淺談廢舊塑料包裝污染問題及其對策研究

姚海濱

（天津海晶塑料制品有限公司，天津 300450）

眾所周知，塑料垃圾已經(jīng)成為了全球環(huán)境污染的罪魁禍?zhǔn)字?，而廢舊塑料包裝材料又是塑料垃圾的主要來源。據(jù)報道，研究者在距離大陸超過1000公里，深達(dá)10898米的馬里亞納海溝中，發(fā)現(xiàn)了一個塑料袋。這一發(fā)現(xiàn)，揭示了當(dāng)今令人觸目驚心的塑料污染現(xiàn)狀。

塑料包裝作為一種最常見的包裝材料，具有質(zhì)輕、防水、耐用、生產(chǎn)技術(shù)成熟、成本低的優(yōu)點，被全世界廣泛應(yīng)用，且使用量呈逐年增長趨勢。但廢舊塑料包裝進(jìn)入環(huán)境后，由于很難降解，會造成長期、深層次的生態(tài)環(huán)境問題。如拋棄在陸地或水中的廢舊塑料包裝物，容易被動物當(dāng)作食物吞入，導(dǎo)致動物非自然死亡；混入生活垃圾中的廢舊塑料包裝物很難處理，填埋會長期占用土地；散落在土壤中的廢舊塑料包裝物會對作物生長產(chǎn)生消極影響等[1]。

因此，如何減少甚至規(guī)避廢舊塑料包裝對環(huán)境造成污染，是全球塑料產(chǎn)業(yè)工作者和科學(xué)家積極探索、研究的熱門課題。其中在行業(yè)內(nèi)比較成熟的有以下三個研究和發(fā)展的方向。

1 降解塑料

早在二十世紀(jì)70年代，一些國家已經(jīng)開始了淀粉填充塑料的研究，其制造工藝是在通用在塑料中加入一定量的淀粉和少量添加劑，然后再加工成型。與此類似，大概在十年前，國內(nèi)部分工廠將石頭粉研磨至一定目數(shù)甚至納米級，與傳統(tǒng)塑料及添加劑共混造粒成為降解塑料，其具有較好的吹膜加工性能，此技術(shù)在國內(nèi)曾一時興起。當(dāng)然，無論是淀粉還是石頭粉，共混而成的降解塑料，實際沒有實現(xiàn)真正的降解。這樣的塑料，其所謂的降解過程，只是淀粉和石頭粉在潮濕的自然界中產(chǎn)生了溶解于水或者其他的物理變化過程，使得整塊的塑料包裝材料分解成若干的碎片，而并非化學(xué)反應(yīng)過程。塑料碎片仍然具有難以降解的特性，散落在土地、河流甚至海洋中，回收清理的難度甚至遠(yuǎn)大于整塊廢舊塑料包裝物。因此，近年來，該種工藝已經(jīng)被禁止使用。

隨著新材料的不斷發(fā)展更新，目前已經(jīng)有了很多成熟的、完全降解的新型塑料可用于包裝物的制備。如聚乳酸PLA、聚羥基脂肪酸酯PHA、二氧化碳共聚物PPC等，這些材料都能夠在堆肥條件下完全降解，不會對環(huán)境造成污染。但可降解塑料的研究仍然還有很多問題需要逐一突破，才能真正使可降解塑料被廣泛應(yīng)用。如目前市面上的可降解塑料普遍存在機械性能較差、阻隔氧氣等功能性欠缺、生產(chǎn)成本高問題，這使得降解塑料還不能夠完全替代傳統(tǒng)塑料。

2 單一材質(zhì)易回收包裝材料

目前廢舊塑料包裝物不能夠完全回收，很大一部分原因是包裝物的材質(zhì)多為兩種或兩種以上材料復(fù)合而成的材料，如PA和PE復(fù)合、PA和PP復(fù)合等。2016年左右，部分發(fā)達(dá)國家提出了包裝材料單一材質(zhì)化的設(shè)想，以便于包裝物回收再利用。近年來，隨著塑料原材料的不斷推陳出新和薄膜制造裝備如BOPE、MDO等的不斷更新發(fā)展，使得單一材質(zhì)包裝材料的技術(shù)逐漸成熟。國內(nèi)各大包裝材料生產(chǎn)企業(yè)，在歐美等發(fā)達(dá)國家客戶需求的推動下，陸續(xù)開始了單一材質(zhì)包裝物的批量生產(chǎn)，部分企業(yè)也成功開發(fā)了滿足客戶包裝需求的單一材質(zhì)包裝物，并取得了不錯的成績。如天津海融鑫科技有限公司，2021年陸續(xù)向韓國、日本出口了PE復(fù)合PE材質(zhì)的非阻隔彩印袋和PE復(fù)合PE材質(zhì)的真空袋，使得單一材質(zhì)包裝物實現(xiàn)了市場化。

但是單一材質(zhì)包裝物的推廣仍然需要一個較長的過程。一是因為目前單一材質(zhì)包裝物價格普遍偏高，和普通包裝物相比，價差的壓力仍然高于歐美等發(fā)達(dá)國家環(huán)保稅壓力，因此客戶將包材全面更新?lián)Q代的積極性還不夠高。二是單一材質(zhì)包裝材料難以實現(xiàn)復(fù)合材料的功能性，當(dāng)然目前單一材質(zhì)的包裝材料已經(jīng)相繼實現(xiàn)了部分復(fù)合材料的功能，如高阻隔性能等，但仍有部分特殊的功能是單一材質(zhì)暫時無法代替的，在功能性方面，單一材質(zhì)仍然需要不斷的開發(fā)創(chuàng)新。三是廢舊塑料分類回收處理的體系，大多數(shù)國家還不夠完善，即使是分類處理做得不錯的日本，也很難做到廢舊塑料大規(guī)模的分類回收處理，仍有超過七成的廢舊塑料需要進(jìn)行焚燒處理。

3 廢舊塑料熱分解

將廢舊塑料熱分解，理論上可以制得汽油、柴油和部分重油，是資源回收和避免二次污染的重要途徑，可以說廢舊塑料的熱分解是減少，甚至杜絕廢舊塑料污染最有效的方法。從70年代開始，德國、日本等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)開始了塑料熱分解技術(shù)的研發(fā)[2]。而我國在90年代也建立了數(shù)套廢塑料熱分解的工業(yè)化裝置，但由于高耗能，以及分解產(chǎn)物循環(huán)利用質(zhì)量不高等原因，都沒能夠得到優(yōu)質(zhì)的運營。

目前廢舊塑料熱分解無法推動的主要原因是高耗能，現(xiàn)有技術(shù)將廢舊塑料熱分解需要400℃～900℃的溫度，會消耗大量的能源。雖有部分研究表明，熱分解制得的油品能夠超過國標(biāo)要求，但使用的經(jīng)濟性極差。因此，找到和制備一種特殊的催化劑，能夠?qū)⑺芰蠠岱纸鉁囟冉抵?00℃以內(nèi)甚至更低，是將廢舊塑料熱分解推廣的關(guān)鍵技術(shù)突破口。

據(jù)報道，2020年由艾姆斯實驗室的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一個科學(xué)家團隊，發(fā)現(xiàn)了第一個過程性無機催化劑。其由負(fù)載在固體二氧化硅核心上的鉑金顆粒組成，周圍是具有均勻孔隙的二氧化硅外殼，可提供進(jìn)入催化點的機會。在解構(gòu)實驗中，長的聚合物鏈穿入孔隙并接觸催化點位，然后分子鏈分解成更小的碎片，就不再是高分子塑料材料了。與之類似的，日本東北大學(xué)和大阪市立大學(xué)的研究人員，將釕和二氧化鈰結(jié)合起來，創(chuàng)造了一種能夠在200℃以下回收聚烯烴塑料的催化劑?？茖W(xué)家們的發(fā)現(xiàn)為廢舊塑料熱分解打開了新的窗口，但這些催化劑均為稀有貴重金屬，工業(yè)化規(guī)模使用的成本會極高，仍然難以推廣，實現(xiàn)工業(yè)化的道路仍然還很漫長。

4 結(jié)論

無論是降解材料和單一材質(zhì)易回收材料從源頭解決廢舊塑料對環(huán)境的污染，還是廢舊塑料熱分解技術(shù)從終端將廢舊塑料變廢為寶循環(huán)使用，都是減少甚至是杜絕廢舊塑料環(huán)境污染非常有效的思路和研究方向。在當(dāng)今環(huán)境問題突出的大背景下，人們保護環(huán)境，維持生態(tài)平衡應(yīng)該做出的努力，特別需要有社會責(zé)任感的大企業(yè)參與其中，堅持技術(shù)開發(fā)和技術(shù)更新，為綠色工業(yè)、綠色包裝、綠色地球做出貢獻(xiàn)。