Wenn es um die End-of-Lebensphase von Duroplasten geht, kann – im Gegensatz zu Thermoplasten – die Recyclingtechnologie des Erhitzens oder Schmelzens nicht angewendet werden. Dennoch hat die gesamte Polyurethanschaumindustrie in den letzten Jahren daran gearbeitet, diese Herausforderung anzugehen. Viele der Probleme der Vergangenheit wurden in der Lieferkette gelöst, das regulatorische Umfeld hat sich weiterentwickelt und die Recyclingtechnologien haben große Fortschritte gemacht.
Heutzutage stehen zwei Haupttechnologien für das effiziente Recycling von PU-Schaum zur Verfügung: mechanisches und chemisches (fortgeschrittenes/verbessertes) Recycling. Der Unterschied zwischen beiden besteht darin, dass das chemische Recycling dem Abbauprinzip folgt – das bedeutet, dass Polyurethanabfälle in ihre Primärrohstoffe depolymerisiert werden.
Mechanisches Recycling
Mechanisches Recycling als Methode gibt es schon seit Jahrzehnten. Die PU-Schaum-Lieferkette hat bereits in den letzten Jahrzehnten große Anstrengungen unternommen, um die Ressourceneffizienz auf der Produktionsstufe zu verbessern. Die mechanische Aufbereitung mit oder ohne Zusatz von Bindemittel ist die einfachste und einfachste Möglichkeit, PU zu recyceln. Heutzutage werden fast alle PU-Schaumproduktions- und -umwandlungsabfälle oder -abfälle von Schäumern und Verarbeitern als Zuschnitt und zur Herstellung von PU-gebundenem Schaum verkauft, der in verschiedenen Produkten verwendet wird.
PU-Schaum in Komfortanwendungen hat die gleiche Lebensdauer wie das Produkt selbst – bis zu mehreren Jahrzehnten. Andererseits haben die Hauptanwendungsgebiete von PU-Hartschaum – Sandwichpaneele – eine wesentlich längere durchschnittliche Lebensdauer. Diese Diskrepanz führt zu unterschiedlicher Qualität des mechanisch recycelten PU-Schaums.
Chemisches Recycling
Beim chemischen Recycling, auch „Enhanced Recycling“ genannt, handelt es sich um jede Art von Wiederaufbereitungstechnologie unter Verwendung chemischer Wirkstoffe oder Prozesse, die sich direkt auf die Formulierung des Kunststoffs oder des Polymers selbst auswirken. Dabei wird Polyurethanschaum in die chemischen Grundstoffe Polyole und Diisocyanate zerlegt. Unter Berücksichtigung der Kosten, der angewandten Temperatur und zusätzlicher Substrate ist das verbesserte Recycling weitaus anspruchsvoller als der mechanische Recyclingweg.
Es gibt zwei Haupttechnologien für das chemische Recycling. Die erste ist die Chemolyse, die je nach den verwendeten chemischen Reagenzien in viele verschiedene Unterkategorien wie Acidolyse, Hydrolyse, Aminolyse oder Alkoholyse unterteilt wird. Heute ist es mit dieser Technologie möglich, den Polyolanteil des PU-Schaums zu recyceln, und es wird daran geforscht, in Zukunft auch die Diisocyanate zu recyceln. Die zweite Technologie ist das thermochemische Recycling, bei dem Materialien in Öle und Gase auf molekularer Ebene zurückgeführt werden, die als neue Rohstoffe für die petrochemische Industrie verwendet werden können. Mithilfe des sogenannten „Massenbilanzansatzes“ könnten künftig bis zu 100 % biobasierte und/oder recycelte Polyole und Isocyanate in Schaumstoffformulierungen eingesetzt werden.
Andere Technologien
Eine für das Recycling von PU-Hartschaum häufiger verwendete Technologie ist der biologische Abbau. Diese Technologie zeichnet sich durch den Abbau organischer Substanzen durch lebende Organismen oder deren Enzyme aus. Dies führt zur Verkürzung der Polymerketten und zum Verlust einiger seiner Teile. Dies führt zu einer Verringerung seines Molekulargewichts und kann unter günstigen Bedingungen sogar zur vollständigen Mineralisierung des abgebauten Materials führen. Der vollständige Abbau größerer Polymere erfordert jedoch meist die Zusammenarbeit mehrerer verschiedener Organismen. Es kann aus mehreren Stufen bestehen: Abbau des Polymers in Monomere, deren Reduktion zu einfacheren Verbindungen und abschließender Abbau zu Kohlendioxid, Wasser und Methan (unter anaeroben Bedingungen).