聚氨酯(PU)在全世界獲得廣泛應用，其中半數以上為軟質與硬質發泡，作為椅墊、床墊等家具、保溫材料及緩衝材料等使用。聚氨酯泡棉體積大，使用後的廢棄物以掩埋處理會占據巨大的空間，進而對自然環境造成很大的負擔；而焚燒需有良好的焚化控制與尾氣處理以避免造成二次公害；利用機械法將廢泡綿粉碎再黏結與壓模成支撐材為最常見的再利用方式，但再生產品的特性較低且應用範圍受限。
本文以聚氨酯(PU)材料為例，從以下大綱分享聚氨酯產品廢棄物回收循環再利用的現況，以及工研院材化所於聚氨酯解鏈回收多元醇之研發進展。
‧聚氨酯回收技術
1. 物理法回收
2. 化學法回收
(1) 水解法
(2) 醇解法
(3) 胺解法
(4) 磷酸酯法
‧PU泡綿回收狀況
【內文精選】
美國麥克阿瑟基金會於2014年提出循環經濟報告中指出，循環經濟(Circular Economy)是透過具備可回復性與再生性的系統，以循環再生取代生命週期結束的概念，重新定義產品週期鏈，同時大幅度地減少廢棄物對環境帶來的負面影響。循環經濟議題成為國內主要推動的環保政策之一。面對成長迅速的塑膠使用量，全球研究人員也開始針對可循環再利用等議題提供解決方案，例如利用化學反應方式將塑膠高分子結構裂解成單體原料（圖二），甚至是輕油燃料。
圖二、利用化學裂解法進行塑膠材料回收再利用
從廢棄後汽/機車與廢四機中所拆解出之發泡填充物目前是採焚化方式進行處理，但是廢棄聚氨酯泡綿經過燃燒後的廢氣，因為含有氰氫酸等毒性氣體，排放前需要經過水吸收處理，吸收後的廢水則需再經過特殊處理，以避免造成環境汙染。當前國際油價居高不下，導致聚氨酯原料價格也一再上漲，若能將聚氨酯材料廢棄物進行加工處理，使之轉變成原料或者其他產品，不僅可以解決資源與能源消耗，還可以減少原生資源的開發、減少廢物排放，對於國內永續發展與循環經濟理念具有指標意義。
聚氨酯回收技術
PU的回收方式分為物理回收及化學回收兩種。物理回收方法是利用機械粉碎或研磨得到PU碎料或粉末，使其可再進行黏結成型或作為填料重新使用，此法雖較為簡單，但能再利用的製品應用範圍有限。化學回收方法則是利用解鏈反應將PU的氨基甲酸酯鍵和脲鍵斷裂，降解為多元醇、芳香胺等，可再作為PU發泡的原料循環利用。化學解鏈的方法主要有醇解法、胺解法、水解法及磷酸酯法。表一比較不同化學解鏈方法的反應條件與所得產物的特性。其中醇解法的反應條件較為溫和也可得到品質較佳的多元醇，有利於再循環利用至PU發泡製程，因此是目前化學回收的主流方法。
PU泡綿回收狀況
儘管PU有相當多的回收方法，但廢棄PU老化嚴重，難以利用物理法再生；且因為每種產品之配方皆不相同，若未經分類就採用化學法進行解鏈，會得到組成複雜的產物，無法再回用至PU泡綿。因此目前歐、美僅有中/小型的回收再生廠，進行泡綿的切割邊料、特定產線的回收床墊、鞋底及模注產品等組成可掌控的PU發泡材的再生。
德國RAMPF集團展示了一套小型的PU化學回收系統，包括了進入料控制、溫度均衡系統及反應系統（圖七）。RAMPF的營運模式為提供系統商或PU廠客製化的再生服務，而化學回收所得的多元醇則可再導回PU泡綿廠取代部分的原料進行發泡。其再製的PU以硬泡或半硬泡為主，回收的多元醇可取代60%的原料。
圖七、(a) RAMPF PU化學回收裝置；(b)化學回收的多元醇；(c)取代60%原多元醇的發泡產品
工研院材化所開發PU泡綿的解鏈回收技術，可協助業者進行客製化的解鏈再生。利用化學回收醇解製程，製備回收多元醇並可順利回用至軟質或硬質發泡產品。PU軟質泡綿一般原料為聚醚多元醇與甲苯二異氰酸酯(TDI)。藉由醇解劑的調控與產品的純化分離，可得到OH值相近於原始多元醇且純度>90%的回收多元醇，其顏色則視原發泡產品的種類呈現…...以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
作者：林其瑞、胡志明、黃淑娟／工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」381期，更多資料請見下方附檔。