Polyurethan gehört zu den vielen Polymeren, die zwischen den Weltkriegen erfunden wurden, unmittelbar nachdem Staudinger vor 100 Jahren das Konzept der Makromoleküle in die öffentliche Diskussion gebracht und damit einen Schub der Kreativität ausgelöst hatte. Das ursprüngliche Ziel des Leverkusener Erfinders Otto Bayer war, Nylonfasern (Polyamid 6.6) Wettbewerb zu liefern. Das wurde nicht erreicht: Polyurethanfasern (Spandex^® Dorlastan^®) und thermoplastische Polyurethane sind in anderen Märkten zu Hause als Polyamide. Wenn heute viel mehr Polyurethan als Polyamid hergestellt wird, liegt das nicht an der Vielfalt der Monomere. Die nimmt bei beiden Polymerklassen insbesondere durch nachwachsende Rohstoffe kontinuierlich zu. Die dynamische Entwicklung der Polyurethane beruht darauf, dass die Chemie der Isocyanate eine enorme Vielfalt an Strukturmotiven ermöglicht. Isocyanat-basierte Polymere basieren entweder auf der Reaktion mit Nukleophilen oder auf der Reaktion von Isocyanaten mit sich selbst. Ersteres führt zu Urethanbindungen; Harnstoff-, Oxazolidinon-, Allophanat-, Biuret- und Oxadiazinantrion-Strukturen können gezielt aufgebaut werden. Die Selbstreaktion erlaubt zusätzlich, bei Bedarf Carbodiimid-, Uretdion-, Uretdionimin-, Isocyanurat- und Iminooxadiazindion-Strukturen in Polymere einzubauen.

Polyurethane unterstützen sowohl die Einsparung als auch die Erzeugung von Energie. Das bekannteste Beispiel ist die Anwendung von Schaumstoffen in der Wärmedämmung zur Energieeinsparung. Amory Lovins hat für diesen Beitrag zur Energieversorgung den Begriff „Negawatt“ geprägt. Als Duromere schmelzen die hier eingesetzten Isocyanat-basierten Schaumstoffe nicht. Da sie geschlossene Zellen haben, kann – anders als bei faserigen Dämmstoffen – auch bei Verletzung der Dampfsperre die Dämmwirkung keinen Schaden nehmen.

Polymere auf Basis von Urethan- und Harnstoffbindungen sorgen heute dafür, dass die „Kühlkette“ von Lebensmitteln mit minimalem Energieeinsatz funktioniert. Zur Kühlkette gehören neben Kühlschränken und Tiefkühltruhen auch die wärmeisolierten Lkw und Container. Polymere Isocyanate werden dazu mit Polypropylenoxiden umgesetzt, die meist auf nachwachsenden Rohstoffen (Zucker, Sorbit, Glyzerin) aufgebaut sind. Die mit ca. 0,04 kg/Liter besonders leichte Wärmedämmung aus Polyurethan sorgt dafür, dass die Dämmung bei Kühl-Lkw nicht zum Spritfresser wird. Die Wärmedämmung von Heißwasserspeichern (z. B. bei Solarthermie-Anlagen) und von Fernwärmerohren besteht aus vergleichbaren Polymeren. Die Wärmedämmung ist so gut, dass in China Wärme über 37 km vom Kraftwerk zu Wohnungen transportiert wird.

Wenn Isocyanat-basierte polymere Schaumstoffe für die Wärmedämmung von Gebäuden eingesetzt werden, müssen sie strengen Anforderungen des Flammschutzes entsprechen. Daher sind solche Polymere ebenfalls hoch vernetzte Duromere. Die Vernetzung erfolgt aber anders, nämlich weniger über Urethanbindungen, sondern überwiegend durch thermisch besonders stabile Isocyanurat-Strukturen. Die isocyanatreaktive Komponenten sind keine Polyether, sondern oligomere aromatische Ester. Diese werden seit über fünfzig Jahren auch als „Upcycling“ aus PET-Abfällen hergestellt. Polyisocyanurat-(„PIR“)-Schaumstoffe sind so widerstandsfähig, dass sie die strengen Anforderungen des Flammschutzes in Europa und Amerika ohne halogenierte Flammschutzmittel erfüllen können. Auch Flüssiggas-Tankschiffe nutzen  PIR-Schaumstoffe zur Wärmedämmung.   

Der Beitrag isocyanatbasierter Produkte zur Energieerzeugung kann an Windenergieanlagen illustriert werden wo sie an mehreren Stellen der Anlage zum Einsatz kommt. In China erzeugen bereits erste Anlagen Strom, deren Flügel statt Epoxidharzen Polyurethane mit speziellen kammartigen Polyolen als Matrix für die Glasfasermatten nutzen. Diese bei Covestro in Shanghai entwickelten Polymere erlauben im Vergleich zu Epoxidpolymeren schnellere Produktion, mehr Steifigkeit und damit längere Rotoren. Sie lassen aufgrund besserer Zähigkeit längere Lebensdauern erwarten.

Für die Lacke, die Windenergieanlagen vor Wind und Wetter schützen, werden aufgrund der notwendigen Lichtechtheit höherwertige aliphatische Isocyanate verwendet. Solche Lacke haben sich schon seit sehr langer Zeit in Automobil- und Infrastrukturanwendungen als langlebig und wartungsarm bewährt. Das sind auch die Anforderungen der Windenergie. Für die Türme werden über Biuret-Strukturen vernetzte Polyurethane eingesetzt. Das reicht für die Lackierung der Flügel nicht: Hier sorgt Aspartat-Polyharnstoff-Chemie – in China schon mit Wasser als Lösungs­mittel – für noch mehr Elastizität, Abriebfestigkeit und damit Langlebigkeit.