Способы переработки полиуретана

Экономика замкнутого цикла — это модель производства и потребления, которая предполагает совместное использование, аренду, повторное использование, ремонт, восстановление и переработку существующих материалов и продуктов как можно дольше. Таким образом, продлевается жизненный цикл продукции.

Чтобы реализовать эти амбиции, необходимо продумать способы использования переработанных ресурсов и технологии переработки для минимизации отходов.

Пенополиуретан – это термореактивный полимер. В отличие от термопластов, термореактивные пластмассы способны становиться полностью жесткими при нагревании или отверждении. Благодаря своему легкому весу и уникальным свойствам пенополиуретан используется во многих сферах.

Его можно сделать жестким или гибким. Около 90% эластичного пенополиуретана используется в постельных принадлежностях, обивке и автомобильной промышленности. Остальное используется в различных целях, таких как кухонные губки, стельки для обуви или в качестве звукоизоляции, а также в сотнях других применений.

Жесткий пенополиуретан — это инженерный изоляционный материал премиум-класса, используемый в широком спектре строительных и технических применений. Благодаря низкой теплопроводности и высокой долговечности он может сэкономить более чем в 100 раз больше энергии, необходимой для его производства в течение 50-летнего срока службы (а возможно, и больше) в зданиях.

Пенополиуретан — это прочный материал, который обычно рассчитан на весь срок службы продукта, в который он входит. Когда ПУ достигает фазы окончания срока службы – после многих десятилетий использования – он попадает в поток отходов, готовый к повторному использованию или переработке.

Технологии переработки

Когда дело доходит до завершения срока службы термореактивных материалов – в отличие от термопластов – технология переработки путем нагревания или плавления не может быть применена. Тем не менее, в последние годы индустрия пенополиуретана в целом работала над решением этой проблемы. Многие из прошлых проблем в цепочке поставок были решены, нормативно-правовая база изменилась, а технологии переработки прошли долгий путь.

Сегодня существуют две основные технологии эффективной переработки пенополиуретана: механическая и химическая переработка. Разница между ними заключается в том, что химическая переработка осуществляется по принципу разложения – это означает, что отходы полиуретана деполимеризуются в первичное сырье.

Механическая переработка

Механическая переработка как метод существует уже десятилетия. За последние десятилетия цепочка поставок пенополиуретана приложила большие усилия для повышения эффективности использования ресурсов на этапе производства. Механическая обработка с добавлением связующего или без него — самый простой и простой способ переработки ПУ. Сегодня почти все отходы или лом производства и переработки пенополиуретана продаются пенопроизводителями и конвертерами в качестве обрезков и для производства пенополиуретана, используемого в различных продуктах.

Пенополиуретан, используемый в комфортных условиях, имеет такой же срок службы, как и сам продукт – до нескольких десятилетий. С другой стороны, основное применение жесткого пенополиуретана – сэндвич-панели – имеют гораздо более длительный средний срок службы. Это несоответствие приводит к разному качеству механически переработанного пенополиуретана.

Химическая переработка

Химическая переработка, также известная как усиленная переработка, включает в себя любой тип технологии переработки с использованием химических веществ или процессов, которые напрямую влияют либо на состав пластика, либо на сам полимер. В этом процессе пенополиуретан расщепляется на химическое сырье, а именно на полиолы и диизоцианаты. Учитывая затраты, применяемую температуру и дополнительные подложки, улучшенная переработка требует гораздо больше усилий, чем механическая переработка.

Существует две основные технологии переработки химических веществ.

1. Первый — это хемолиз, который подразделяется на множество различных подкатегорий, таких как ацидолиз, гидролиз, аминолиз или алкоголиз, в зависимости от используемых химических реагентов. Сегодня с помощью этой технологии можно перерабатывать полиольную фракцию пенополиуретана, и проводятся исследования по переработке диизоцианатов в будущем.
2. Вторая технология — термохимическая переработка, при которой материалы возвращаются на молекулярный уровень в маслах и газах, которые могут быть использованы в качестве нового сырья для нефтехимической промышленности. Используя так называемый «подход массового баланса», в будущем в рецептурах пенопластов можно будет использовать до 100% полиолов и изоцианатов биологического происхождения и/или переработанных.

Другие технологии

Одной из технологий, наиболее часто используемых для переработки жесткого пенополиуретана, является биоразложение. Эта технология характеризуется расщеплением органических веществ живыми организмами или их ферментами. Это приводит к укорочению полимерной цепи и отсутствию некоторых ее частей. Это приводит к уменьшению его молекулярной массы, а в благоприятных условиях может даже привести к полной минерализации деградировавшего материала. Однако полная деградация более крупных полимеров обычно требует сотрудничества нескольких разных организмов. Он может состоять из нескольких стадий: распад полимера на мономеры, их восстановление до более простых соединений и окончательная деградация до углекислого газа, воды и метана (в анаэробных условиях).

Взгляд в будущее

Этап окончания срока службы также имеет решающее значение для жесткого полиуретана, используемого в строительном секторе. Это подталкивает отрасль к объединению усилий с академическим миром и законодателями для инноваций и создания новых возможностей в области управления отходами строительства и сноса. Несмотря на то, что в отрасли было приложено много усилий для повышения устойчивости полиуретанов, мы понимаем, что это скорее марафон, чем спринт.