我國廢舊塑料的廢物再利用現(xiàn)狀以及未來趨勢

鄧煒航，屈茂會

（中國葛洲壩集團(tuán)綠園科技有限公司，廣東 深圳 518052）

石油是制造塑料的重要原料，其有限性和不可再生性使得這種資源的耗費速度將大大提高，結(jié)合當(dāng)今世界的石油儲量和產(chǎn)量，粗略預(yù)計石油資源將在五十年內(nèi)消耗殆盡。我國的50%石油和42%塑料原料依賴國外進(jìn)口，因此，我國自然將塑料的再生利用列為重大戰(zhàn)略問題之一。豐富且廉價的再生塑料原料勢必能夠解決我國塑料原料短缺的問題。

新時代，社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展給了塑料廣泛運用的機(jī)會，塑料依靠自身優(yōu)異的物理化學(xué)性能，在越來越多的領(lǐng)域替代木材、鋼鐵、皮革、布匹等傳統(tǒng)原料，在生產(chǎn)生活中起到越來越重要的作用。廢棄塑料的再度利用是減少塑料廢棄物污染環(huán)境，同時緩解我國石油供給壓力的重要手段，勢在必行。

1 塑料廢棄物的現(xiàn)狀

在世界各國中，我國的塑料產(chǎn)業(yè)產(chǎn)量始終位居前列，國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)表明，我國塑料產(chǎn)量在2012年為5 781.8萬t，同比上年增長8.99%。但是，我國的塑料品消耗量更為巨大，約為產(chǎn)量的150%，我國已經(jīng)成為廢塑料進(jìn)口消費最多的國家[1]。2011年，我國的廢舊塑料量已十分巨大，約為2億t，然而，僅有1 500萬t能夠得到回收利用，回收比例不及十分之一。環(huán)境保護(hù)部統(tǒng)計，我國一次性塑料泡沫包裝、塑料薄膜在2011年就已超9 500萬t，超過塑料產(chǎn)量60%，據(jù)估計，一次性包裝制品約有80%在一年內(nèi)便遭到廢棄。中國每日買菜塑料袋消耗10億個，每年一次性飯盒消耗150億個，零售行業(yè)消耗塑料袋500億個（中國塑料加工工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)）。報廢家電與汽車中的塑料6 500萬t，隨著汽車與電子電器的大量報廢期到來，此類廢舊塑料的產(chǎn)生量不斷提高。

2 回收廢棄塑料技術(shù)

塑料質(zhì)量較小、體積相對較大，在自然環(huán)境下不易降解，這些特殊性質(zhì)決定了塑料想要進(jìn)行無害化處理的難度較大。填埋、焚燒、再生回收是當(dāng)今處理塑料廢棄物的三種主要方式。填埋法由于其建設(shè)、運行成本低，是世界各國最廣泛使用的處理方式[2]。但是，對土地資源的大量占用，對地下水的阻塞和污染，對地面水下滲的阻礙，增塑劑溶出的二次污染都是該方法的劣勢。此外，該方法還會浪費大量可回收的廢棄塑料資源。焚燒回收熱能再利用是另一種塑料的回收方式。這種方法具有運行成本較低、廢棄塑料處理效率高等優(yōu)點，但是燃燒塑料會釋放大量二噁英、呋喃等有害物質(zhì)，如果塑料中含有鎘、鉛等重金屬化合物，它們會隨著焚燒殘渣煙塵一并釋放，對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。塑料回收利用的方法主要有：直接利用發(fā)、油化法、改性法、氣化法、解聚單體化法、直接作原料以及還原劑等各種不同的方法[3]。

2.1 直接利用法

經(jīng)過簡單處理，塑料廢棄物便可以直接再次利用，經(jīng)過分選分離、破碎清洗、干燥后再對塑料進(jìn)行熱熔、拉絲、冷卻、切粒等工序，塑料廢棄物便可以制成塑料再生粒。

塑料廢棄品要經(jīng)過加熱干燥的程序，造成這種塑料回收方式的能耗較高。根據(jù)某進(jìn)行再生造粒工序的企業(yè)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，造粒車間的用電量占企業(yè)總用電量的97%。同時，濾網(wǎng)的網(wǎng)孔也極易被塑料廢棄物中的雜物堵塞，更換頻率較高。

直接利用法來回收廢棄塑料工序簡單，但是再生后的塑料在力學(xué)性能上表現(xiàn)能力就大打折扣，無法滿足高檔次產(chǎn)品的需求。此種再生方法如果能夠和改性技術(shù)搭配使用，那么再生材料的力學(xué)性能能夠大大改善，以滿足專用制品的特殊需要。

2.2 改性法

改性塑料的消費數(shù)量近年來逐漸上漲，年增長率達(dá)15%，我國改性法再生塑料產(chǎn)品的產(chǎn)量已達(dá)5 830萬t。這些材料使用集中在家用電器和汽車生產(chǎn)行業(yè)，這也和近年來家用電器和汽車工業(yè)的發(fā)展勢頭相契合。

塑料的改性大多數(shù)情況是指利用機(jī)械的共混或者化學(xué)接枝的方法，來對再生材料進(jìn)行改性操作，多是在塑料原料中添加礦物質(zhì)、纖維、阻燃劑、彈性體等物質(zhì)，有效地改善塑料的抗蠕變、抗疲勞、耐熱、抗老化的性能。力學(xué)性能也在改進(jìn)之后，得到有效提高，甚至超過原樹脂，可以用于制作高檔再生塑料制品。不僅如此，礦物質(zhì)成本相對較低，可以有效降低塑料材料再生的成本花費。

劉亞群和李忠恒等人的改性塑料研究分別肯定了改性塑料的力學(xué)性能和環(huán)保性能，這為改性塑料的推廣應(yīng)用提供了有效的學(xué)術(shù)支持[4-5]。如今，改性塑料年產(chǎn)量已達(dá)數(shù)千萬噸，成為我國塑料行業(yè)的重要支柱之一[6]。這種再生方法不僅能夠提高塑料性能，低塑料制品的成本，還可以降低合成新型的、擁有獨特功能的高分子化合物經(jīng)濟(jì)成本。

但是，改性技術(shù)并非十全十美：一是非金屬礦物密度過大，導(dǎo)致改性材料增重過多；二是填料顆粒表面技術(shù)仍有不足，使用后的具體結(jié)果無法有效清晰預(yù)見；三是再生料無法擺脫降級使用的結(jié)果，改性后的塑料再分離仍舊是一個很大的問題。

2.3 裂解法

裂解油化的方法即為在高溫或者催化劑的作用下，廢棄塑料轉(zhuǎn)化為再生油，從而當(dāng)作燃料、化工原料來使用。如果有適當(dāng)?shù)臏貕捍呋瘎l件，廢塑料裂變后可以轉(zhuǎn)換為柴油或汽油[7]。熱裂解法、熱裂解-催化改質(zhì)法、催化熱裂解法是處理廢棄塑料的三種主要裂解方法。

熱裂解法在所有方法中最為簡單，用熱能克服裂解所需活化能，塑料發(fā)生解聚反應(yīng)，成為低分子化合物和單體。該方法投資低廉，工藝簡便，但是出油率相對較低，產(chǎn)品混合后雜亂，此外，過高的溫度和過長的時間導(dǎo)致汽油、柴油的含量較低。催化熱裂解法投資也較少，工藝簡便，反應(yīng)速率相對較快，反應(yīng)產(chǎn)物中異構(gòu)化、芳構(gòu)化油品相對上一種方法更多。但是，反應(yīng)時的焦炭沉積導(dǎo)致反應(yīng)失活，催化劑再生與回收較為困難，催化劑的選擇成為本方法的最大阻礙。熱裂解-催化改制法亦稱二段法，先熱裂解塑料后，再對裂解氣催化改質(zhì)。這樣避免了熱裂解汽柴油品相差的短板，運行成本低廉，但是工藝繁復(fù)，建設(shè)成本過高。

早在20世紀(jì)70年代，歐美發(fā)達(dá)國家便將此技術(shù)投入實際生產(chǎn)。我國由于技術(shù)的不成熟，均采用熱裂解法，使用原料品質(zhì)不一，品種繁雜，所生產(chǎn)出的油的質(zhì)量低下，無法滿足標(biāo)準(zhǔn)汽油的指標(biāo)，過高的成本和較低的回報使得盈利匱乏，也掣肘了行業(yè)的發(fā)展。

2.4 氣化法

利用氣化介質(zhì)分解塑料，可以用空氣、氧氣或者水蒸氣來充當(dāng)介質(zhì)，以得到一氧化碳、氫氣、甲烷等合成氣體。它們可以用作生產(chǎn)甲醇、合成氨等化工產(chǎn)品的原料，或者燃燒發(fā)電、供熱。

本方法簡單易行，可以有效回收廢棄塑料制品，氣化產(chǎn)品能夠在燃燒供熱發(fā)電和制造化工產(chǎn)品上得到充分利用。

2.5 解聚單體化法

光照、熱量、氧氣與微生物等多種外部作用會使塑料中的鍵被切斷，造成塑料老化，綜合屬性下降。但是，人們可以這種方法來分解廢棄塑料，以達(dá)到再生再利用的最終目的。利于外界因素解聚塑料，為塑料回收提供了新的方式。

不同種類的塑料可以使用不同的單體化解聚方法，同時產(chǎn)物的數(shù)量也是不同的。熱解法、水解法、醇解法是較為常用的方法。為了產(chǎn)物質(zhì)量達(dá)標(biāo)，單體化解聚對廢棄塑料的純度要求較高，因此分選為單一品種的工作較為嚴(yán)格復(fù)雜。

2.6 替代還原劑或化學(xué)原料的方法

廢塑料在高爐煉鐵時可以代替焦炭，充當(dāng)反應(yīng)過程的還原劑。廢棄塑料在被碾碎后被吹入高爐，分解出一氧化碳和氫氣，將鐵礦石還原為鐵。由于立足于已有設(shè)備，本方法投資小，成本低，能處理較為雜亂的塑料廢棄物。塑料的最終燃燒排出二氧化碳和水，減少了有害氣體的排放。但是，在被吹入前塑料的粒度要求無形中增加了整體成本。

3 塑料廢棄品回收與再生的未來趨勢

目前，塑料回收與再生工藝越發(fā)清潔、高效、便捷，相關(guān)技術(shù)也越發(fā)成熟。人們要堅持經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益相統(tǒng)一，選擇合適的塑料回收與再生工藝。直接利用法推廣較好且技術(shù)成熟，但是品種少、質(zhì)量低。改性再生法對塑料廢棄物改性再利用，可以有效提高材料強(qiáng)度，值得推廣；裂解油化技術(shù)可回收混合塑料制品，但是質(zhì)量參差不齊，成本過高，經(jīng)濟(jì)效益不足，催化劑也是本方法的瓶頸；氣化技術(shù)可回收混合塑料，高效地抑制了二噁英等有害物質(zhì)的產(chǎn)生。

塑料廢棄物再生利用的核心為突破技術(shù)瓶頸和開展設(shè)備更新，開發(fā)新技術(shù)，推動技術(shù)實用化，這是廢棄塑料回收行業(yè)健康發(fā)展的不竭動力?；厥账芰系姆椒ú皇菃我坏?，人們應(yīng)當(dāng)根據(jù)分選性、純度等各種因素綜合考慮[8]。

4 結(jié)語

廢棄塑料是環(huán)境的重要污染源，同時卻擁有資源化的潛力，將其資源化并實現(xiàn)去污染化是刻不容緩的事情。出了回收廢棄塑料之外，減少塑料生產(chǎn)量、開展環(huán)保設(shè)計也是很好的配套方法?；厥諒U棄塑料，可以將污染物變廢為寶，同時實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的有效提升，這對綠色經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著重要的意義。

1 張 雪，張承龍.我國廢舊塑料的資源再利用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].上海第二工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2014，31（3）：193-197.

2 溫 勇，杜建偉，項 赟，等.廢舊塑料再生造粒清潔生產(chǎn)的潛力分析與途徑探討[J].環(huán)境保護(hù)，2013，41（21）：53-54.

3 湯桂蘭，胡 彪，康在龍，等.廢舊塑料回收利用現(xiàn)狀及問題[J].再生資源與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2013，6（1）：31-35.

4 劉亞群，劉亞青.高填充量的滑石粉/聚乙烯材料流變性能的研究[J].中北大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2000，21（2）：182-184.

5 李忠恒，張 寧，陶 宇.PNBR增韌改性SMC的研究[J].橡膠工業(yè)，2008，55（4）：203-207.

6 李芳蓉，童 丹.白色污染的危害及其綠色化治理對策[J].江蘇教育學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)），2013，29（3）：39-44.

7 高 濤，章煜君，潘 立.我國廢舊塑料回收領(lǐng)域的現(xiàn)狀與發(fā)展綜述[J].機(jī)電工程，2009，26（6）：5-8.

8 丁明潔，陳新華，席國喜，等.我國廢舊塑料回收利用的現(xiàn)狀及前景分析[J].中國資源綜合利用，2004，（6）：36-39.