Poliüretan (PUR), şilteler, buzdolabı ve bina yalıtımı, ayakkabılar, arabalar, uçaklar, rüzgar türbini kanatları, kablolar ve diğer birçok üründe kullanılan önemli bir plastik malzemedir. Ancak dünya çapında atılan PUR ürünlerinin çoğunluğu yakılıyor veya çöplüklere atılıyor. Malzemenin ana bileşenleri çoğunlukla önemli bir çevre ve iklim sorunu oluşturan fosil yağdan elde ediliyor. 2022 yılında küresel PUR pazarı neredeyse 26 milyon tona ulaştı ve 2030 tahmini, yaklaşık %60’ının çeşitli formlardaki köpük olmak üzere yaklaşık 31,3 milyon ton olacağını öngörüyor.
Yeni poliüretan ürünler için hammadde olarak yeniden kullanmak amacıyla poliüretanı kimyasal olarak orijinal temel bileşenlerine (poliol ve izosiyanat) ayrıştıran (depolimerize eden) küçük ama büyüyen bir endüstri vardır. Ancak ürünleri, yüksek ayırma ve saflaştırma maliyetleri nedeniyle hala “temiz” malzemelerle rekabet edemiyor.
Aarhus Üniversitesi’nden bir araştırma grubu, poliüretan köpüğün asitle yok edilmesine (asidoliz) dayanan bir yöntem önermektedir. Bozunmuş PUR’u poliol ve izosiyanata ayırmayan mevcut yöntemlerin aksine, AU araştırmacıları iki ana bileşeni tek seferde ayırabiliyor.
Esnek poliüretan köpüğü, az miktarda süksinik asit içeren bir reaktörde 220°C’ye ısıtıyorlar. Daha sonra bir malzemeyi yakalamak ve diğerinin geçmesine izin vermek için bir filtre kullanılır. İçinden geçenler poliollerdir ve bunu işlenmemiş poliol ile karşılaştırılabilir bir kalitede yaparlar, bu da onların yeni poliüretan üretiminde kullanılmasına olanak tanır. Filtrelenen karışımın katı kısmı, basit bir hidroliz işlemiyle diamine dönüştürülür ve bu, izosiyanatların ve dolayısıyla PUR’un üretiminde kullanılır.
Bu şekilde araştırmacılar, orijinal esnek poliüretan köpük malzemesinin %82’ye kadarını iki ayrı diamin ve poliol fraksiyonuna dönüştürebilirler. Bilim insanları bulgularını Green Chemistry bilimsel dergisinde yayınladılar.
Aarhus Üniversitesi Disiplinlerarası Nanobilim Merkezi’nde (iNANO) yardımcı doçent olan ortak yazar Steffan Quist Christensen, “Bu yöntemin ölçeğini büyütmek kolaydır” diyor. Hammadde olarak kullanan fabrikalarda poliüretan köpük atıklarının geri dönüştürülmesi konusunda büyük bir potansiyel görüyor. Ancak poliüretan atıklarının geri dönüştürülmesi olanağı daha fazla gelişmeyi gerektirmektedir.
Poliüretan endüstrisindeki her üretici, ürünleri için belirli malzeme özelliklerini elde etmek amacıyla benzersiz formüller kullanır. Bu nedenle, poliüretanın geri dönüşümünde gerçek tasarruf elde edilebilmesi için bir dizi sorunun çözülmesi gerekir: atıkların ayrıştırılması, lojistik ve PUR’un türlere göre ayrıştırılması. Depolimerizasyon çözümün sadece küçük bir kısmıdır.
AU araştırmacıları ayrıca geri kazanılmış poliüretan köpük ve sert poliüretan köpük üzerinde asidoliz ve hidroliz kombinasyonunu da test etti. Ancak döngüsel ekonomiye giden yol daha da uzun.
Sert poliüretan köpük öncelikle yalıtım malzemesi olarak kullanılıyor ancak onu değerli bir hammaddeye dönüştürme çabaları henüz başlangıç aşamasında.
Araştırmacılar şimdi yeni teknolojiyi diğer poliüretan malzemeler üzerinde test ederek bunların nasıl geri dönüştürülebileceğini görüyorlar. Ayrıca sürecin bir parçası olan dikarboksilik asidin nasıl yeniden kullanılabileceğini de araştırıyorlar. Ayrıca teknolojinin gerçekten döngüsel bir ekonomi yaratabileceğini göstermek için yeni ürünler yaratmak amacıyla geri dönüştürülmüş malzemeleri test etme planları da var.
Poliüretan bir polimerdir (uzun bir molekül zinciri), dolayısıyla poliüretanın kimyasal olarak parçalanması söz konusu olduğunda buna depolimerizasyon denir. Süksinik asit, doğal olarak oluşan bir asittir ve hem gıda katkı maddesi olarak hem de çeşitli plastik türleri için başlangıç malzemesi olarak kullanılır. Bu durumda süksinik asit, başka kimyasallar kullanılmadan poliüretanı (PUR) parçalayabilir.