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【高分子循环再利用】获悉,11月27日,陶氏、捷豹路虎、安道拓宣布,在废旧聚氨酯座椅泡沫的闭环回收方面取得了重大技术突破,首次将其应用到新汽车座椅中,目前该产品含有20%的再生多元醇,未来还将继续提高比例。
图源:DOW
据悉,该废料首先来于捷豹路虎的二手车的聚氨酯座椅泡沫,经过陶氏 MobilityScience™ 材料创新后被重新加工成座椅泡沫,再由安道拓整合到座椅中。目前捷豹路虎正在其汽车座椅中全面使用这种材料,明年初在预生产车辆中大规模测试其使用情况。
据披露的数据来看,这种座椅在保持高性能的同时,二氧化碳当量排放量将减少一半,每个座椅可减少超过44公斤的二氧化碳排放,相当于可为近三千部智能手机充电。
聚氨酯化学循环
聚氨酯泡沫由于存在氨酯键、脲键等。可以通过醇解、胺解及水解过程,将聚氨酯分子中氨酯键及脲键断裂,分解成多元醇及芳香族多元胺、二氧化碳等,经过进一步分离提纯即可得到用于再聚合的高质量多元醇。
据了解,陶氏化学曾经推出一种胺解法化学回收工艺。该工艺包括两个步骤:用烷基醇胺和催化剂把废旧聚氨酯分解成高浓度分散状氨酯、脲、胺和多元醇;然后进行烷基化反应,去除回收物中的芳香族胺后,得到性能好、色泽较浅的多元醇。该法可回收多种聚氨酯泡沫,回收多元醇可用于多种聚氨酯材料。该公司还采用化学回收工艺从反应注射成型*(RIM)的制件获得回收多元醇,重新用于增强RIM制件中,用量可高达30%。
截至目前,涉及聚氨酯化学回收的企业还报告巴斯夫、科思创、德国蓝浦(Rampf)、三井化学、美国Edge Global Innovation等。
2024年4月,巴斯夫推出新一代软质聚氨酯泡沫,该材料可以100%回收,并用作新泡沫的原材料。据巴斯夫介绍,其工艺可以把泡沫回收转化为多元醇。
2024年5月,科思创宣布,与法国公司Ecomaison共同开发了用于回收报废聚氨酯床垫泡沫的进化概念,主要是利用其化学回收技术实现这一目标。通过这种先进的工艺,可以回收最初使用的两种原材料:多元醇以及甲苯二异氰酸酯(TDI)的一种前体——甲苯二胺 (TDA)。
2024年6月,德国蓝浦集团宣布,利用其化学升级回收技术,将未经分拣的聚氨酯生产废料制造气凝胶。该项目名为“PolymAEROcycle”。技术上通过糖酵解工艺从混合的聚氨酯废料中产生回收的多元醇,再合成聚氨酯基凝胶,然后对湿凝胶进行超临界干燥,得到气凝胶。
2024年9月,日本三井化学宣布一项新技术,该技术可对MR™聚氨酯眼镜片材料生产和加工过程中产生的碎屑和废镜片进行化学回收,以便将其重新用于制造MR™眼镜片材料。
2024年9月,美国Edge Global Innovation开发了一种将聚氨酯床垫泡沫转化为聚合物颗粒的工艺,可用于生产各种模塑产品,包括鞋底、手机壳或各种工业用途的橡胶垫圈。这些颗粒可以由高达75%的再生床垫泡沫组成。
图源:DOW
汽车座椅泡沫为何循环再利用难
聚氨酯泡沫化学回收技术方面,早在2024年7月,陶氏MobilityScience™团队就提出了回收聚氨酯座椅泡沫的RENUVA™回收计划,但之前是从报废床垫中通过化学回收来得到多元醇。与标准多元醇生产工艺相比,可减少 54% 的碳排放。
与床垫泡沫不同,汽车在设计时很少考虑在报废后拆卸和分离材料的难易程度,让报废汽车利于拆解和材料循环,也只是近年才提及,这里面不得不提欧盟去年出台的报废车辆法规推动因素。
去年7月13日,欧盟委员会通过了关于报废车辆(End-of-Life Vehicles,ELV)的法规提案 。新提案围绕汽车产品全生命周期的环境责任、经济责任、社会责任,对汽车的可回收设计、再生材料含量等内容提出了细化要求。该提案提出新车应包含至少25%的再生塑料(PCR),其中25%来自回收的报废汽车ELV,即新车中6.25%的塑料源自报废汽车。根据欧盟统计,目前一辆汽车中,塑料占汽车总重量的11%~16%不等。
经过修订后,法规将于 2025 年 7 月实施。2028年,制造商必须制定循环策略,2031年,上市车辆必须使用 25% 的再生塑料。
虽然欧盟测算,每辆新车的成本预计增加不到40欧元,但要达到这个标准却不容易,需要仔细考虑回收材料的使用给生产过程和市场带来的各种变量因素和潜在风险,这也给各大车企带来了巨大的压力。
雪上加霜的是,市面大量的二手车却是以往的存量车。过往的汽车设计中,经常使用一些难以分离的混合材料、固定方法和粘合剂,这为拆解、分类、化学回收各环节都带来了巨大的挑战。
然而,目前ELV法规中只提及再生塑料,不包含钢铁、铝、轮胎等。据悉,目前已有欧盟议员建议,将轮胎也纳入法规,因为废旧轮胎也可以通过化学循环(热解得到热解油和气、炭黑、钢丝等)得到循环再利用。
作为可持续发展计划的重要部分,陶氏继续在机械和化学回收方面加大投资,以推进其循环目标,其中包括到2030年每年将300万吨循环和可再生材料商业化。
循环可再生解决方案路径
为了获得稳定的来料,2024年7月,陶氏宣布与意大利汽车废料收集和回收公司Fiori Group签署了谅解备忘录。两家公司计划推出一项针对报废汽车零部件和材料的回收计划。此次合作将涉及分析汽车拆解过程及其对废物质量和回收适用性的影响。
除陶氏外,近年也有许多材料和化工企业加大了汽车循环材料项目投资,比如:
利安德巴赛尔宣布将在德国投资建设一个闭环回收中心,专注于汽车和白色家电零部件的回收利用。
科思创还与耐思特、北欧化工达成协议,开展一项将废弃轮胎通过化学回收制成高品质塑料,用于汽车应用的项目。
北欧化工和博禄推出两款应用于汽车行业的可持续聚合物产品,为两家公司的可持续发展再添新的一笔。这些产品包含高达70%的可回收材料。
韩国的SK化学、晓星高新材料以及韩泰轮胎,三方成功研发出了名为“iON”的电动汽车专用轮胎,这款轮胎使用了化学回收得到的“循环再生PET(聚酯)纤维轮胎帘线。
知名的印度研究公司MarketsandMarkets的数据显示,到2027年,包括塑料等汽车用回收材料的市场规模将在2022年的基础上增长约60%,将达到39亿美元。
虽然目前大众、梅赛德斯、宝马、福特、丰田、本田、日产等一系列汽车巨头都已经开始在汽车内外饰中开始使用PCR材料,但还未大规模使用。捷豹路虎的化学回收的座椅泡沫在业内尚属首次,这不但是汽车企业向循环经济迈出的重要一步,更代表着化学循环可以帮助汽车企业达到满足新法规和材料性能无损的双赢目标。
2024高分子材料循环再利用大会
12月20-21日 中国·宁波
高分子材料循环再利用是实现可持续发展和“碳中和”的重要手段,是解决日益严重的环境污染问题和石油资源短缺的重要方法,是万亿化工产业绿色转型的长足策略。
高分子材料实现循环再利用离不开产业链终端回收利用(化学回收、物理回收)和从源头出发的、利于循环再利用的动态分子结构设计(非共价、动态共价键)。然而目前,废弃高分子材料循环再利用的产业化最优路线(化学回收、物理回收)还未有定数,新技术、新方法、新工艺(热解、催化裂解、醇解、酶解、水解、氨解...)不断涌现,百舸争流的同时,诸多问题(效率低、能耗高、纯度低、成本高、供应链风险等)依然无法解决。
2024高分子材料循环再利用大会,立足当下高分子材料循环再利用行业现状,搭建产学研行业交流平台;聚焦塑料、纤维、橡胶、复合材料的先进回收技术、创新应用以及从源头上利于循环再利用的分子结构设计思路和研究进展;协同推进高校和企业的交流协作,探讨近年高分子材料循环再利用领域行业进展、创新性技术成果和未来新技术与新方向。
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