丹麦研发回收泡沫床垫新技术，有望解决污染问题

2021年10月8日，一名法国工人正在搬运废弃的聚氨酯泡沫床垫。（Guillaume Souvant/AFP via Getty Images）

全球聚氨酯泡沫的使用量不断攀升，但这些泡沫制成的床垫、海绵等商品在报废时，往往选择掩埋或焚烧，造成严重的环境污染。现在，丹麦科学家找到了更好、更经济的方法，对聚氨酯泡沫进行回收再利用，有望解决污染问题。

聚氨酯（PUR）是一种用途广泛的聚合物材料（长链分子），其主要成分是“多元醇”和“异氰酸酯”化学合成后的塑胶材料，它可以做成低速轮胎、床垫、海绵、风力涡轮机叶片、电缆等。据统计，全球聚氨酯产量在2022年接近2,600万吨，预计到2030年会达到3,130万吨。

传统的PUR回收方法效率低下，主要在于PUR是热固性材料，无法透过常规的加热或重塑再利用，大多只能透过机械粉碎、加入异氰酸酯进行黏合回收，但回收方法效果十分有限，最终不可避免地只能掩埋或焚烧处理。

另外，大多数化学PUR回收工作都以软质PUR的解聚为目标，其原因是多数的商业软质PUR泡绵产品，是基于不同异氰酸酯和多元醇组成的共聚物，但分离这些产品容易产生有毒的物质。

这次，拥有近百年历史的丹麦奥尔胡斯大学（Aarhus University, AU）的研究人员透过一种“酸解工艺”的新方法，将软质聚氨酯泡绵进行有效分离，变成可重复利用的原材料。这项研究成果于6月底发表在《绿色化学》期刊上。

研究人员采用的“酸解工艺”关键在于琥珀酸，琥珀酸被用于解聚剂（分解聚合物）。因为琥珀酸能够有效地将软质PUR泡沫分解成甲苯二胺琥珀酰亚胺，并通过水解或钌（Ru）金属催化氢化，最终得到二苯胺（TDA）和多元醇。

这两种物质都可以被用于生产新的PUR材料，而二苯胺可以重新生产新的异氰酸酯，整个过程对于回收十分有利。

他们选用琥珀酸的原因还在于它是一种天然、易取得的酸，常用于食品添加剂或塑胶制造，还可以作为某些可生物降解聚合物的物质，且被证明无需其它化学物品也能与PUR进行反应。

实验过程中，他们先是将酸解软质PUR泡沫浸泡在琥珀酸环境中，使其能够轻松将里面的多元醇分离出来。之后再利用氢氧化钠水溶液进行碱解，获得二苯胺相关物质，且过程中释放出许多无毒的二氧化碳。

这种方法产生多元醇和二苯胺的回收率高达83%，可与商业使用化学剂进行黏合回收效果相媲美。

另外，研究人员还尝试把该技术应用于硬质聚氨酯泡沫，去验证这种方法是否能够扩展到其它种类的聚氨酯。实验结果显示，效果要比软质PUR泡沫回收率差，仅可以收回一部分的原材料，不过初步结果表明该方法具有潜力，只需要做进一步改进。

硬质聚氨酯泡沫是一种分子复杂且难以回收的物质，占整个聚氨酯市场的25%，常用于冰箱、房屋以及住宅区热水钢管周围的隔热材料上。

奥尔胡斯大学跨学科纳米科学中心（iNANO）助理教授斯特凡‧科维斯特‧克里斯滕森（Steffan Kvist Kristensen）对该校的新闻室表示，该方法很容易扩大规模，但仍需进一步研究以处理来自消费者的PUR废料。但要进入循环经济中，仍有很长的一段路要走。