پلی یورتان و محیط زیست

آیا پلی یورتان ماده‌ای سازگار با محیط زیست است؟

پلی یورتان ها از طریق مسیرهای مختلف از جمله اجازه دادن به بازیافت منابع زباله، حفظ و افزایش دوام مواد، حفظ کیفیت غذا یا تنوع زیستی و کاهش مصرف انرژی، نقش مهمی در حفظ منابع طبیعی زمین و محیط زیست دارند.

سیستم های عایق سهم بسزایی در کاهش یا جلوگیری از اتلاف انرژی در ساختمانها داشته و در نتیجه به صرفه‌جویی در انرژی و افزایش بازده انرژی کمک می کنند. از این رو، عایق‌ها نقش اساسی در ساخت یا بازسازی ساختمان‌هایی دارند که به دنبال مصرف متوسط انرژی هستند، مانند خانه های پسیو (passive houses – خانه‌­هایی که طوری طراحی شده‌­اند که مصرف انرژی بسیار پایین دارند) یا ساختمان ‌های تقریباً بدون انرژی. در این خانه‌ ها برای عایق از انواع فوم پلی اورتان پاششی، فوم های سخت و ساندویچ پنل‌ ها استفاده می‌ شود که در کنار جلوگیری از هدر رفت انرژی، موجب صرفه جویی بسیار بالا در هزینه‌ های ساخت و ساز نیز می­‌شوند.

علاوه بر این، با توجه به طول عمر و دوام بالای عایق‌های پلی اورتانی، نیاز به تعویض بسیار پایین است که همین مسئله به نوبه‌­ی خود نقش مهمی را در کاهش مصرف انرژی و صرفه جویی در منابع ایفا می ‌کند. نکته ی مثبت دیگر استفاده از عایق های پلی یورتان صرفه جویی در حمل و نقل است زیرا آن‌ها در مقایسه با سایر مواد عایق دارای وزن و حجم کمتری هستند.

چسب های پلی یورتان امکان استفاده از تایرهای غیرقابل استفاده‌ ی خودروها، در وسایل بازی کودکان، زمین‌ ها و استادیوم‌ های ورزشی را فراهم می‌کنند.

پوشش های پلی یورتان می‌ توانند از زیرلایه‌­ها در برابر خوردگی و نفوذ هوا محافظت کنند، و این باعث افزایش قابل توجه دوام و صرفه­‌جویی در منابع می‌­شود. این کاربردها از سازه های بتونی مانند پل ها و سازه ‌های بزرگراه گرفته تا راه آهن فولادی و مبلمان چوبی را شامل می‌ شود.

الاستومرهای پلی یورتان در طیف گسترده ‌ای از اهداف مورد استفاده قرار می‌گیرند. بیشتر این موارد در زمینه مهندسی هستند که به ویژگی‌ های دوام، مقاومت در برابر سایش و مقاومت شیمیایی و روغن نیاز دارند. به عنوان مثال می‌توان به غلطک و تسمه برای حمل مواد معدنی در معادن سنگ، چرخ برای تیغه غلطک و چرخ دستی های بیمارستانی، غلطک برای چاپ فرآیندها و شلنگ و سایر اجزای موجود در خودرو اشاره کرد که دوام مطلوب آن‌ها نیاز به ارتقا یا نگهداری را کاهش داده، در نتیجه موجب صرفه جویی در منابع میشود .

 

آیا پلی یورتان ها می‌توانند در کاهش میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای تأثیرگذار باشند؟

تغییرات آب و هوایی به عنوان یک تهدید عمده و بلند مدت برای کره زمین شناخته شده و توافقات بین المللی برای اقدام مؤثر برای حل این مسئله صورت گرفته است.

 پلی یورتان ها می توانند نقش مهمی را در دستیابی به اهداف تعیین شده توسط تصمیم گیرندگان اروپایی و همتایان آنها در کشورهای عضو داشته باشند.

در اتحادیه اروپا بیش از ۴۰٪ از انرژی مبتنی بر سوخت فسیلی است، از این رو انتشار  CO۲، با گرمایش و سرمایش ساختمان ‌ها ارتباط دارد. یکی از کاربردهای اصلی پلی اورتان ها، فوم های عایق سخت است که برای طیف وسیعی از کاربردهای ساختمان، یخچال و فریزرهای خانگی و تجاری و بدنه‌های کامیون و کانتینر یخچال دار مورد توجه است.

اگرچه که فرآیند تهیه‌­ی عایق‌های پلی اورتان مشابه بسیاری از فرآیندهای ساخت سایر مواد عایق یا هر ماده‌ای که در ساختمان‌سازی، کارخانه‌ها یا تولید کالا استفاده می‌شود، CO۲ تولید می‌کند، برای تحلیل تأثیرات زیست محیطی واقعی یک محصول، باید رد پای کربن را در کل عمر مفید آن بررسی کرد.

با نگاهی دقیق‌ تر به آلایندگی ‌های تولید شده در مقابل صرفه جویی در میزان انتشار CO۲ در اثر استفاده از پلی­ اورتان می­‌توان به نقش پلی ­اورتان پی برد:

  • در تولید 1 مترمربع پلی اورتان، معادل 14 کیلوگرم CO۲ منتشر می‌­شود.
  • با نصب 1 مترمربع عایق پلی اورتان، حدود 1800 کیلوگرم CO۲ صرفه جویی می­‌شود بنابراین، انتشار CO۲ ۱۳۰ برابر کاهش می‌­یابد.

پلی اورتان کمترین میزان رسانایی گرمایی را در بین عایق‌­های با حجم زیاد دارد، که با استفاده از ضخامت عایق کمتر ضمن دستیابی به بازده عایق‌بندی مشابه سایر مواد، باعث صرفه جویی در فضا نیز می­‌شود. استفاده گسترده­‌تر از فناوری موجود مبتنی بر فوم سخت پلی اورتان در سراسر اتحادیه اروپا، انتشار کل CO۲ را ۱۰٪ کاهش می ‌دهد.

در زنجیره غذایی سرد، از فوم سخت پلی اورتان برای تازه نگه داشتن غذا و صرفه جویی در مصرف انرژی به خصوص در مراحل حمل و نقل و ذخیره سازی استفاده می ‌شود. بهترین نمونه‌ های شناخته شده یخچال و فریزرهای خانگی است که  منجر به ۳۷٪ بهره‌­وری شده است.

در بخش حمل و نقل، پلی یورتان ها راه حل‌ هایی برای افزایش انعطاف ‌پذیری و راحتی در اتومبیل‌ ها ارائه می ‌دهند در حالی که تأثیر کمی در محیط زیست دارند. تولیدکنندگان اتومبیل از قابلیت تطبیق ‌پذیری بالای پلی یورتان ها برای کاهش وزن و هم‌زمان بهبود راحتی و ایمنی در صندلی‌های خودرو، سرستون‌ها و قطعات کامپوزیت بدنه استفاده می‌­کنند.

گازهای فومینگ چه تأثیری بر محیط زیست دارند؟

 از گازهای حاوی فلورین (HFC) به عنوان جایگزینی برای محصولات دیگر که بسیار تخریب کننده ‌ی ازن هستند استفاده می‌شده است. از این محصولات به‌عنوان عامل فوم‌ زا برای برخی از فوم های پلی یورتانی استفاده می ‌شود و فوم های دیگر از انواع دیگر مواد کمک‌­کننده‌­ی ایجاد فوم استفاده می‌­کنند.

با این حال، HFCها هنوز هم دارای پتانسیل گرمایش جهانی زیاد (GWP) هستند و برای مدت طولانی در جو باقی می‌ مانند. اتحادیه‌ ی اروپا مقرراتی را برای کنترل و محدود کردن استفاده از این محصولات و جایگزینی آنها با سایر محصولات که برای محیط زیست آسیب کمتری دارند، تصویب کرده است. بنابراین تکنولوژی تولید سیستم هایی مانند اسپری پلی یورتان در حال توسعه است که این سیستم ‌ها دارای پتانسیل گرمایش جهانی بسیار کم (9/99٪ کمتر) هستند و به لایه ازن آسیب نمی ‌رسانند. علاوه بر این، آن‌ها نه تنها با مقررات آینده مطابقت دارند ، بلکه عملکرد عایق بندی عالی نیز دارند.

آیا می توان پلی یورتان را بازیافت کرد؟

 پلی یورتان ها از پلیمرهای پایه پتروشیمی هستند و مهم است که در صورت امکان از بازیابی آنها اطمینان حاصل شود تا مواد اولیه گران‌ بها هدر نروند. بسته به نوع پلی یورتان، طیف وسیعی از روش‌ های مختلف برای بازیافت وجود دارد.

هم پلی یورتان و هم فوم پلی یورتان قابل بازیافت هستند و در واقع، از طریق بازیافت شیمیایی زباله ‌های پلی یورتان، مواد اولیه جدید برای تولید دوباره پلی یورتان به دست می ‌آید. نتیجه را می ‌توان در پانل‌ های عایق یا پروفیل­‌های جایگزین چوب یافت. این ماده اولیه همچنین می ‌تواند در بخش های دیگر به عنوان مثال، برای ساخت نما، مبلمان، قاب پنجره ‌ها ، وسایل نقلیه و غیره مورد استفاده مجدد قرار گیرد.

هنگامی که پلی یورتان برای بازیافت مناسب نیست، بازیابی انرژی گزینه بعدی است. پلی یورتان حاوی همان میزان انرژی زغال سنگ است که آن را به یک خوراک بسیار کارآمد برای زباله سوزهای شهری تبدیل می‌ کند. از انرژی به دست آمده میتوان برای گرم کردن ساختمان‌­های عمومی استفاده کرد.

 

پاکسازی الودگی نفتی با فوم پلی یورتان

 محققان به ‌تازگی طی تحقیقاتی موفق به تولید فوم پلی یورتان اصلاح‌شده برای پاک‌سازی آلودگی های نفتی شده‌اند . بر اساس تحقیقات این محققان، در نتایج بررسی‌شده هر گرم از فوم پلی یورتان با ساختار سطحی اصلاح‌شده می‌تواند در شرایط پایدار حدود ۹۵ تا ۱۱۰ گرم آلودگی های نفتی را در کنار جذب ناچیز آب به خود جذب کند.

در این روش با استفاده از دی‌اکسید تیتانیوم تغییر و اصلاح ساختار شیمیایی فوم پلی یورتان امکان‌پذیر گشته و به‌طور قابل‌توجهی طبیعت آب‌دوست فوم پلی یورتان کاهش می‌یابد. همچنین محققان این پژوهش اعلام کرده‌اند که در این روش سطح فوم پلی یورتان به‌دست‌آمده بسیار خشن  و زبرتر شده و درنتیجه آمادگی جذب نفت بیشتری را خواهد داشت .

جالب‌توجه اینکه پس از ۱۲ دور ادامه فرایند فوق، فوم پلی یورتان اصلاح‌شده برای پاک‌سازی آلودگی های نفتی تا ۷۰ درصد ظرفیت خود می‌تواند نفت جذب نماید. در این تحقیق کاربردی طی اصلاحات انجام‌شده جذب آب فوم پلی یورتان نسبت به حالت اصلاح‌نشده در سیستم مایع پایدار روغن و آب،  ۲۴ تا ۵۰ درصد کاهش‌یافته، حال‌آنکه با اصلاح سطحی فوم پلی یورتان توسط نانو ذرات دی‌اکسید تیتانیوم ظرفیت جذب ۱۸ تا ۲۷ درصد نسبت به حالت اصلاح‌نشده رشد داشته است.