丹麥研發回收泡沫床墊新技術 有望解決污染問題

【2024年08月27日訊】(大紀元專題部記者吳瑞昌編譯報導)全球聚氨酯泡沫的使用量不斷攀升,但這些泡沫製成的床墊、海綿等商品在報廢時,往往選擇掩埋或焚燒,造成嚴重的環境污染。現在,丹麥科學家找到了更好、更經濟的方法,對聚氨酯泡沫進行回收再利用,有望解決污染問題。

聚氨酯(PUR)是一種用途廣泛的聚合物材料(長鏈分子),其主要成分是「多元醇」和「異氰酸酯」化學合成後的塑膠材料,它可以做成低速輪胎、床墊、海綿、風力渦輪機葉片、電纜等。據統計,全球聚氨酯產量在2022年接近2,600萬噸,預計到2030年會達到3,130萬噸。

傳統的PUR回收方法效率低下,主要在於PUR是熱固性材料,無法透過常規的加熱或重塑再利用,大多只能透過機械粉碎、加入異氰酸酯進行黏合回收,但回收方法效果十分有限,最終不可避免地只能掩埋或焚燒處理。

另外,大多數化學PUR回收工作都以軟質PUR的解聚為目標,其原因是多數的商業軟質PUR泡綿產品,是基於不同異氰酸酯和多元醇組成的共聚物,但分離這些產品容易產生有毒的物質。

這次,擁有近百年歷史的丹麥奧爾胡斯大學(Aarhus University, AU)的研究人員透過一種「酸解工藝」的新方法,將軟質聚氨酯泡綿進行有效分離,變成可重複利用的原材料。這項研究成果於6月底發表在《綠色化學》期刊上。

研究人員採用的「酸解工藝」關鍵在於琥珀酸,琥珀酸被用於解聚劑(分解聚合物)。因為琥珀酸能夠有效地將軟質PUR泡沫分解成甲苯二胺琥珀醯亞胺,並通過水解或釕(Ru)金屬催化氫化,最終得到二苯胺(TDA)和多元醇。

這兩種物質都可以被用於生產新的PUR材料,而二苯胺可以重新生產新的異氰酸酯,整個過程對於回收十分有利。

他們選用琥珀酸的原因還在於它是一種天然、易取得的酸,常用於食品添加劑或塑膠製造,還可以作為某些可生物降解聚合物的物質,且被證明無需其它化學物品也能與PUR進行反應。

實驗過程中,他們先是將酸解軟質PUR泡沫浸泡在琥珀酸環境中,使其能夠輕鬆將裡面的多元醇分離出來。之後再利用氫氧化鈉水溶液進行鹼解,獲得二苯胺相關物質,且過程中釋放出許多無毒的二氧化碳。

這種方法產生多元醇和二苯胺的回收率高達83%,可與商業使用化學劑進行黏合回收效果相媲美。

另外,研究人員還嘗試把該技術應用於硬質聚氨酯泡沫,去驗證這種方法是否能夠擴展到其它種類的聚氨酯。實驗結果顯示,效果要比軟質PUR泡沫回收率差,僅可以收回一部分的原材料,不過初步結果表明該方法具有潛力,只需要做進一步改進。

硬質聚氨酯泡沫是一種分子複雜且難以回收的物質,占整個聚氨酯市場的25%,常用於冰箱、房屋以及住宅區熱水鋼管周圍的隔熱材料上。

奧爾胡斯大學跨學科奈米科學中心(iNANO)助理教授斯特凡‧科维斯特‧克里斯滕森(Steffan Kvist Kristensen)對該校的新聞室表示,該方法很容易擴大規模,但仍需進一步研究以處理來自消費者的PUR廢料。但要進入循環經濟中,仍有很長的一段路要走。

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