丹麥研發回收泡沫床墊新技術 有望解決污染問題

全球聚氨酯泡沫的使用量不斷攀升，但這些泡沫製成的床墊、海綿等商品在報廢時，往往選擇掩埋或焚燒，造成嚴重的環境污染。現在，丹麥科學家找到了更好、更經濟的方法，對聚氨酯泡沫進行回收再利用，有望解決污染問題。

聚氨酯（PUR）是一種用途廣泛的聚合物材料（長鏈分子），其主要成分是「多元醇」和「異氰酸酯」化學合成後的塑膠材料，它可以做成低速輪胎、床墊、海綿、風力渦輪機葉片、電纜等。據統計，全球聚氨酯產量在2022年接近2,600萬噸，預計到2030年會達到3,130萬噸。

傳統的PUR回收方法效率低下，主要在於PUR是熱固性材料，無法透過常規的加熱或重塑再利用，大多只能透過機械粉碎、加入異氰酸酯進行黏合回收，但回收方法效果十分有限，最終不可避免地只能掩埋或焚燒處理。

另外，大多數化學PUR回收工作都以軟質PUR的解聚為目標，其原因是多數的商業軟質PUR泡綿產品，是基於不同異氰酸酯和多元醇組成的共聚物，但分離這些產品容易產生有毒的物質。

這次，擁有近百年歷史的丹麥奧爾胡斯大學（Aarhus University, AU）的研究人員透過一種「酸解工藝」的新方法，將軟質聚氨酯泡綿進行有效分離，變成可重複利用的原材料。這項研究成果於6月底發表在《綠色化學》期刊上。

研究人員採用的「酸解工藝」關鍵在於琥珀酸，琥珀酸被用於解聚劑（分解聚合物）。因為琥珀酸能夠有效地將軟質PUR泡沫分解成甲苯二胺琥珀醯亞胺，並通過水解或釕（Ru）金屬催化氫化，最終得到二苯胺（TDA）和多元醇。

這兩種物質都可以被用於生產新的PUR材料，而二苯胺可以重新生產新的異氰酸酯，整個過程對於回收十分有利。

他們選用琥珀酸的原因還在於它是一種天然、易取得的酸，常用於食品添加劑或塑膠製造，還可以作為某些可生物降解聚合物的物質，且被證明無需其它化學物品也能與PUR進行反應。

實驗過程中，他們先是將酸解軟質PUR泡沫浸泡在琥珀酸環境中，使其能夠輕鬆將裏面的多元醇分離出來。之後再利用氫氧化鈉水溶液進行鹼解，獲得二苯胺相關物質，且過程中釋放出許多無毒的二氧化碳。這種方法產生多元醇和二苯胺的回收率高達83%，可與商業使用化學劑進行黏合回收效果相媲美。

另外，研究人員還嘗試把該技術應用於硬質聚氨酯泡沫，去驗證這種方法是否能夠擴展到其它種類的聚氨酯。實驗結果顯示，效果要比軟質PUR泡沫回收率差，僅可以收回一部份的原材料，不過初步結果表明該方法具有潛力，只需要做進一步改進。

硬質聚氨酯泡沫是一種分子複雜且難以回收的物質，佔整個聚氨酯市場的25%，常用於冰箱、房屋以及住宅區熱水鋼管周圍的隔熱材料上。

奧爾胡斯大學跨學科奈米科學中心（iNANO）助理教授斯特凡科維斯特克里斯滕森（Steffan Kvist Kristensen）對該校的新聞室表示，該方法很容易擴大規模，但仍需進一步研究以處理來自消費者的PUR廢料。但要進入循環經濟中，仍有很長的一段路要走。◇

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