Пенополиуретан — один из наиболее распространенных материалов в мире.
Он относится к большой группе синтетических вспененных материалов на основе полиуретанов, или полимеров. В зависимости от способа производства вспененные ПУ могут иметь разные итоговые характеристики: эластичные и упругие материалы относятся к группе мягких ППУ (поролоны); прочные и относительно твердые, хрупкие относятся к жестким ППУ (пенопласты).
Пенополиуретан используется практически во всех сферах бытового и производственно-коммерческого применения, например: в качестве теплоизолирующего материала для трубопроводов; в автомобильной промышленности; в строительстве и ремонте зданий; для производства мебели, матрасов, текстиля; для различных упаковок и тары; в рекламной продукции; для изготовления губок, игрушек, сувениров и пр.
Так выглядит вспененный полиуретан (испытания ППУ в лабораторных условиях)
Миллионы тонн пенополиуретановой продукции ежегодно производится по всему миру, и значительная часть представляет собой одноразовые изделия. Потребление полимеров начало возрастать с начала 60-х годов ХХ века и его среднегодовое потребление на душу населения продолжает расти. Например, в России этот показатель составляет около 1 кг, в Японии — 4 кг, в Северной Америке — 5 кг.
Рост потребления ППУ неизбежно ведёт к увеличению его отходов. Так, в нашей стране сбор и утилизация полимеротходов не превышает 13%. В Европе на долю строительного мусора приходится около 30% отходов полиуретана, однако и это лишь две сотых от общей нагрузки ПУ на окружающую среду.
Технологии утилизации отходов ППУ
Тема утилизации выработанных полиуретанов на сегодняшний день крайне актуальна и связана с рядом таких вопросов, как: отсутствие инфраструктуры сбора, сортировки и обработки отходов; закрытие мусорных полигонов; увеличение стоимости вывоза отходов; квоты на переработку полимеров, устанавливаемые на федеральном уровне, и ряд других причин, связанных со сложностью обращения с данным типом отходов.
Среди основных технологических направлений по утилизации полимерных отходов можно выделить механический, химический и термический виды переработок. Выбор зависит от типа отхода (производственные или бытовые), от сложности процесса обработки, предполагаемого конечного потребления, стоимости сырья и удаленности производства.
Переработанные полимеры могут использоваться как в качестве сырья для изготовления того же вида продукции, из которого были переработаны, так и для производства аналогичных или менее ценных изделий.
Основная проблема переработки отходов пенополиуретана заключается в масштабах их образования, неоднородности состава отходных материалов и высокой степени загрязнения окружающей среды.
Слой теплоизоляции трубы ППУ ПЭ в разрезе
Механическая переработка
Рециклинг отходов полиуретанов при механическом способе переработки представляет собой процесс их глубоко измельчения до получения частиц не более 200 мкм и дальнейшее использование полученной полиуретановой крошки для производства изделий и материалов из вторичных ПУ. Готовая продукция отличается высокой прочностью, например, это могут быть половые покрытия, коврики для автомобилей, звукопоглощающие настилы, подлокотники и подголовники кресел и т.д. Как привило, перемалыванию подлежат обрезки и отходы производства и упаковки продукции, в т.ч. пищевой.
Химическая переработка
Технология переработки химическим способом подразумевает рекуперацию отходов ППУ, в ходе которой из их остатков добывают компоненты, пригодные для использования в смежных сферах. Среди применяемых химических методов переработки отходов ППУ можно выделить три группы:
- Разложение под воздействием органических растворителей. На выходе получаются дисперсные смеси, используемые в качестве компонентов лакокрасочной продукции.
- Гликолиз, или разложение полимерных молекул полиуретана под воздействием температуры более 180℃ в течение нескольких часов. На выходе получаются полиольные смеси, используемые как добавки к асфальтам, строительным смесям, лакокрасочной продукции. Эти добавки повышают устойчивость материалов к воздействию влаги, высоких и отрицательных температур.
- Пиролиз, т.е. разложение под воздействием температурного нагрева без доступа кислорода. Получаемые вещества (твердые, жидкие или газообразные) могут использоваться как сырье для химического или металлургического производства, а также в качестве топлива.
После заливки и отвердевания торцы изделий очищаются от излишков ППУ, которая в дальнейшем утилизируется как отходы полиуретановой пены незагрязненной
Термическая переработка
Бóльшая часть перерабатываемых полиуретановых отходов проходит утилизацию методом сжигания, чаще всего из-за нерентабельности химических и механических видов обработки. Теплоизоляционный слой отработанных предизолированных труб также проходит процесс сжигания ввиду того, что является трудноотделяемым видом отходов. Отходы ППУ в данном случае используются в качестве топлива — показатели выделяемой тепловой энергии не уступают коэффициенту энергоэффективности некоторых марок угля.
Так как ППУ сам по себе не поддерживает горение (он коксуется), то для его сжигания создаются специальные условия. Данный метод утилизации имеет и серьезные недостатки, ограничивающие использование отходов ППУ в качестве топлива — это токсичность выделяемого дыма при сжигании большого количества ПУ. В качестве дополнительных природоохранных мероприятий в котельных и печах устанавливается специальное оборудование для очищения выделяемых во внешнюю среду выбросов.
А что насчет тары из-под компонентов ППУ?
Вспененный полиуретан синтезируют путем смешивания двух исходных составляющих — полиола и изоцианата. Химическая опасность этих компонентов невысока и относится к 4-му классу опасности, то есть они являются малоопасными веществами. Оставшаяся тара относится к категории промышленных отходов, а потому к ее утилизации предъявляются специальные требования. Однако при смешении обоих компонентов внутри самой тары, они образуют полиуретановую пену, отходы которой относятся к 5-му классу опасности, т.е. практически не наносят вреда окружающей среде. К примеру, в эту категорию также попадают пищевые остатки, изделия из древесины, бумаги, керамики и пр.
Хранение компонентов пенополиуретана (полиол и изоцианат) в таре
В заключение
Несмотря на существующие способы утилизации полимерных отходов, в большинстве стран самым распространенным путем их переработки является захоронение, что несет в себе проблему загрязнения окружающей среды, потерю вторичного сырья и потенциальной энергии от перерабатываемых материалов.
Тем не менее процент обработки отходов полимеров с получением вторсырья для производства изделий, материалов и энергоресурсов ежегодно возрастает. В первую очередь этому способствует законодательная инициатива и снижение себестоимости переработки.
Последующая утилизация выработанных пенополиуретанов и других видов отходов также положительно влияет и на экономию первичных природных ресурсов.
Также будет интересно:
- Пенополиуретан. Топ-5 заблуждений и мифов;
- Почему КЗС для труб в ППУ изоляции — лучший способ заделки стыков? (в статье уделяем внимание удобству использования пенопакета ППУ).
