[发明专利]借助离子液体从含纸废弃物中回收原料的方法和工业过程

说明书

本发明涉及一种方法和一种工业过程，其用于从废弃物例如包装材料或复合材料，以及其它材料或材料混合物中回收原料。其中，所述材料或混合物的成分优选为纸或其它基于纤维素(Zellulose)的材料。其它成分通常为塑料和/或铝或其它金属。这些材料在本发明所述方法中以其初级形态作为原料回收。在这一过程中将纤维素溶解于所谓的离子液体中，将塑料溶解于适当的烃中且随后又将其重新沉淀出来。金属部分作为固体从溶液中分离。将溶剂回收。由于这种提纯发生在分子水平，因此会得到高纯度和高品质的原料。其随后可以和常规回收的原料一样使用和进一步处理。

包装材料是当前产品循环不可或缺的部分。特别是食品，以及其它消费品在包装时使用相当高品质的材料如纸张(即纤维素)塑料和金属(例如铝)。虽然近年来加大力度回收这些材料，但是目前这些材料中的绝大部分被热回收即被焚烧掉。就连回收利用体系例如在德国的二元回收体系或绿点(Grüne Punkt)对此也改变不了多少。因此每年浪费了大量有价值的原料。

若仔细观察一下由包装材料产生的垃圾，则可将其分成两大类。一类是指本身由单独材料组成的包装的混合物，另一类是指所谓的复合包装，其由不同材料的单层构成。当然实际上通常是这两类组成的混合物。现在不管是考虑包装的混合物还是复合包装的混合物，从中产生的包装废弃物通常总是由纸张部分(即纤维素)、塑料部件和金属部分(例如铝)组成。

虽然绝大多数包装垃圾被焚烧，但也存在工业上可用的方法，这些方法旨在至少部分回收包装中的原料。如果所述包装材料是混合物，则目前也有可能将其工业分离成单个组分。但如果是复合包装则会更困难。几乎所有当前技术使用的方法在这里目前只会发生纸张部分与铝/塑料复合材料的分离。以其最初形态实际回收材料是有限的或者是根本不可能的。

其结果是，回收的材料只可用来生产次级产品，例如由纸张部分制成的纸板箱和由塑料/铝复合材料制成的低品质注塑制品。

但是如果将来自包装材料的物质用作初级原料，则与常规回收的材料相比所具有的决定性优势在于：其不必经过生产常规原料所必需的一整套过程步骤。这时若考虑运营成本，例如为了从铝土矿中获得金属铝，或为了从石油中合成聚乙烯或简单地从地里的植物中提取纤维素，则明显有利的是使用包装废弃物中的这些材料。

在纤维素这种情况下这种优点特别明显。

最古老且同时最广泛使用的加工纤维素的方法是粘胶(黄原酸盐)法。其中纤维素会转化成可溶衍生物。这些衍生的纤维素随后可以进一步处理。此工艺使用腐蚀性极强且会对环境产生负担的化学品，例如氢氧化钠、二硫化碳等。

但近些年来有了新型的、非常有前景的、环境友好的溶剂，此种溶剂适合于所述方法。借助所谓的离子液体，即液体的离子化合物可在一定的反应条件下溶解纤维素。通过沉淀剂(通常是水)，又从溶液中将纤维素沉淀下来。

因此，例如在期刊《国际化纤》(Chemical Fibers International)2006年第6期第344页描述了一种方法，其中借助甲基咪唑鎓醋酸盐即一种离子液体来溶解纤维素，并随后从中提取单纤维。利用离子液体能够直接将纤维素转化成溶液，其中不需要事先的衍生。

但在通常涉及将其用于纸浆这种情况时，所述方法有一定的局限性。因此，在溶解木质材料、竹材料、椰子壳或类似原材料的情况下，例如胡敏素会阻止溶剂(即离子液体)重新再利用。

但是在包装材料(纸、纸板等)和复合包装材料中，干扰性的胡敏素早已通过先前的传统生产工艺得以去除且纤维素具有足够的品质。因此，如本发明所描述的方法，通过将离子液体作为溶剂来操作并将废弃物中的纸作为原料源使用，该方法非常适合这类纸浆以提取纤维素。这样做使得有可能特别经济且环保地从纤维素提取出特别有价值的初级原料。

与此不同的是，基于使用常规溶剂例如烃的方法，多年来特别公知用于回收塑料废弃物并且可从多处文献中找到依据。

例如专利申请EP06754237描述了一种回收塑料的方法，所述塑料含有至少两种聚苯乙烯聚合物、共聚物或其混合物。在这里首先将不同的聚合物放入溶液中，然后通过分级沉淀将其彼此分离。

在专利申请EP06743132中，使用溶剂也用于分离基于聚苯乙烯、其共聚物和/或混合物的、添加有阻燃剂的聚合物。

EP1392766的主题为一种方法，其用于通过以下步骤从用过的塑料薄膜中获得聚烯烃(例如LDPE)：从溶解于第二有机溶剂中的材料中提取低分子成分；选择性地溶解被如此处理过的箔材料；从溶液中将至少一种干扰性聚合物沉淀出来；以及，从剩余的聚合物溶液中得到聚乙烯。