废塑料物理回收前景如何？

点击联系发帖人 时间：2022-07-12 09:26

河北废塑料回收市场

塑料废弃物的不合理处理不仅带来严峻的环境问题，还造成不可再生资源的巨大浪费，因此发展简单高效的回收方式，将塑料废弃物高值化利用具有重要的意义。目前物理回收和化学回收备受关注，然而物理回收过程中常由于机械、热等作用导致再生塑料性能下降，多为降级回收；化学回收可以得到原料、低聚物及其他化学品，有望实现升级回收，但常常需要在高温高压下进行，导致产物组成较为复杂，实际利用率和附加价值较低。特别对于热固性塑料而言，其稳定的三维网络结构增加了回收难度，是目前塑料废弃物回收领域面临的瓶颈问题。

针对这一难题，四川大学王玉忠院士团队另辟蹊径，利用热固性树脂本身的特性，并结合尺寸效应，通过简单物理方式成功实现了热固性树脂的升级回收。该方法简单易行，仅通过树脂的粉碎和颗粒的再组装，在不破坏树脂化学键的情况下，即可制备得到多种功能材料，应用于油水分离、不同粘附力的疏水涂层、酸性液体/气体监测及信息存储等多个领域。且该方法具有通用性，不仅适用于热固性塑料，也适用于热塑性塑料。正如意大利诗人但丁所言 “世上没有垃圾，只有放错地方的宝藏”。该工作综合了目前物理回收过程的简便性和化学回收产品高值化的优势，为塑料废弃物的循环利用提供了新的思路与借鉴。相关研究成果以 Horizons上。论文的第一作者为博士研究生刘雪辉，通讯作者为王玉忠院士和徐世美教授。

图1 CEPs用于制备多种功能材料

功能一：油水混合物分离

热固性环氧树脂颗粒（CEPs）通过简单的堆积即可实现对简单油水混合物的分离，这种再利用方式同样适用于其他的废弃物，如热固性不饱和聚酯、玻璃纤维增强的环氧树脂、橡胶粉、PE、PP、PA6等。分离通量可以达到57325 L m^-2 h^-1，分离效率为99%。另外，改性后的CEPs（HEPs）还可以对多种油包水乳液进行分离且具有良好的循环稳定性。

CEPs可用于疏水性微纳结构的构筑，与不同的粘合剂相结合，可以制备粘附力不同的疏水涂层。与不同的粘合剂相结合，可以制备粘附力不同的疏水涂层。当选用环氧树脂粘合剂时，所制得涂层的水接触角为144.6^o，粘附力为219 μN，可以用于表面储水（50 μL）及水的定向运输（170 μL）。当选用PDMS粘合剂时，所得涂层的水接触角为150.2^o，粘附力为106 μN。当水的体积达到为6 μL时，即可从倾斜的表面滚落，可用于水的收集。

功能三：酸监测及信息存储

块状环氧树脂具有优异的耐酸碱腐蚀性，但是将其粉碎为细小的颗粒时，在遇到酸性液体（1s）或者气体（5s）时即可显示裸眼可见的颜色变化，从而应用于酸性液体/气体的监测。同时，这种颜色的变化是可逆的：当遇到碱性溶液/气体，CEPs涂层又恢复到原来的颜色，进而可应用于NH3等碱性气体的监测。推测胺固化环氧树脂的这种响应性变色是由于质子化导致的，而酸酐类固化的环氧树脂则不具有这种响应变色行为，因此将这两种树脂结合可以用于信息存储等领域。

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一、废塑料行业产业概述

随着我国“限废令”和“垃圾分类”政策的逐步出台，我国废塑料回收利用产业链发生了较大变化，主要体现在上游回收阶段和循环再生阶段。上游回收阶段来看，传统产业链主要通过拾荒者从居民手中回收废塑料，筛选附加值较高塑料瓶流入循环再生产业链，此种模式虽成本较低，利润较高，但效率低下无法满足国内废塑料的需求，需要大量进口国外废塑料。垃圾分类政策出台后，垃圾“获得权”转移至小区或物业、政府或收运公司，渠道逐渐正规，提高了回收分拣效率。

废塑料回收利用产业链变化

资料来源：公开资料整理

废塑料的处置方案分为物理回收和化学回收两种，化学降解是未来发展方向。填埋处理、原形利用及简单再生3种物理手段在实践中已获得诸多应用，相对比较成熟，但存在回收限制较多，污染环境等缺点；而改性再生、热分解、降解及热能回收等化学回收技术，可以有效回收热固性塑料，提高回收价值，是未来废塑料处置和回收的发展方向

主要废塑料处理及回收技术方案

资料来源：公开资料整理

我国目前废塑料主要处理方式填埋和焚烧，废塑料回收比例较低。2019年我国产生塑料6300万吨，其中回收量仅有1890万吨，占比30%，而填埋量为2016万吨，焚烧量1953万吨，分别占比32%，31%。可见我国废塑料回收有较大的发展空间。

2019年中国废塑料处理占比分布情况

资料来源：中国物资再生协会再生塑料分会，华经产业研究院整理

从我国废塑料回收量来看，根据中国物资再生协会再生塑料分会统计，2020年中国废塑料回收量为1600万吨（同比下降15%）。2020年受疫情降幅将达，打断了自2017年开始逐步回升趋势，对比高达74%的立陶宛塑料垃圾的循环利用率，荷兰、瑞典、德国整体在50%左右。

年中国废塑料回收变动情况

资料来源：商务部，中国物资再生协会再生塑料分会，华经产业研究院整理

就塑料回收结构而言，我国2020年回收塑料中有31.9%为废PET塑料，回收量达440万吨，废PE和废PP分别占总回收量的20.6%和19.4%。PET、PP和PE作为国内市场应用最广泛、需求最旺盛的塑料，其回收量占比同样较高。

2020年中国废塑料回收结构占比情况

资料来源：中国物资再生协会再生塑料分会，华经产业研究院整理

可降解塑料打通了废塑料到塑料原料的新循环，减少循环阶段的二氧化碳排放。可降解塑料通过堆肥处理能够转化为肥料、二氧化碳和水，种植出含糖或淀粉的作物后，通过发酵或者化工加工就又能转化成用于生产高分子材料的有机分子，进而形成可降解循环。化石原料通过生产可降解塑料进入可降解循环后不会产生二氧化碳排放，可以有效减碳。

2020年全球可降解与不可降解塑料生产状况

相关报告：华经产业研究院发布的《年中国废塑料行业发展监测及投资战略规划研究报告》；

可降解塑料通过生物降解技术，在自然界光照、水分、微生物等环境因素作用下，高分子碳链一次断裂，最后断裂成单碳，在有氧条件下转化成二氧化碳，在无氧条件下转化成甲烷，重新进入自然界碳-氧循环。可降解塑料可以有效避免传统废塑料处理方式填埋法产生的渗透液，焚烧法产生的多环芳香烃化合物、一氧化碳等有害物质，减少对土壤和大气污染。

不同种类塑料制造过程的资源投入与碳排放情况

资料来源：公开资料整理

四、废塑料回收前景分析

一是再生循环和可降解循环双循环加持，构建废塑料内循环体系刻不容缓。“限废令”出台后，传统低效率、低利用率的回收产业链不再满足内需，需要探索新的循环经济产业链。对于产业链上游来说，居民应积极进行垃圾分类，政府加强监管强度，不断规范回收渠道，提高回收分拣效率；下游再生塑料厂商，注重技术革新，采用化学回收等方法扩大可回收塑料范围，提升再生塑料的核心利用价值。随着各省“禁塑令”政策落地，在减源头的同时推动可降解塑料发展，为废塑料循环体系提供了新循环渠道，未来将逐渐成为主要循环渠道。

二是“碳中和”背景下，我国废塑料回收具有重要意义。目前我国60%废塑料的处理方式是填埋和焚烧，这样不仅会产生温室气体、大气污染物、微塑料等，还会污染土壤和地下水，对生态环境产生巨大影响。因此，在“碳中和”背景下，改善塑料处理方式，除了每1吨再生塑料减排0.977吨CO2外，对我国生态环境改善也有重大意义。

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