پلییورتانها: از آغاز تا امروز
برگردان و گردآوری: گلرخ فرد ذوالفقاری
پلییورتانها (PU) در دهه 1930 توسط پروفسور اتو بایر (1902-1982) اختراع شدند. انواع مختلفی از پلییورتانها وجود دارد که ظاهر و کاربرد بسیار متفاوتی با یکدیگر دارند. آنها در محصولات متنوعی از پوششها و چسبها گرفته تا زیره کفش، تشکها، عایقها و … استفاده میشوند. با این حال، شیمیپایه هر نوع اساساً یکسان است. استفاده گسترده از پلییورتانها اولین بار در طول جنگ جهانی دوم مشاهده شد، زمانی که آنها به عنوان جایگزینی برای لاستیک مورد استفاده قرار گرفتند، که در آن زمان گران و سخت به دست میآمد. در طول جنگ، کاربردهای دیگری از این ماده توسعه یافت که عمدتاً شامل پوششهایی از انواع مختلف، از پوششهای هواپیما گرفته تا لباسهای مقاوم بود. در دهه 1950، پلییورتانها در چسبها، لاستیکها و فومهای سفت و سخت و در اواخر همان دهه، فومهای انعطاف پذیر مشابه فومهای امروزی مورد استفاده قرار گرفتند. دهههای بعدی شاهد پیشرفتهای بیشتری بودیم و امروزه ما در همه جنبههای زندگی روزمره خود با کاربردهای پلییورتان احاطه شدهایم. در حالی که پلییورتان محصولی است که اکثر مردم زیاد با آن آشنا نیستند، زیرا به طور کلی در پشت پوششها یا سطوح ساخته شده از مواد دیگر “پنهان” میشوند، و گاها تصور زندگی بدون پلییورتانها دشوار به نظر میرسد.
پلییورتانها بسپارهایی هستند که از ترکیب دی ایزوسیاناتها (TDI و MDI) و پلی الها ساخته میشوند. به معنای واقعی کلمه صدها نوع مختلف پلییورتان وجود دارد و هر کدام به روشی متفاوت ساخته میشوند.
رایج ترین کاربرد پلییورتان به صورت فومهای جامد است که در مرحله بسپارش نیاز به حضور گاز یا عامل دمنده دارد. به عنوان مثال در دو نوع فوم سخت و نرم ماده دمنده متفاوت تاثیرات و خواص گوناگونی را به وجود میاورد.
- دی اکسید کربن به عنوان یک عامل دمنده برای ایجاد نرمی و راحتی فوم تشک یا مبل استفاده میشود. هرچه بیشتر از ماده دمنده استفاده شود، فوم حاصل نرمتر میشود.
- در فومهای سخت، گازی مانند پنتان در سلولهای بسته فوم “به دام افتاده” میشود و عایق با ظرفیتهای مختلفی را به وجود میآورد.
اندازه بازار جهانی پلییورتان در سال 2022 80 میلیارد دلار برآورد شد و پیش بینی میشود تا سال 2032 از حدود 118.99 میلیارد دلار فراتر رود و در دوره پیش بینی 2023 تا 2032 با CAGR 4.10 درصد رشد خواهد کرد. بازار پلییورتان آسیا و اقیانوسیه 27.9 میلیارد در سال 2022 محاسبه شد. که بزرگترین بازار منطقهای پیشرو برای پلییورتان در سال 2022 بود.
سیر زمانی گسترش و تولید پلییورتان
1937 کشف شیمیپایه پلییورتان توسط دکتر اتو بایر
1940 ورود فوم سخت برای اولین بار در صنعت هوایی
1941 استفاده به عنوان چسب بین لاستیک، فلز و شیشه
1948 کاربرد به عنوان عایق در بشکه نگهداری مایعات
1949 لاستیک پلییورتان پخت شده
1953 تولید زیره کفش پلییورتان
1954 بالشتکهای تولید شده از فوم پلییورتان
1958 معرفی الیاف spandex برای پوشاک
1959 طراحی لباسهای فضانوردان با پوشش پلییورتان توسط ناسا برای ماموریت عطارد
1966 تولید رویه یکپارچه برای کناره و کف کفش
1967 نمایش خودروی تمام پلاستیکی K67، با فضای داخلی پلییورتان در آلمان
1969 افزایش ایمنی سپر خودرو با پلییورتان
1970 جایگزین چوب در کاربردهای ارتوپدی و پزشکی
1972 کابرد به عنوان پوشش، بر روی مسیر مسابقات در استادیوم المپیک مونیخ
1973 لاستیک پلییورتان گرمانرم برای اسکیتهای غلتکی
1977 اختراع بالههای پلییورتان Forcefin برای غواصی توسط باب ایوانز
1979 پلییورتان پاششی به عنوان عایق ساختمان
1980 ساندویچ پانلهای پایه پلییورتان
1981 تختههای موج سواری از پلییورتان
1985 فوم جاذب انرژی برای ایمنی سرنشینان در خودروها
1990 مواد پلی یورتانی در ورزش پرطرفدار فوتبال
1990 قاب پنجره های عایق شده از پلی یورتان در ساختمان های آلمان
1991 تشک تجاری مموری فوم پلییورتان در ایالات متحده امریکا
1992 پرواز شاتل فضایی اندیور ناسا، این شاتل از پلییورتان برای محافظت مخازن سوخت خارجی استفاده میکرد.
1993 تولید شلنگهای پزشکی دیواره نازک از پلی یورتان
1995 لاستیک دوچرخه حاوی مواد پلییورتان برای افزایش عملکرد
2001 روکش های لاستیکی پلی یورتانی برای تایرهای خودرو
2003 تولید فومهای پلییورتان فاقد HCFC در اتحادیه اروپا
2004 تایید استفاده از پلی یورتان ها در قلب مصنوعی Syncardia، پس از 10 سال کارآزمایی بالینی
2007 استفاده از فومهای پرشده در بستر بالاست خطوط ریلی به منظور کاهش آلودگی صوتی و الزامات نگهداری
2008 مایوهای 100 درصد پلییورتانی برای افزایش سرعت شناگران در سطح یک جهانی
2008 سنگ فرش های متخلخل Elastopave
2009 پوشش خودپخت شونده برای خودروها با قابلیت ترمیم خراش روی سطوح
2010 قطعات سبک وزن پلی یورتانی در اولین هواپیمای خورشیدی که در سراسر جهان پرواز کرد
2011 استفاده از بلوکهای ایمنی پلییورتانی در پیستهای برتر فرمول یک
2011 فوم های پلییورتان سبک و عایق با کارایی بالا برای خودروهای الکتریکی
2011 استفاده از ماده دمنده دی اکسید کربن برای تولید فوم پلییورتان در آلمان
2011 پرواز ربات “پرنده هوشمند” با شبیه سازی حرکت پرنده ساخته شده از پلییورتان و الیاف شیشه
2011 عرضه “کاور هوشمند” پلییورتانی برای iPad 2 توسط اپل
2020 توسعه پوششهای ضد ویروسی پلییورتان برای کاربردهای پزشکی
2022 تولید فیلم بیرنگ RODIM از پلییورتان برای محافظت چند وجهی و طولانی مدت از رنگ خودرو
2023 پلییورتان گرمانرم مایع (LTPU) برای صنعت کفش
در ایران اما حوالی سال (1976 میلادی) ۱۳۵۵، شرکتهای تولیدی پلییورتان ایران و سیستمهای یورتان آغاز به فعالیت کردند.
همان گونه که مشاهده شد پلییورتان از سال 1937 راه طولانی را پیموده است. محققان به بهبود این ماده ادامه میدهند تا تولید آن را آسانتر، ارزانتر و سازگارتر با محیط زیست کنند. آینده با پلییورتان مطمئنا سبزتر به نظر میرسد.
پلییورتانها تقریباً در همه جای زندگی مدرن یافت میشوند. صندلی که روی آن نشستهاید، تختی که بر روی آن میخوابید، خانهای که در آن زندگی میکنید، ماشینی که با آن رانندگی میکنید. همه اینها، بهعلاوه موارد بیشمار دیگری که استفاده میکنید حاوی پلییورتان هستند. در اینجا برخی از کاربردهای رایج پلییورتانها را بررسی میکنیم.
عایق بندی ساختمان
ساختمانها در حال حاضر بخش بزرگی از انرژی را که به آنها میدهیم را هدر میدهند. این انرژی به جای خانههای ما، زمین را گرم میکند، پول را هدر میدهد و وابستگی ما به تامین انرژی خارجی را افزایش میدهد. برای مثال، حدود 160 میلیون ساختمان در اروپا، بیش از 40 درصد مصرف انرژی اتحادیه اروپا و 36 درصد از انتشار CO2 را تشکیل میدهند. بنابراین یافتن راههایی برای کاهش ردپای کربن ساختمانها بسیار حیاتیتر است.
مهمترین کاربرد پلییورتانها در ساختمانها عایق کاری است. پلییورتانها به عنوان روشی مقرون به صرفه، بادوام و ایمن برای کاهش انتشار کربن که منجر به گرم شدن کره زمین میشود، در نظر گرفته میشوند. پلییورتانها میتوانند به طور چشمگیری اتلاف حرارت را در خانهها و ادارات در هوای سرد کاهش دهند. در طول تابستان، آنها نقش مهمیدر خنک نگه داشتن ساختمانها دارند، به این معنی که تهویه مطبوع کمتر مورد نیاز است.
در عمل، عایق خوب به معنای حفظ دمای داخل و مانعی برای ورود دمای بیرون است. در اتحادیه اروپا، بیش از 40 درصد انرژی مبتنی بر سوخت فسیلی، و در نتیجه انتشار CO2، با گرمایش و سرمایش ساختمانها مرتبط است. کاربرد گستردهتر فناوری موجود مبتنی بر فوم پلییورتان سخت در سراسر اتحادیه اروپا، انتشار کلی CO2 را تا 10 درصد کاهش میدهد.
ساختمانها عمر طولانی تری دارند و به دلیل دوام پلییورتانها نیاز به نگهداری کمتری دارند. در مقایسه با سایر اشکال عایق، فومهای پلییورتان از نظر فضا بسیار کارآمدتر هستند و به معماران و طراحان اجازه میدهند تا از فضاهای داخلی به حداکثر استفاده کنند. پانلهای عایق صلب ساخته شده از پلییورتانها سبک اما محکم، مقاوم در برابر رطوبت و با نصب آسان هستند.
از آنجایی که حدود 97 درصد از حجم فوم پلییورتان گاز به دام افتاده است، عایق پلییورتان بسیار سبک وزن است. بسته به نوع روکشها و ضخامت، پلییورتان میتواند رسانایی حرارتی کمتر از 0.022 W/mK تا 0.028 W/mK داشته باشد. عایق پلییورتان سبک اما قوی است. حتی در چگالی کم، پلییورتان خواص مکانیکی مانند تنش فشاری، مقاومت فشاری و خزش را به خوبی حفظ میکند.
پلییورتان به دلیل رسانایی حرارتی کم خود میتواند نازکتر باشد و همچنان عایق بهتری داشته باشد. به دلیل ساختار سلول بسته، عایق پلییورتان سخت به سختی تحت تأثیر آب یا رطوبت قرار میگیرد. فوم سخت پلییورتان دارای عمر مفید 50 سال و بیشتر است و به دلیل ساختار سلول بسته و توانایی مقاومت در برابر ضربههای خارجی مانند ورود رطوبت یا حرکت هوا، رسانایی بسیار پایین خود را در طول زمان حفظ میکند. صفحات عایق ساخته شده از فوم پلییورتان سفت و سخت در اکثر موارد در برابر مواد شیمیایی مورد استفاده در صنعت ساختمان مقاوم هستند.
عایق بندی سیستمهای سرمایشی
فوم سخت پلییورتان مادهای عایق است که بیشترین استفاده را در سرتاسر دنیا برای یخچال و فریزر دارد. بازده عایق فومهای پلییورتان یک ویژگی کلیدی برای حفظ دمای پایین مواد غذایی در طول کارکرد و ذخیرهسازی است. بدون یخچال عایق پلییورتان، تقریباً 50 درصد از مواد غذایی جهان پوسیده میشوند و به شدت بر زندگی روزمره و تجارت مرتبط با مواد غذایی تأثیر میگذارند.
پلییورتانها برای عایق کاری دستگاههای برودتی ایدهآل هستند و دارای مزایای عمدهای هستند که عبارتند از:
- عایقهای عالی و ایمن
- ساختاری قوی به لطف سختی فوم و چسبندگی به پوستههای خارجی (پلاستیک و فلز)
- مقرون به صرفه ترین راهحل تولید، با چندین عملیات ترکیب شده در یک مرحله
- بسیار سبک، بنابراین هزینههای حمل و نقل را کاهش میدهد
این بدان معناست که استانداردهای انرژی سختگیرانهتری را میتوان رعایت کرد و از طریق کاهش هزینه قبوض و کاهش مصرف انرژی، منافعی برای مصرف کننده به همراه داشت. همانطور که در زیر نشان داده شده است، طرحهای بهرهوری انرژی اتحادیه اروپا از سال 1990 به صرفه جویی قابل توجهی در انرژی منجر شده است.
مصرف انرژی کمتر به دلیل استفاده از پلییورتان
حتی در صورت استفاده از مقادیر کمیاز مواد، رسانایی حرارتی کم پلییورتانها باعث عایق بندی عالی میشود و فضای مفید زیادی برای مصرف کننده باقی میگذارد. علاوه بر این فومهای سفت و سخت پلییورتان عمر مفید بالایی دارند. یخچالها میتوانند تا 30 درصد از کل برق خانگی را مصرف کنند، بنابراین بهرهوری انرژی تفاوت واقعی ایجاد میکند. به دلیل معرفی پلییورتانها به یخچالها، مدلهایی که امروزه A++ نام گذاری شده اند 60 درصد کارآمدتر از یخچالهای 15 سال پیش هستند.
نمودار روبرو نشان میدهد که چه میزان انرژی در خانوادههای اروپایی با استفاده از پلییورتانها صرفه جویی شده است:
مبلمان و تخت خواب
بیشترین کاربرد پلییورتان با حدود 67 درصد از کل پلییورتان در تولید فوم است. فومهای پلییورتان انعطاف پذیر و نرم در تمامی خانهها و ادارات برای کمک به راحتی زندگی مورد استفاده قرار میگیرند. فومهای پلییورتان یک ماده پرکننده عالی و ایمن برای تشکهای نشیمن و تختها هستند.
تطبیق پذیری آنها به طراحان این امکان را میدهد که از تمام ایدههای خود در هنگام ایجاد محصولات جدید استفاده کنند. قابلیت انعطاف پذیری بالا و نیز مقاومت بسیار فوم نرم پلییورتان در مقابل عوامل کششی و ارتجاعی از مزایای این محصول هستند.
در فومهای پلییورتانی سلول باز، ساختار سلولهای درون ماتریس پلییورتان باز بوده و با یکدیگر ارتباط دارند به گونهای که در هنگام اعمال فشار بر این نوع فوم، هوای موجود در درون سلولها جابجا شده و این خاصیت موجب انعطاف پذیری و نرمیفوم پلییورتان میگردد. پس از برداشته شدن فشار از روی فوم دوباره از طریق مجاری باز سلولی هوا به درون فوم بازگشته و فوم به حالت قبل از اعمال فشار خود باز میگردد.
کفش
کفشهای خوب باید راحت، ماندگار و متناسب با هدف باشند. پلییورتانها به طراحان اجازه میدهد تا تمام این اهداف را برآورده سازند. پلییورتانها سبک اما بسیار مقاوم در برابر سایش، با خواص مکانیکی عالی در دراز مدت، برای زیره کفشها مناسب هستند. در بخش کفش، پلییورتانها در طیف گستردهای از انواع کفش یافت میشوند. اگرچه بیشتر برای کفشهای ورزشی و کوهنوردی شناخته میشدند، اما به طور گسترده برای زیرههای کفشهای روزانه و مد نیز استفاده میشوند. سیستمهای پلییورتان با چگالی کم تا زیاد برای کفههای میانی و بیرونی کفش مورد استفاده قرار میگیرد.
طول عمر مصرفی کفش
مردم اغلب پوشیدن کفشها را صرفاً به این دلیل که از مد افتادهاند یا دیگر کیفیت اولیه خود را ندارند کنار میگذارند ، اما دوام پلییورتانها تضمین میکند که کفشهای حاوی این ماده ارزش قابل توجهی دارند.
کاربردهای خودرویی
پلییورتانها به طور گسترده در قطعات خودرو استفاده میشوند و مزایایی از نظر راحتی، حفاظت و صرفه جویی در انرژی ارائه میدهند. فومهای پلی یورتان را میتوان در صندلیها، تکیهگاهها و تکیهگاههای سر بیشتر خودروها یافت، جایی که خاصیت برگشت پذیری و نرمیآنها به کاهش خستگی و استرس اغلب همراه با رانندگی کمک میکند. دوام و وزن سبک آنها، همراه با استحکام آنها، آنها را نه تنها برای اهداف تشکها، بلکه در داخل بدنه خودروها نیز ایده آل میکند، جایی که خاصیت عایق بودن آنها در برابر گرما و صدای موتور محافظت میکند. از آنجایی که پلییورتانها بسیار قوی و سبک هستند، استفاده از آنها به این معنی است که وزن کلی خودروها کاهش مییابد و در نتیجه راندمان سوخت بیشتر و عملکرد زیست محیطی بهبود مییابد.
پوششها و چسبها
بسیاری از پوششهای مدرن، چه برای وسایل نقلیه و کابلها، کف و دیوارها، یا پلها و جادهها، حاوی پلییورتانها هستند که به طور ایمن و مؤثر از سطوح در معرض عوامل و اشکال مختلف آلودگی محافظت میکنند تا ظاهر بهتری داشته باشند و عمر بیشتری داشته باشند. دوام، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر آب و هوا پلییورتانها، را برای پوشش انواع سطوح مناسب میکند. کاربردهای آن از سازههای بتنی مانند پلها و سازههای بزرگراه تا واگنهای فولادی و مبلمان چوبی را شامل میشود.
پلییورتانها به قدری همه کاره هستند که به شکل چسبهایی نیز در دسترس هستند که میتوانند به طور ایمن مواد کاملاً متفاوتی مانند چوب، لاستیک، مقوا یا شیشه را به هم متصل کنند. پروژههای ساختمانی از چسبهای پلییورتان بهره میبرند. یا حتی تولیدکنندگان بسته بندی و تولیدکنندگان مبلمان که هر دو نیاز به انعطاف پذیری و استحکام در محصولات خود دارند، اغلب به چسبهای پلییورتان متکی هستند.
پلییورتانها در تولید کاربردهای جدید از مواد دور ریخته شده و بازیافتی هم مفید هستند. به عنوان مثال، لاستیکهای وسایل نقلیه که به پایان عمر مصرفی خود رسیدند را میتوان به کمک چسب پلییورتان به بستر زمینهای بازی کودکان، مسیرهای ورزشی یا سطوح استادیومهای ورزشی تبدیل کرد. کیفیت اتصال با پلییورتان فرصتهای جدیدی را برای ترکیب انواع مختلف مواد ایجاد کرده است. از کاربردهای آن میتوان به تختههای با کیفیت برای ساخت کمد، سطوح کار و کفپوش آشپزخانه اشاره کرد. چنین پیشرفتهای بازیافتی به حفظ منابع طبیعی زمین کمک میکند.
سایر کاربردها: لاستیکها
لاستیکهای پلییورتان در طیف وسیعی از کاربردها، اساساً در زمینه مهندسی، که در آن به خواص دوام، مقاومت در برابر سایش و مقاومت شیمیایی و روغن نیاز است، استفاده میشوند. کاربردها شامل غلتکها و تسمهها برای حمل مواد معدنی در عملیات استخراج، چرخ دستیهای بیمارستانی، غلتکها برای فرآیندهای چاپ و شلنگها، و سایر قطعات در کاربردهای خودرو و … است.
درزگیرها
درزگیرها از ورود یا خروج مایعات و گرما از شکافها جلوگیری میکنند. پلییورتانها سخت هستند و میتوانند در شرایط سخت آب و هوایی برای محافظت از پنجرهها استفاده شوند. درزگیرها به کاهش اتلاف گرما، کاهش انرژی و رد پای کربن کمک میکنند. سایر کاربردها مانند درزهای انبساط بتن در بخش ساخت و ساز و آب بندی واشر در بخش خودرو میباشد. درزگیرها همچنین در تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی برای جلوگیری از ورود رطوبت به اجزایی مانند اتصالات استفاده میشوند.
بسته بندی
فومهای پلییورتان انعطاف پذیر دارای ویژگی جذب ضربه عالی هستند که آنها را برای بسته بندی محصولات ظریف مانند تجهیزات الکترونیکی یا برخی از مواد غذایی ایده آل میکند. دانستن اینکه یک محصول در شرایط مطلوب به مقصد میرسد به تولید کنندگان و خرده فروشان آرامش خاطر میدهد.
صنعت پلییورتان به بالاترین سطح ایمنی آتش سوزی متعهد است
صنعت پلییورتان به طور فعال به ایمنی آتش سوزی کمک میکند: اولاً، اطمینان حاصل میکند که محلولهای مبتنی بر پلییورتان با مقررات آتش نشانی اروپایی و ملی مطابقت دارند. علاوه بر این، شرکتهای داخل این صنعت سخت کار میکنند تا عملکرد محصولات خود را بهبود بخشند.
پلییورتانها اغلب بخشی از محصولات و عناصر ساختمانی هستند که به طور خاص برای افزایش ایمنی در برابر آتش طراحی شدهاند، زیرا میتوان آنها را از نظر شیمیایی اصلاح کرد تا عملکرد آتش سوزی خود را بهبود بخشد . در نتیجه، پلییورتانها میتوانند حتی سختترین استانداردها را برآورده کنند. پانلهای دیوار و سقف مقاوم در برابر آتش یا پوششهای محافظ تنها نمونههایی از بالاترین عملکرد و ایمنترین نوآوریهایی هستند که به این صنعت ارائه میکند.
پلییورتانها و پایداری
منابع زمین محدود است و لازم است که ما فقط آنچه را که نیاز داریم استفاده کنیم و سهم خود را برای محافظت از آنچه برای نسلهای آینده باقی مانده است انجام دهیم. پلییورتانها نقش مهمیدر حفظ منابع طبیعی سیاره ما دارند. پوششهای پلییورتان دوام را تضمین میکنند که طول عمر بسیاری از محصولات فراتر از آنچه که بدون پوشش باشند میرسد. پلییورتانها به صرفه جویی پایدار در انرژی کمک میکنند. آنها به معماران کمک میکنند تا ساختمانها را بهتر عایق بندی کنند که مصرف گاز، نفت و برق را کاهش میدهد، که برای گرم کردن و خنک کردن ساختمانها مورد نیاز است. به لطف پلییورتان، تولیدکنندگان خودرو میتوانند وسایل نقلیه خود را جذاب تر طراحی کنند و قابهای سبک تری بسازند که در مصرف سوخت و انتشار گازهای گلخانه ای صرفه جویی میکنند. علاوه بر این، فومهای پلییورتان مورد استفاده برای عایق بندی یخچالها به این معنی است که مواد غذایی طولانی تر نگهداری میشوند و از هدر رفتن آنها جلوگیری میکنند. علاوه بر صرفه جویی در انرژی و حفاظت از منابع ارزشمند، در حال حاضر تمرکز بیشتری روی اینکه محصولات پلییورتان پس از پایان عمر طبیعی خود به سادگی دور ریخته نمیشوند، وجود دارد. از آنجایی که پلییورتانها بسپارهایی مبتنی بر پتروشیمی هستند ، مهم است که در صورت امکان آنها را بازیافت کنیم تا مواد اولیه گرانبها هدر نرود.
بسته به نوع پلییورتان گزینههای مختلف بازیافت از جمله بازیافت مکانیکی و شیمیایی وجود دارد. تفاوت بین این دو این است که بازیافت شیمیایی از اصل تخریب پیروی میکند به این معنی که ضایعات پلییورتان به مواد اولیه اولیه آن وابسپارش میشوند. بازیافت مکانیکی به عنوان یک روشی است که برای چندین دهه وجود دارد. زنجیره تامین فوم پلییورتان در دهههای گذشته تلاش زیادی برای بهبود کارایی منابع خود در مرحله تولید انجام داده است. پردازش مکانیکی با یا بدون افزودن چسباننده سادهترین و اساسی ترین راه برای بازیافت پلییورتان است. امروزه تقریباً تمام ضایعات تولید و تبدیل فوم پلییورتان توسط فوم سازها برای تولید فوم چسبانده شده پلییورتان مورد استفاده در محصولات مختلف به فروش میرسند. بازیافت شیمیایی که به عنوان بازیافت پیشرفته نیز شناخته میشود، شامل هر نوع فناوری پردازش مجدد با استفاده از عوامل شیمیایی یا فرآیندهایی است که مستقیماً بر فرمولاسیون بسپار تاثیر میگذارد. در این فرآیند فوم پلییورتان به مواد اولیه شیمیایی، یعنی پلی الها و دی ایزوسیاناتها تجزیه میشود. دو فناوری در بازیافت شیمیایی وجود دارد. اولین مورد شیمیکافت است که بسته به معرفهای شیمیایی مورد استفاده به زیر شاخههای مختلفی مانند اسید کافت، آب کافت، آمین کافت یا الکل تقسیم میشود. امروزه میتوان بخش پلیالهای فوم پلییورتان را با این فناوری بازیافت کرد و تحقیقاتی برای بازیافت دی ایزوسیاناتها در حال انجام است. فناوری دوم بازیافت گرماشیمیایی است که در آن مواد در روغن و گاز به سطح مولکولی باز میگردند که میتواند به عنوان مواد اولیه جدید برای صنعت پتروشیمیمورد استفاده قرار گیرد. با استفاده از به اصطلاح “رویکرد پایداری جرم”، تا صد در صد از پلی الها و ایزوسیاناتهای مبتنی بر زیست پایه یا بازیافتی میتوانند در فرمولاسیون فوم در آینده استفاده شوند.
یکی از فناوریهایی که بیشتر برای بازیافت فوم پلییورتان سخت استفاده میشود، تجزیه زیستی است. این فناوری با تجزیه مواد آلی توسط موجودات زنده یا آنزیمها است. که منجر به کوتاه شدن زنجیرههای بسپاری و حذف برخی از زنجیرههای آن میشود. که منجر به کاهش وزن مولکولی آن میشود و در شرایط مساعد حتی میتواند منجر به کانی سازی mineralization کامل مواد تخریب شده شود. با این حال، تخریب کامل بسپارهای بزرگتر معمولاً به همکاری چندین موجود مختلف نیاز دارد. این میتواند شامل چند مرحله باشد: تجزیه بسپار به تکپار، کاهش آنها به ترکیبات ساده تر و تجزیه نهایی به دی اکسید کربن، آب و متان.
پلییورتان با پایه زیستی نیز به طور گستردهای به عنوان یک عامل سازگار با محیط زیست استفاده میشود. در این صورت اجزای تشکیل دهنده پلییورتانها از مواد زیستی مانند روغنهای گیاهی ساخته میشود.
طبق برخی برآوردها ، سالانه حدود 40 میلیون تشک در اروپا به مرحله پایان عمر مصرفی میرسد. برای مثال، اگر همه آنها روی هم چیده شوند، ارتفاع آن برابر با 904 قله اورست است. مرحله پایان عمر برای پلییورتان سفت و سخت مورد استفاده در بخش ساخت و ساز نیز حیاتی است. این صنعت را وادار میکند تا با دنیای دانشگاهی و قانونگذاران برای نوآوری و ایجاد فرصتهای جدید در مدیریت زبالههای ساختمانی و تخریب همکاری کند.
چرخشی بودن پلییورتانها
اتحادیه اروپا در حال گذار به یک اقتصاد چرخشی در توافق سبز اروپا است. قرارداد سبز اروپا تأثیر بیسابقهای بر تمام صنایع در سراسر اروپا و جهان، به ویژه در بخش پلییورتان خواهد داشت. تا سال 2050، هدف اتحادیه اروپا تبدیل شدن به یک اقتصاد پایدار و بی تاثیر بر محیط زیست است، در حالی که در حال حاضر انتشار گازهای گلخانهای را تا سال 2030 تا 55 درصد کاهش میدهد. قرارداد سبز اروپا شامل اقداماتی میشود که صنعت پلییورتان را به یک اقتصاد پاک و چرخشی هدایت میکند. چالش بعدی این است که چگونه قرارداد سبز را به واقعیت تبدیل کرد. این یک تعهد بزرگ است و خواص ذاتی پلییورتانها راه حلهای پایداری برای رفع بسیاری از چالشهای قرارداد سبز ارائه میدهد. یکی از جنبههای مهم قرارداد سبز حرکت از یک مدل خطی به سمت اقتصاد چرخشی است. اقتصاد چرخشی مدلی از تولید و مصرف است که شامل به اشتراکگذاری، استفاده مجدد، تعمیر، نوسازی و بازیافت مواد و محصولات موجود تا حد امکان میباشد. به این ترتیب چرخه عمر محصولات افزایش مییابد. برای تحقق این قرارداد تا سال 2050، صنعت پلییورتان مجموعه ای از ابتکارات از جمله استفاده از منابع بازیافتی و توسعه فناوریهای بازیافت را برای به حداقل رساندن ضایعات و کاهش انتشار CO 2 راه اندازی کرده است.
شاید جالب باشد نگاهی به برخی از حقایق در مورد پلییورتانها بیاندازیم:
- 1 کیلوگرم سیستم PU، 3.5 کیلوگرم CO2 تولید میکند، اما 350 کیلوگرم انتشار گازهای گلخانه ای را در طول عمر 50 ساله کاهش میدهد.
- عایق پلییورتان با ضخامت 1.6 سانتی متر، همان راندمان عایق کاری دیوار بتنی با ضخامت 1.34 متر را دارد!
- به لطف معرفی پلییورتانها به یخچالها، مدلهایی که امروزه A++ نام گذاری شده اند 60 درصد کارآمدتر از یخچالهای 15 سال پیش هستند.
- از سال 1995، تمام فومهای پلییورتان در اتحادیه اروپا فاقد CFC هستند. از سال 2003، آنها بدون HCFC نیز هستند.
منابع:
www.polyurethanes.org
www.custompolyurethane.co.uk
www.fortunebusinessinsights.com
www.precedenceresearch.com
www. irpua.com