوامل تحلل، وتتم إزالة الكربونات بعد تحلل الرغوة لاستعادة البوليولات وثنائي الأمينات العطرية.
عملية الجمع بين تحلل الكحول والأميلة - يتم استخدام بولي إيثر بوليول وهيدروكسيد البوتاسيوم وديامين كعوامل تحلل، وتتم إزالة المواد الصلبة الكربونية للحصول على بولي إيثر بوليول وديامين.لا يمكن فصل تحلل الفقاعات الصلبة، ولكن يمكن استخدام البولي إيثر الناتج عن تفاعل أكسيد البروبيلين مباشرة في صنع فقاعات صلبة.تتمثل مزايا هذه الطريقة في انخفاض درجة حرارة التحلل (60 ~ 160 درجة مئوية)، ووقت قصير وكمية كبيرة من رغوة التحلل.
عملية فوسفور الكحول - بوليولات البولي إيثر وإستر الفوسفات المهلجنة كعوامل تحلل، ومنتجات التحلل عبارة عن بوليولات بولي إيثر وفوسفات الأمونيوم الصلبة، سهلة الفصل.
تعمل شركة Reqra، وهي شركة إعادة تدوير ألمانية، على الترويج لتكنولوجيا إعادة تدوير نفايات البولي يوريثين منخفضة التكلفة لإعادة تدوير نفايات الأحذية المصنوعة من مادة البولي يوريثين.في تقنية إعادة التدوير هذه، يتم أولاً سحق النفايات إلى جزيئات بحجم 10 مم، ثم تسخينها في المفاعل باستخدام مشتت لتسييلها، ثم استعادتها أخيرًا للحصول على البوليولات السائلة.
طريقة تحلل الفينول - سوف تهدر اليابان رغوة البولي يوريثين الناعمة المسحوقة والمخلوطة بالفينول، ويتم تسخينها في ظل ظروف حمضية، ورابطة الكاربامات المكسورة، مجتمعة مع مجموعة الفينول هيدروكسيل، ثم تتفاعل مع الفورمالديهايد لإنتاج راتنج الفينول، وإضافة هيكساميثيلين تيترامين لتصلبها. تم إعدادها بقوة ومتانة جيدة، ومنتجات راتنجات الفينول المقاومة للحرارة ممتازة.
الانحلال الحراري - يمكن أن تتحلل فقاعات البولي يوريثين الناعمة عند درجات حرارة عالية تحت الظروف الهوائية أو اللاهوائية للحصول على مواد زيتية، ويمكن الحصول على البوليولات عن طريق الفصل.
استعادة الحرارة ومعالجة مدافن النفايات
يعد استرداد الطاقة من نفايات البولي يوريثان تقنية أكثر صداقة للبيئة وذات قيمة اقتصادية.يجري مجلس إعادة تدوير البولي يوريثان الأمريكي تجربة يتم فيها إضافة 20% من نفايات رغوة البولي يوريثان الناعمة إلى محرقة النفايات الصلبة.وأظهرت النتائج أن الرماد والانبعاثات المتبقية لا تزال ضمن المتطلبات البيئية المحددة، وأن الحرارة المنبعثة بعد إضافة رغوة النفايات توفر بشكل كبير استهلاك الوقود الأحفوري.وفي أوروبا، تقوم دول مثل السويد وسويسرا وألمانيا والدنمارك أيضًا بتجربة تقنيات تستخدم الطاقة المستردة من حرق النفايات من نوع البولي يوريثان لتوفير الكهرباء والحرارة للتدفئة.
يمكن طحن رغوة البولي يوريثان إلى مسحوق، إما بمفردها أو مع نفايات بلاستيكية أخرى، لتحل محل مسحوق الفحم الناعم وحرقها في الفرن لاستعادة الطاقة الحرارية.يمكن تحسين كفاءة احتراق سماد البولي يوريثين بواسطة المسحوق الدقيق.
في غياب الأكسجين ودرجة الحرارة المرتفعة والضغط العالي والمحفز، يمكن أن تتحلل رغاوي البولي يوريثان الناعمة والمطاطات حرارياً للحصول على منتجات الغاز والنفط.يحتوي زيت التحلل الحراري الناتج على بعض البوليولات، والتي يتم تنقيتها ويمكن استخدامها كمادة أولية، ولكنها تستخدم بشكل عام كزيت وقود.هذه الطريقة مناسبة لإعادة تدوير النفايات المختلطة مع مواد بلاستيكية أخرى.ومع ذلك، فإن تحلل البوليمر النيتروجيني مثل رغوة البولي يوريثان قد يؤدي إلى تحلل المحفز.وحتى الآن لم يتم اعتماد هذا النهج على نطاق واسع.
نظرًا لأن البولي يوريثين عبارة عن بوليمر يحتوي على النيتروجين، بغض النظر عن طريقة استعادة الاحتراق المستخدمة، يجب استخدام ظروف الاحتراق المثالية لتقليل توليد أكاسيد النيتروجين والأمينات.يجب أن تكون أفران الاحتراق مجهزة بأجهزة مناسبة لمعالجة غاز العادم.
يتم حاليًا التخلص من كمية كبيرة من نفايات رغوة البولي يوريثان في مدافن النفايات.بعض الرغاوي لا يمكن إعادة تدويرها، مثل رغاوي البولي يوريثان المستخدمة كأساس للبذور.مثل المواد البلاستيكية الأخرى، إذا كانت المادة مستقرة دائمًا في البيئة الطبيعية، فسوف تتراكم بمرور الوقت، ويكون هناك ضغط على البيئة.من أجل تحلل نفايات البولي يوريثين في مدافن النفايات في ظل الظروف الطبيعية، بدأ الناس في تطوير راتنجات البولي يوريثين القابلة للتحلل الحيوي.على سبيل المثال، تحتوي جزيئات البولي يوريثين على الكربوهيدرات أو السليلوز أو اللجنين أو البوليكابرولاكتون ومركبات أخرى قابلة للتحلل.
اختراق إعادة التدوير
في عام 2011، تصدر طلاب جامعة ييل عناوين الأخبار عندما اكتشفوا فطرًا يسمى Pestalotiopsis microspora في الإكوادور.الفطر قادر على هضم وتكسير بلاستيك البولي يوريثين، حتى في بيئة خالية من الهواء (اللاهوائية)، مما قد يجعله يعمل في قاع مكب النفايات.
وبينما حذر البروفيسور الذي قاد الجولة البحثية من توقع الكثير من النتائج على المدى القصير، فلا يمكن إنكار جاذبية فكرة إيجاد طريقة أسرع وأكثر نظافة وخالية من الآثار الجانبية وأكثر طبيعية للتخلص من النفايات البلاستيكية. .
وبعد بضع سنوات، تعاونت المصممة كاثرينا أنغر من LIVIN Studio مع قسم علم الأحياء الدقيقة بجامعة أوتريخت لإطلاق مشروع يسمى Fungi Mutarium.
لقد استخدموا الميسيليوم (الجزء الخطي المغذي من الفطر) لاثنين من أنواع الفطر الصالح للأكل الشائع جدًا، بما في ذلك فطر المحار وفطر الفصام.على مدى عدة أشهر، قام الفطر بتفكيك الحطام البلاستيكي تمامًا بينما كان ينمو بشكل طبيعي حول جراب AGAR الصالح للأكل.على ما يبدو، يصبح البلاستيك وجبة خفيفة للفطريات.
ويواصل باحثون آخرون أيضًا العمل على هذه القضية.في عام 2017، اكتشف سيهرون خان، العالم في المركز العالمي للحراجة الزراعية، وفريقه فطرًا آخر مُحللًا للبلاستيك، يُدعى Aspergillus tubingensis، في مكب النفايات في إسلام أباد، باكستان.
يمكن أن ينمو الفطر بأعداد كبيرة في بولي يوريثان البوليستر خلال شهرين ويقسمه إلى قطع صغيرة.
قام فريق من جامعة إلينوي، بقيادة البروفيسور ستيفن زيمرمان، بتطوير طريقة لتحليل نفايات البولي يوريثان وتحويلها إلى منتجات مفيدة أخرى.
يأمل طالب الدراسات العليا إفرايم مورادو في حل مشكلة نفايات البولي يوريثان عن طريق إعادة استخدام البوليمرات كيميائيًا.ومع ذلك، فإن البولي يوريثان مستقر للغاية ومصنوع من مكونين يصعب تفكيكهما: الإيزوسيانات والبوليولات.
تعتبر البوليولات أساسية لأنها مشتقة من البترول ولا تتحلل بسهولة.ولتجنب هذه الصعوبة، استخدم الفريق وحدة كيميائية هي الأسيتال التي تتحلل بسهولة أكبر وتذوب في الماء.يمكن استخدام منتجات تحلل البوليمرات المذابة مع حمض ثلاثي كلورو أسيتيك وثنائي كلورو ميثان في درجة حرارة الغرفة لإنتاج مواد جديدة.وكدليل على صحة المفهوم، فإن شركة Morado قادرة على تحويل المطاط الصناعي، الذي يستخدم على نطاق واسع في التعبئة والتغليف وقطع غيار السيارات، إلى مواد لاصقة.
لكن أكبر عيب في طريقة الاسترداد الجديدة هذه هو تكلفة وسمية المواد الخام المستخدمة لتنفيذ التفاعل.ولذلك، يحاول الباحثون حاليًا إيجاد طريقة أفضل وأرخص لتحقيق نفس العملية باستخدام مذيب خفيف (مثل الخل) للتحلل.
بعض محاولات الشركات
1. خطة بحث PUReSmart
2. مشروع FOAM2FOAM
3. Tenglong Brilliant: إعادة تدوير المواد العازلة من مادة البولي يوريثين لمواد البناء الناشئة
4. أديداس: حذاء جري قابل لإعادة التدوير بالكامل
5. سالومون: إعادة تدوير أحذية رياضية مصنوعة من مادة TPU لصناعة أحذية التزلج
6. كوزي: تتعاون تشوانغ مع لجنة إعادة تدوير المراتب لتعزيز الاقتصاد الدائري
7. شركة H&S الألمانية: تقنية تحلل كحول رغوة البولي يوريثان لتصنيع المراتب الإسفنجية
وقت النشر: 30 أغسطس 2023