Neue Methode soll ausgediente Matratzen in 3D-Druck-Material umwandeln

Chinesische Forschende haben eine Methode entwickelt, die Polyurethan-Abfälle in 3D-Druck-Material umwandelt. Polyurethan-Schaum wird oft für Matratzen, Polster und ähnliches verwendet.

Professor XIE Tao und sein Team von der Fakultät für Chemische und Biologische Ingenieurwissenschaften an der Zhejiang Universität haben eine wegweisende Methode entwickelt, um Polyurethanschäume für die Herstellung hochwertiger 3D-Fotodruck-Harze aufzuwerten. Die in “Nature Chemistry” veröffentlichten Ergebnisse könnten eine kostengünstige und praktische Lösung bieten.

Seit den 1960er Jahren, als Polyurethanschäume entwickelt wurden, sind sie weit verbreitet – von Flugzeugsitzen bis hin zu Autositzen und Matratzen. Mit einer Jahresproduktion von über 12 Millionen Tonnen landet jedoch ein Großteil dieses Materials letztlich auf Deponien oder wird verbrannt.

“Die Herausforderung des Recyclings besteht schon seit Jahren, und es hat sich noch keine ideale Lösung herauskristallisiert”, bemerkt XIE Tao. “Duroplastische Polyurethan-Schaumstoffe sind eine Art vernetztes Polymernetzwerk, das sich von den typischen unvernetzten Polymerketten thermoplastischer Polymere stark unterscheidet; ihre Netzwerkstruktur macht es extrem schwierig, sie zu depolymerisieren und umzuformen.”

Das Problem: Die Struktur der vernetzten Polymerketten macht eine Depolymerisation und Umformung extrem schwierig.

Eine verbreitete Methode bestand darin, Polyurethanschäume vollständig zu zersetzen und nur einen Teil des Materials wiederzuverwenden.

“Dieser Ansatz ist weder wirtschaftlich noch umweltfreundlich”, betont XIE Tao.

Die Lösung des Teams setzte auf reversibel dynamische chemische Bindungen, wie Urethanbindungen. Durch Erhitzen des Schaumstoffs bei 120°C im Beisein eines Lösungsmittels und eines Katalysators konnten sie die Urethanbindungen öffnen und den Schaum in lösliche Oligomere zerlegen. Nach einer chemischen Modifikation wurden diese Oligomere in hochwertige 3D-Fotodruck-Harze umgewandelt.

“Ein Material hat nicht nur zwei Zustände: den fertigen Zustand und den vollständig zersetzten Zustand. Vielmehr gibt es viele ‘Zwischenzustände’ dazwischen!”

Das Resultat war ein umweltfreundlicheres und kosteneffizienteres Verfahren, um Polyurethanschäume in hochwertige Druckharze umzuwandeln, die im Markt teuer gehandelt werden. Dieser Durchbruch könnte den Weg für weitere Innovationen im Bereich Kunststoffrecycling ebnen.