Aarhus Üniversitesi Araştırmacıları Poliüretan Geri Dönüşümünde Yeni Bir Yöntem Keşfetti

Dünya genelinde kullanım ömrünü tamamlayan poliüretan ürünlerinin büyük çoğunluğu yakılıyor veya depolama alanlarına gönderiliyor.  Ancak malzemenin temel bileşenlerinin ağırlıklı olarak fosil petrolden elde edilmesi bu açıdan sorun teşkil ediyor. Üstelik söz konusu miktarlar oldukça yüksek. 2022 yılında küresel PUR pazarı yaklaşık 26 milyon tona ulaşırken, 2030 yılı için yapılan tahminler bu miktarın yaklaşık 31,3 milyon tona çıkacağını öngörüyor. Bunun yaklaşık %60'ını çeşitli formlardaki köpükler oluşturuyor.

Bununla birlikte, PUR'u kimyasal olarak parçalayarak (depolimerizasyon) temel bileşenleri olan poliol ve izosiyanata dönüştüren ve bunları yeni PUR ürünlerinde hammadde olarak yeniden kullanmayı amaçlayan küçük ancak giderek büyüyen bir sektör bulunuyor.

Ancak elde edilen ürünlerin "birincil" (virgin) malzemelerle gerçekten rekabet edebilmesi için daha kat edilmesi gereken uzun bir yol var. İstenen bileşenlerin birbirinden ayrılması ve saflaştırılması maliyetli bir işlem.

İşte burada Aarhus Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi akıllıca bir fikirle devreye giriyor. Araştırmacılar yöntemlerini, söz konusu şirketlerin hâlihazırda kullandığı bir yönteme, yani PUR köpüğünün asitle parçalanmasına (asidoliz) dayandırıyor.

Ancak şirketler parçalanan PUR'u poliol ve izosiyanat olarak birbirinden ayırmıyor. Bunun sonucunda doğrudan geri dönüştürülemeyen ve müşterilerinin yeni reçeteler kullanmasını gerektiren bir karışım ortaya çıkıyor.

Aarhus Üniversitesi araştırmacıları yalnızca PUR'u parçalamak ve iki temel bileşeni birbirinden ayırmakla kalmıyor; bunu tek seferde gerçekleştirebiliyor. Esnek PUR köpüğünü, bir miktar süksinik asit (bilgi kutusuna bakınız) içeren bir reaktörde 220°C'ye kadar ısıtıyorlar. Ardından, bir malzemeyi tutup diğerinin geçmesini sağlayan bir filtre kullanıyorlar.

Filtreden geçen bileşen polioller oluyor ve bunlar, birincil poliolle karşılaştırılabilir kalitede elde ediliyor. Böylece yeni poliüretan üretiminde kullanılmaları mümkün hale geliyor. Filtrede tutulan ürün karışımının katı kısmı ise basit bir hidroliz işlemiyle sözde diamine dönüştürülüyor. Diamin, izosiyanatların ve dolayısıyla PUR'un üretiminde kullanılıyor.

Bu yöntem sayesinde araştırmacılar, yataklarda kullanılan esnek PUR köpüğündeki başlangıç malzemesinin ağırlıkça %82'sine kadarını, diamine ve poliolden oluşan iki ayrı fraksiyon halinde geri kazanabiliyor. Araştırmacılar bulgularını yakın zamanda Green Chemistry adlı bilimsel dergide yayımladı.

Çalışmanın yazarlarından, Aarhus Üniversitesi Disiplinlerarası Nanobilim Merkezi'nde (iNANO) doçent yardımcısı Steffan Kvist Kristensen, "Yöntemin endüstriyel boyuta taşınması kolay" yorumunda bulundu. Kristensen, PUR köpük atıklarının üretimlerinde hammadde (slabstock) olarak kullanan fabrikalarda geri dönüştürülmesi konusunda büyük bir potansiyel görüyor. Ancak, "Tüketicilerden kaynaklanan PUR atıklarının da işlenebilmesi için daha fazla geliştirme yapılması gerekiyor" diye ekliyor.

PUR sektöründeki üreticilerin her biri, ürünlerinde belirli malzeme özelliklerini elde etmek için kendine özgü formülasyonlar kullanıyor. Bu nedenle, poliüretan geri dönüşümünde gerçek anlamda ekonomik bir döngü oluşturulabilmesi için atıkların ayrıştırılması, lojistik ve PUR'un farklı türlere göre sınıflandırılması gibi çeşitli sorunların çözülmesi gerekiyor: Dolayısıyla depolimerizasyon, çözümün yalnızca küçük bir bölümünü oluşturuyor.

Aarhus Üniversitesi araştırmacıları ayrıca asidoliz ve hidroliz kombinasyonunu rejenere PUR köpüğü ve rijit PUR köpüğü üzerinde de test etti. Bu yöntem işe yarıyor, ancak burada döngüsel ekonomiye giden yol daha da uzun.

Rijit PUR köpüğü esas olarak yalıtım malzemelerinde kullanılıyor, ancak bunun değerli hammaddelere dönüştürülmesi yönündeki çalışmalar henüz başlangıç aşamasında. 

Araştırmacılar şu anda yeni teknolojiyi diğer poliüretan malzemeler üzerinde test ederek bunların nasıl geri dönüştürülebileceğini araştırıyor. Ayrıca sürecin bir parçası olan dikarboksilik asidin nasıl yeniden kullanılabileceğini de inceliyorlar. Bunun yanı sıra, geri dönüştürülmüş malzemelerden yeni ürünler üreterek teknolojinin gerçekten döngüsel bir ekonomi oluşturabileceğini göstermek amacıyla testler gerçekleştirecekler.