201486. lajstromszámú szabadalom • Eljárás környezeti ártalmakat okozó ipari hulladékok környezetkárosító hatásának megszüntetésére
HU 201486 B 1 A találmány a poliuretánok ipari előállításánál képződő, környezetet szennyező, környezeti ártalmat okozó hulladékok ártalmatlanítására, valamint környezetkárosító hatásának megszüntetésére vonatkozik. Évtizedek óta használják világszerte a különböző poliuretánhab rendszereket. Elterjedésüket kiváló tulajdonságaiknak köszönhetik (kis fajsúlyú, jó mechanikai tulajdonságok, rugalmasság stb.). A széles körű felhasználási területek közül a legjelentősebbek a következők: építőipar, hűtőipar, járműgyártás, bútoripar, és cipőipar. A poliuretánokat többértékű alkoholok (poliolok) és izocianátok reakciójával állítják elő. A poliuretánok ipari előállítása során tárolási és technológiai hiányosságok miatt jelentős mennyiségű veszélyesnek minősülő, izocianátból álló hulladék keletkezik. Ennek megsemmisítése környezetvédelmi okokból feltétlenül és halaszthatatlanül sürgős és fontos feladat, hiszen hosszabb tárolása közben a környezetbe juthat és akkor mérgező hatást fejt ki. A leggyakoribb hulladékmegsemmisítő eljárás az elégetés, ebben az esetben egészségügyi és környezetvédelmi okokból nem valósítható meg, mivel igen mérgező gázok képződnek a különböző mértékű oxidáció során (az izocianátok hidrogén-cianiddá, egyéb cianidokká, nitrozusgázokká stb. oxidálódhatnak). A hatástalanítás másik ismert módja az, hogy a veszélyes hulladékot elregáltatjuk. Ezen reakciók azon alapszanak, hogy az izocianát csoportok megfelelő körülmények között (hőmérséklet, katalizátor) szívesen addicionálnak aktív hidrogént tartalmazó anyagokra. Az előzőekben említett égetéses eljárás (termikus kezelés) esetére példaként felhozzuk a 611.548 ljsz svájci szabadalmi leírást. Ezen eljárás szerint a kezelendő poliuretán hulladékokat olyan mértékig hő hatásának tesszük ki zárt térben, míg az ott megolvad. Ezt követően alacsony nyomás mellett a hőkezelést folytatják, a keletkezett gázokat zárt rendszerben elvezetik, majd kikondenzálják. A visszamaradt anyagot további hőkezeléssel centrifugálható halmazállapotba hozzák és fázis-szétválasztást eszközölnek az olvadékkal. Ez az eljárás hosszadalmas, további problémát jelent alkalmazásánál, hogy költséges berendezést igényel. Vegyszeres kezeléssel való ártalmatlanítással kapcsolatban utalunk példaként a 2,452.308 ljsz. NSZK szabadalmi leírásban foglaltakra. Ez a leírás olyan megoldást ismertet, mely szerint poliuretán hulladékot először mechanikus úton darabolják, majd az aprítékot 250 °C-on ecetsavval kezelik. A hőkezelés melletti savas kezelés hatására a poliuretán megduzzad, képlékennyé válik. Ezt a képlékeny anyagot a továbbiakban formázzák. Ugyancsak vegyszeres kezelést ismertet a 4,229398 ljsz. US szabadalmi leírás, mely szerint a poliuretán hulladékot polimerré alakítják oly módon, hogy mélyhűtött állapotba hozzák, amikoris a poliuretán törékeny. Ekkor porszerűvé aprítják, mely granulálható lesz oldószeres kezelés mellett. Ezáltal az anyag továbbfeldolgozhatóvá válik. Ez a megoldás sem terjedt el a berendezések költséges 2 volta miatt. Az izocianátból álló veszélyes ipari hulladék megsemmisítésére a gyakorlatban általában vizesalkoholos ammónium-hidroxid-oldattal kezelik a hulladékot. Például a megömlesztett izocianát hulladékhoz 50 m% etanol, 45 m% víz és 5 m% tömény ammónium-hidroxid-oldat elegyét keverik. Az ismert eljárás hátránya, hogy primer aminok is képződnek, amelyek - bár nem annyira veszélyes hulladékok, mint az izocianátok - vízben viszonylag jól oldódnak, ennek következtében a környezetre szintén ártalmasak lehetnek. Az ismert eljárás további hátránya, hogy a vizesalkoholos ammóniumhidroxid-oldattal történő kezelés nem eredményez minden esetben szilárd halmazállapotú terméket. így annak tárolása is nehézségekbe ütközik, s a tárolás folyamán elfolyás is bekövetkezhet. Az ismert eljárással kapcsolatos ez utóbbi hátrány kiküszöbölésére szilárd hordozóra, péládul fűrészpor és kovaföld keverékére felvitt reagenskeverékkel kezelik a hulladékot. Egy gyakran alkalmazott reagensösszetétel az alábbi: 23 m% fűrészpor, 36,5 m% kovaföld, 19,2 m% etanol, 3,8 m% trietanol-amin, 11,7 m% víz és 3,8 m% tömény ammónium-hidroxid-oldat. Ez utóbbi ismert eljárásnál azonban nagy teljesítményű keverőre van szükség a nagy viszkozitású reagenskeverék és a hulladék összekeveréséhez, s még ekkor is cak nehezen biztosítható az izocianát teljes mennyiségének elreagáltatásához szükséges homogenitás. További hátrány, hogy a katalizátorként alkalmazott trietanol-amin a reagenskeverék túladagolása esetén visszamaradhat. Mivel a trietanol-amin vízben jól oldódik, ez a jelenlevő feleslege szennyezheti a környezetet. ÖÓsszefoglalva megállapíthatjuk, hogy a poliuretánhabok gyártása során tárolási és technológiai hiányosságok miatt keletkező, a környezetre veszélyes izocianátok ártalmatlanítása jelenleg nem megoldott. A találmány célja egyszerűen kivitelezhető eljárás biztosítása a poliuretánok gyártásánál keletkező, izocianáttartalmú veszélyes hulladékok környezetkárosító hatásának megszüntetésére, ahol sem a feleslegben alkalmazott reagens, sem az ártalmatlanításnál lejátszódó reakció termékei nem veszélyeztetheti a környezetet. Azt találtuk, hogy a fenti célt elérjük, ha az izocianáttartalmú ipari hulladékot hőközlés melletti megömlesztés után - keményítő és víz jelenlétében 30-40 °C-on poliollal érintkeztetjük. A poliol hozzáadása után rövid idő elteltével intenzív szén-dioxid gázképződés figyelhető meg, miközben a keverék gélesedik, majd megszilárdul. Általában egy nap elteltével az utóreakciók is lejátszódnak, és a kapott szilárd termék a környezetet már nem veszélyezteti. A találmány szerinti eljárás előnyös foganatosítási módja szerint az izocianáttartalmú ipari hulladékot megömlesztjük, majd 30-40 °C-ra visszahűtve hozzáadjuk a keményítőt, például a burgonya keményítőt, a vizet és a poliolt, amelyet általában az izocianáttartalomhoz képest feleslegben veszünk. Poliolként előnyösen hulladék poliolt alkalmazunk. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
