لزوم بازیافت پلی‌ یورتان‌ها

در دنیا، صنعت پلیمر و پلاستیک در سال ۲۰۱۵ حدود ۳۲۲ میلیون تن مواد، از جمله ترموپلاستیک‌ها و پلی‌یورتان‌ها (PU) تولید کرده است. چین با تقریباً ۹۰ میلیون تن بزرگترین تولیدکننده و پس از آن اروپا با ۵۸ میلیون تن قرار دارد. کل تولید سالانه محصولات مبتنی بر PU در منطقه آسیا و اقیانوسیه نزدیک به ۱۱.۵ میلیون تن بوده و پیش‌بینی شده است که در سال ۲۰۱۹ به بیش از ۱۵.۵ میلیون تن می رسد. PU به دلیل ماهیت متنوع خود مانند صرفه اقتصادی، صرفه‌جویی در انرژی و دوام، یکی از پرکاربردترین مواد پلیمری است. فوم‌های PU را می‌توان بر اساس چگالی به سه نوع طبقه‌بندی کرد: فوم انعطاف‌پذیر، نیمه‌انعطاف‌پذیر/نیمه‌سخت و سخت. به دلیل این تطبیق‌پذیری،PU  به طور گسترده برای کاربردهای متنوعی مانند مبلمان، دیوارهای عایق، سقف، پوشش‌ها، چسب‌ها و قطعات خودرو استفاده می‌شود. پلی‌یورتان همچنین مقادیر قابل توجهی ضایعات به اشکال مختلف تولید می‌کند که تنها ۲۹.۷٪ از آنها بازیافت می‌شوند، ۳۹.۵٪ از طریق فرآیندهای بازیابی انرژی، بازیابی می‌شوند. این در حالی است که متأسفانه دفن ضایعات در بسیاری از کشورها با ۳۰.۸٪ از کل ضایعات، اولین انتخاب است. تجزیه طبیعی آهسته مواد پلی‌یورتان و مدیریت ضعیف دفع آنها، هنگامی که این مواد پس از استفاده دور ریخته می‌شوند، خطر جدی برای آلودگی محیط زیست ایجاد می‌کند. به عنوان یک تخمین تقریبی، پلی‌یورتان حدود ۷.۷٪ از تقاضای جهانی پلاستیک را تشکیل می‌دهد، زیرا برای عایق‌بندی ساختمان، صنعت خودرو و فوم‌های عایق برای یخچال‌ها تولید می‌شود. به دنبال سیاست دستیابی به سناریوی بدون ضایعات برای پلاستیک و پلیمر به محل دفن ضایعات تا سال ۲۰۲۵، گنجاندن ترکیباتی مانند ضایعات فوم پلیمری به عنوان یک ماده بازیافتی و قابل استفاده مجدد در جایگزینی مقادیر مختلف سنگدانه‌ها یا ترکیبات ریزدانه، به دلیل ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی آنها، کاهش سایر مواد اولیه و صرفه‌جویی در انرژی و آب، در تولید مواد جدید بسیار مورد توجه است. به طور کلی، فرآیند احتراق می‌تواند اشتباه باشد که منجر به تولید گازهای سمی می‌شود که به اثر گلخانه‌ای کمک کرده و محیط زیست را آلوده می‌کند. 

روش های بازیافت پلی یورتان ها

بازیافت ضایعات PU می‌تواند توسط سه دسته اصلی بازیافت مکانیکی، بازیافت شیمیایی و بازیافت شیمیایی ترکیبی (Combined Chemolysis) انجام شود. بازیافت مکانیکی ضایعات فوم PU ساده، مقرون به صرفه، راحت و سازگار با محیط زیست است. دو روش مهم برای بازیافت ضایعات فوم PU عبارتند از بازیافت مکانیکی/فیزیکی و بازیافت شیمیایی. 

بازیافت مکانیکی پلی یورتان ها

یکی از موثرترین راه‌ها برای بازیافت فوم‌های PU، خرد کردن فوم‌های پلیمری و ادغام آنها در یک ماده جدید است. بازیافت مکانیکی مسیرهای بازیافت را برای استفاده مجدد از PU بدون تجزیه شیمیایی پوشش می‌دهد. بازیافت مکانیکی، ضایعات را به ذرات کوچک با قطر تا چند میلی‌متر به پودرهای ریز تبدیل می‌کند. صنعت اغلب از این ضایعات به عنوان پرکننده بی‌اثر یا به عنوان رقیق‌کننده برای پلی‌ال‌ها برای تولید ترکیب جدید PU استفاده می‌کند. 

بازیافت شیمیایی پلی یورتان ها

از سوی دیگر، بازیافت شیمیایی شامل گلیکولیز، هیدرولیز، آمینولیز و فرآیندهای ترموشیمیایی و تجزیه زیستی است. تخریب PU توسط تعدادی از واکنشگرها و کاتالیزورهای گلیکولیز انجام می‌شود که عموماً تحت شرایط مختلف بیان می‌شوند. در این نوع بازیافت، هدف بازیابی مواد اولیه خام، به ویژه تولید مونومرهای پلی‌ال بازیافتی با کیفیت بالا برای استفاده در پلیمر جدید با همان ماهیت است.

بازیافت شیمیایی ترکیبی پلی یورتان ها

بازیافت شیمیایی ضایعات فوم پلی یورتان ، محصولات نامطلوب متعددی تولید می‌کند که کنترل آنها دشوار است. جایگزینی، جداسازی و خالص‌سازی پلی‌ال تشکیل‌شده، فرآیندی بسیار پرهزینه و زمان‌بر است. فرآیند جدید نه تنها از یک عامل شیمیایی متفاوت استفاده می‌کند، بلکه شامل دو یا چند مرحله است که عملیات شیمیایی کاملاً متمایزی را با هم ترکیب می‌کنند. فرآیندهای بازیافت شیمیایی ترکیبی، پتانسیل رشد عظیمی برای کاربردهای صنعتی آینده دارند. روش‌های بازیافت شیمیایی ترکیبی شامل چندین مرحله هستند و شامل فرایند با عملیات شیمیایی مختلف مانند هیدروگلیکولیز، گلیکولیز-آمینولیز و آمینولیز-هیدرولیز می‌شوند. 

جمع بندی

در این مطالعه به بررسی دلیل توجه به بازیافت پلی یورتان ها و روش های بازیافت این مواد پرداخته شد. : بازیافت مکانیکی/فیزیکی و بازیافت شیمیایی دو روش اصلی بازیافت پلی یورتان ها هستند. روش بازیافت شیمیایی ترکیبی روش نوینی است که محققان مورد توجه قرار داده اند. در ادامه این سری از مقالات ارائه شده در وب سایت، به بررسی هر یک از روش های بازیافت ضایعات پلی یورتان و سازوکار این روش ها خواهیم پرداخت.