Statut de recyclage des matériaux en polyuréthane en Chine
1, l'usine de production de polyuréthane produira un grand nombre de déchets chaque année, en raison de leur relative concentration et de leur facilité de recyclage.La plupart des usines utilisent des méthodes de recyclage physique et chimique pour récupérer et réutiliser les déchets.
2. Les déchets de polyuréthane utilisés par les consommateurs n'ont pas été correctement recyclés.Il existe quelques entreprises spécialisées dans le traitement des déchets de polyuréthane en Chine, mais la plupart d'entre elles sont principalement incinérées et recyclées physiquement.
3, il existe de nombreuses universités et instituts de recherche au pays et à l'étranger, engagés dans la recherche de technologies de recyclage chimique et biologique du polyuréthane, qui ont publié certains résultats académiques.Mais très peu d’applications à grande échelle sont celles de l’Allemagne en matière de santé et de sécurité.
4, la classification des déchets domestiques en Chine vient de commencer, la classification finale des matériaux en polyuréthane est relativement faible et il est difficile pour les entreprises de continuer à obtenir des déchets de polyuréthane pour un recyclage et une utilisation ultérieurs.L’approvisionnement instable en déchets rend difficile le fonctionnement des entreprises.
5. Il n’existe pas de norme claire en matière de tarification pour le recyclage et le traitement des gros déchets.Par exemple, les matelas en polyuréthane, l'isolation des réfrigérateurs, etc., avec l'amélioration des politiques et des chaînes industrielles, les entreprises de recyclage peuvent obtenir des revenus considérables.
6, Huntsman a inventé une méthode pour recycler les bouteilles en plastique PET, après un certain nombre de processus de traitement stricts, dans l'unité de réaction chimique avec d'autres matières premières réactionnelles pour produire des produits en polyester polyol, des ingrédients de produits jusqu'à 60 % à partir de bouteilles en plastique PET recyclées et du polyester. le polyol est utilisé pour produire des matériaux en polyuréthane, l'une des matières premières importantes.À l'heure actuelle, Huntsman peut recycler efficacement 1 milliard de bouteilles en plastique PET de 500 ml par an et, au cours des cinq dernières années, 5 milliards de bouteilles en plastique PET recyclées ont été transformées en 130 000 tonnes de produits en polyol pour la production de matériaux isolants en polyuréthane.
Recyclage physique
Cette méthode est la technologie de recyclage la plus utilisée.La mousse de polyuréthane souple est pulvérisée en fragments de plusieurs centimètres par un broyeur, et une colle polyuréthane réactive est pulvérisée dans le mélangeur.Les adhésifs utilisés sont généralement des combinaisons de mousses polyuréthanes ou des prépolymères terminaux à base de NCO à base de polyphénylpolyméthylènepolyisocyanate (PAPI).Lorsque des adhésifs à base de PAPI sont utilisés pour le collage et le formage, un mélange à la vapeur peut également être effectué. Dans le processus de collage des déchets de polyuréthane, ajoutez 90 % de déchets de polyuréthane, 10 % d'adhésif, mélangez uniformément, vous pouvez également ajouter une partie du colorant, puis pressurisez le mélange.
La mousse souple de polyuréthane thermodurcissable et les produits en polyuréthane RIM ont un certain degré de plasticité de ramollissement thermique dans la plage de température de 100 à 200 ℃.À haute température et haute pression, les déchets de polyuréthane peuvent être collés ensemble sans aucun adhésif.Afin de rendre le produit recyclé plus uniforme, les déchets sont souvent broyés puis chauffés et pressurisés.
La mousse souple de polyuréthane peut être transformée en fines particules par un processus de broyage ou de broyage à basse température, et la dispersion de cette particule est ajoutée au polyol, qui est utilisé pour fabriquer de la mousse de polyuréthane ou d'autres produits, non seulement pour récupérer les déchets de matériaux de polyuréthane, mais également pour réduire efficacement le coût des produits.La teneur en poudre pulvérisée dans la mousse de polyuréthane souple durcissant à froid à base de MDI est limitée à 15 %, et un maximum de 25 % de poudre pulvérisée peut être ajoutée à la mousse durcissant à chaud à base de TDI.
Recyclage chimique
L'hydrolyse du diol est l'une des méthodes de récupération chimique les plus utilisées.En présence de diols de petites molécules (tels que l'éthylène glycol, le propylène glycol, le diéthylène glycol) et de catalyseurs (amines tertiaires, alcoolamine ou composés organométalliques), les polyuréthanes (mousses, élastomères, produits RIM, etc.) sont alcoolisés à une température d'environ 200°C pendant plusieurs heures pour obtenir des polyols régénérés.Les polyols recyclés peuvent être mélangés à des polyols frais pour la fabrication de matériaux polyuréthane.
Les mousses de polyuréthane peuvent être converties en polyols mous initiaux et en polyols durs par amination.L'amolyse est un processus dans lequel la mousse de polyuréthane réagit avec les amines lors de la pressurisation et du chauffage.Les amines utilisées comprennent la dibutylamine, l'éthanolamine, le lactame ou un mélange de lactame, et la réaction peut être effectuée à des températures inférieures à 150°C. Le produit final ne nécessite pas de purification de la mousse de polyuréthane directement préparée et peut remplacer complètement le polyuréthane préparé à partir de l'original. polyol.
Dow Chemical a introduit un procédé de récupération chimique par hydrolyse des amines.Le processus se compose de deux étapes : les déchets de polyuréthane sont décomposés en aminoester, urée, amine et polyol dispersés à haute concentration par une alkylolamine et un catalyseur ;Ensuite, la réaction d'alkylation est effectuée pour éliminer les amines aromatiques dans le matériau récupéré, et les polyols ayant de bonnes performances et une couleur claire sont obtenus.Le procédé permet de récupérer de nombreux types de mousse de polyuréthane, et le polyol récupéré peut être utilisé dans de nombreux types de matériaux polyuréthane.L'entreprise utilise également un processus de recyclage chimique pour obtenir des polyols recyclés à partir des pièces RRIM, qui peuvent être réutilisés pour améliorer les pièces RIM jusqu'à 30 %.
Méthode d'hydrolyse - L'hydroxyde de sodium peut être utilisé comme catalyseur d'hydrolyse pour décomposer les bulles molles et dures du polyuréthane afin de produire des polyols et des intermédiaires aminés, qui sont utilisés comme matières premières recyclées.
Alcalolyse : le polyéther et l'hydroxyde de métal alcalin sont utilisés comme agents de décomposition, et les carbonates sont éliminés après décomposition de la mousse pour récupérer les polyols et les diamines aromatiques.
Le processus de combinaison d'alcoolyse et d'amolyse - le polyéther polyol, l'hydroxyde de potassium et la diamine sont utilisés comme agents de décomposition, et les solides carbonatés sont éliminés pour obtenir le polyéther polyol et la diamine.La décomposition des bulles dures ne peut pas être séparée, mais le polyéther obtenu par réaction de l'oxyde de propylène peut être directement utilisé pour fabriquer des bulles dures.Les avantages de cette méthode sont une faible température de décomposition (60 ~ 160 ℃), un temps court et une grande quantité de mousse de décomposition.
Procédé alcool-phosphore - polyéther polyols et ester de phosphate halogéné comme agents de décomposition, les produits de décomposition sont des polyéther polyols et du phosphate d'ammonium solide, séparation facile.
Reqra, une entreprise allemande de recyclage, promeut une technologie de recyclage des déchets de polyuréthane à faible coût pour le recyclage des déchets de chaussures en polyuréthane.Dans cette technologie de recyclage, les déchets sont d'abord broyés en particules de 10 mm, chauffés dans le réacteur avec un dispersant pour les liquéfier, et enfin récupérés pour obtenir des polyols liquides.
Méthode de décomposition du phénol - Le Japon gaspillera la mousse souple de polyuréthane broyée et mélangée avec du phénol, chauffée dans des conditions acides, la liaison carbamate rompue, combinée avec le groupe hydroxyle du phénol, puis réagira avec le formaldéhyde pour produire de la résine phénolique, ajoutera de l'hexaméthylènetétramine pour la solidifier, peut être préparé avec une bonne résistance et ténacité, d'excellents produits en résine phénolique résistant à la chaleur.
Pyrolyse - les bulles molles de polyuréthane peuvent être décomposées à haute température dans des conditions aérobies ou anaérobies pour obtenir des substances huileuses, et les polyols peuvent être obtenus par séparation.
Récupération de chaleur et traitement des décharges
La valorisation énergétique des déchets de polyuréthane est une technologie plus respectueuse de l’environnement et économiquement plus intéressante.L'American Polyurthane Recycling Board mène une expérience dans laquelle 20 % des déchets de mousse souple de polyuréthane sont ajoutés à un incinérateur de déchets solides.Les résultats ont montré que les cendres et les émissions résiduelles restaient dans les limites des exigences environnementales spécifiées, et que la chaleur dégagée après l'ajout des déchets de mousse a permis d'économiser considérablement la consommation de combustibles fossiles.En Europe, des pays comme la Suède, la Suisse, l'Allemagne et le Danemark expérimentent également des technologies utilisant l'énergie récupérée lors de l'incinération des déchets de type polyuréthane pour fournir de l'électricité et de la chaleur de chauffage.
La mousse de polyuréthane peut être broyée en poudre, seule ou avec d'autres déchets plastiques, pour remplacer la fine poudre de charbon de bois et brûlée dans un four pour récupérer l'énergie thermique.L'efficacité de combustion de l'engrais polyuréthane peut être améliorée par la micropoudre.
En l’absence d’oxygène, de haute température, de haute pression et de catalyseur, les mousses de polyuréthane souples et les élastomères peuvent être décomposés thermiquement pour obtenir des produits gaziers et pétroliers.L'huile de décomposition thermique résultante contient certains polyols, qui sont purifiés et peuvent être utilisés comme matière première, mais sont généralement utilisés comme fioul.Cette méthode convient au recyclage des déchets mélangés à d’autres plastiques.Cependant, la décomposition d'un polymère azoté tel que la mousse de polyuréthane peut dégrader le catalyseur.Jusqu’à présent, cette approche n’a pas été largement adoptée.
Le polyuréthane étant un polymère contenant de l’azote, quelle que soit la méthode de récupération par combustion utilisée, les conditions de combustion optimales doivent être utilisées pour réduire la génération d’oxydes d’azote et d’amines.Les fours à combustion doivent être équipés de dispositifs appropriés de traitement des gaz d'échappement.
Une quantité considérable de déchets de mousse de polyuréthane est actuellement mise en décharge.Certaines mousses ne sont pas recyclables, comme les mousses polyuréthane utilisées comme lits de semence.Comme les autres plastiques, si le matériau est toujours stable dans le milieu naturel, il s’accumulera avec le temps et il y aura une pression sur l’environnement.Afin de décomposer les déchets de polyuréthane mis en décharge dans des conditions naturelles, les gens ont commencé à développer une résine polyuréthane biodégradable.Par exemple, les molécules de polyuréthane contiennent des glucides, de la cellulose, de la lignine ou de la polycaprolactone et d'autres composés biodégradables.
Percée du recyclage
En 2011, des étudiants de l’Université de Yale ont fait la une des journaux lorsqu’ils ont découvert un champignon appelé Pestalotiopsis microspora en Équateur.Le champignon est capable de digérer et de décomposer le plastique polyuréthane, même dans un environnement sans air (anaérobie), ce qui pourrait même le faire fonctionner au fond d'une décharge.
Même si le professeur qui a dirigé la tournée de recherche a mis en garde contre toute attente excessive des résultats à court terme, on ne peut nier l'attrait de l'idée d'une manière plus rapide, plus propre, sans effets secondaires et plus naturelle d'éliminer les déchets plastiques. .
Quelques années plus tard, la designer Katharina Unger de LIVIN Studio a collaboré avec le département de microbiologie de l'Université d'Utrecht pour lancer un projet appelé Fungi Mutarium.
Ils ont utilisé le mycélium (la partie linéaire et nutritive des champignons) de deux champignons comestibles très courants, notamment les pleurotes et la schizophylla.Sur une période de plusieurs mois, le champignon a complètement dégradé les débris de plastique alors qu’il se développait normalement autour de la gousse d’AGAR comestible.Apparemment, le plastique devient une collation pour le mycélium.
D'autres chercheurs continuent également de travailler sur la question.En 2017, Sehroon Khan, scientifique au Centre mondial d'agroforesterie, et son équipe ont découvert un autre champignon dégradant le plastique, Aspergillus tubingensis, dans une décharge d'Islamabad, au Pakistan.
Le champignon peut se développer en grand nombre dans le polyester polyuréthane en deux mois et le décomposer en petits morceaux.
Une équipe de l'Université de l'Illinois, dirigée par le professeur Steven Zimmerman, a développé un moyen de décomposer les déchets de polyuréthane et de les transformer en d'autres produits utiles.
Ephraim Morado, étudiant diplômé, espère résoudre le problème des déchets de polyuréthane en réutilisant chimiquement les polymères.Cependant, les polyuréthanes sont extrêmement stables et sont constitués de deux composants difficiles à décomposer : les isocyanates et les polyols.
Les polyols sont essentiels car ils sont dérivés du pétrole et ne se dégradent pas facilement.Pour éviter cette difficulté, l’équipe a adopté une unité chimique, l’acétal, plus facilement dégradée et soluble dans l’eau.Les produits de dégradation des polymères dissous avec l'acide trichloroacétique et le dichlorométhane à température ambiante peuvent être utilisés pour produire de nouveaux matériaux.Comme preuve de concept, Morado est capable de convertir les élastomères, largement utilisés dans les emballages et les pièces automobiles, en adhésifs.
Mais le plus gros inconvénient de cette nouvelle méthode de récupération est le coût et la toxicité des matières premières utilisées pour réaliser la réaction.Par conséquent, les chercheurs tentent actuellement de trouver un moyen meilleur et moins coûteux de réaliser le même processus en utilisant un solvant doux (tel que le vinaigre) pour la dégradation.
Quelques tentatives d'entreprise
1. Plan de recherche PUReSmart
2. Projet FOAM2FOAM
3. Tenglong Brilliant : Recyclage des matériaux isolants en polyuréthane pour les matériaux de construction émergents
4. Adidas : Une chaussure de course entièrement recyclable
5. Salomon : Recycler des baskets entièrement en TPU pour fabriquer des chaussures de ski
6. Cosi : Chuang coopère avec le Comité de recyclage des matelas pour promouvoir l'économie circulaire
7. Société allemande de santé et de sécurité : technologie d'alcoolyse de mousse de polyuréthane pour la fabrication de matelas en éponge
Heure de publication : 30 août 2023