我國廢舊塑料的廢物再利用現狀以及未來趨勢

鄧煒航，屈茂會

（中國葛洲壩集團綠園科技有限公司，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，結合當今世界的石油儲量和產量，粗略預計石油資源將在五十年內消耗殆盡。我國的50%石油和42%塑料原料依賴國外進口，因此，我國自然將塑料的再生利用列為重大戰略問題之一。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，社會經濟快速發展給了塑料廣泛運用的機會，塑料依靠自身優異的物理化學性能，在越來越多的領域替代木材、鋼鐵、皮革、布匹等傳統原料，在生產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 塑料廢棄物的現狀

在世界各國中，我國的塑料產業產量始終位居前列，國家統計局數據表明，我國塑料產量在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，約為產量的150%，我國已經成為廢塑料進口消費最多的國家[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。環境保護部統計，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，超過塑料產量60%，據估計，一次性包裝制品約有80%在一年內便遭到廢棄。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，零售行業消耗塑料袋500億個（中國塑料加工工業協會數據）。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，此類廢舊塑料的產生量不斷提高。

2 回收廢棄塑料技術

塑料質量較小、體積相對較大，在自然環境下不易降解，這些特殊性質決定了塑料想要進行無害化處理的難度較大。填埋、焚燒、再生回收是當今處理塑料廢棄物的三種主要方式。填埋法由于其建設、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點，但是燃燒塑料會釋放大量二噁英、呋喃等有害物質，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，對環境造成嚴重污染。塑料回收利用的方法主要有：直接利用發、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

經過簡單處理，塑料廢棄物便可以直接再次利用，經過分選分離、破碎清洗、干燥后再對塑料進行熱熔、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。根據某進行再生造粒工序的企業的統計數據，造粒車間的用電量占企業總用電量的97%。同時，濾網的網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性能上表現能力就大打折扣，無法滿足高檔次產品的需求。此種再生方法如果能夠和改性技術搭配使用，那么再生材料的力學性能能夠大大改善，以滿足專用制品的特殊需要。

2.2 改性法

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

塑料的改性大多數情況是指利用機械的共混或者化學接枝的方法，來對再生材料進行改性操作，多是在塑料原料中添加礦物質、纖維、阻燃劑、彈性體等物質，有效地改善塑料的抗蠕變、抗疲勞、耐熱、抗老化的性能。力學性能也在改進之后，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性能和環保性能，這為改性塑料的推廣應用提供了有效的學術支持[4-5]。如今，改性塑料年產量已達數千萬噸，成為我國塑料行業的重要支柱之一[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濟成本。

但是，改性技術并非十全十美：一是非金屬礦物密度過大，導致改性材料增重過多；二是填料顆粒表面技術仍有不足，使用后的具體結果無法有效清晰預見；三是再生料無法擺脫降級使用的結果，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，廢棄塑料轉化為再生油，從而當作燃料、化工原料來使用。如果有適當的溫壓催化劑條件，廢塑料裂變后可以轉換為柴油或汽油[7]。熱裂解法、熱裂解-催化改質法、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，塑料發生解聚反應，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，產品混合后雜亂，此外，過高的溫度和過長的時間導致汽油、柴油的含量較低。催化熱裂解法投資也較少，工藝簡便，反應速率相對較快，反應產物中異構化、芳構化油品相對上一種方法更多。但是，反應時的焦炭沉積導致反應失活，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。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，建設成本過高。

早在20世紀70年代，歐美發達國家便將此技術投入實際生產。我國由于技術的不成熟，均采用熱裂解法，使用原料品質不一，品種繁雜，所生產出的油的質量低下，無法滿足標準汽油的指標，過高的成本和較低的回報使得盈利匱乏，也掣肘了行業的發展。

2.4 氣化法

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

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

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，同時產物的數量也是不同的。熱解法、水解法、醇解法是較為常用的方法。為了產物質量達標，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格復雜。

2.6 替代還原劑或化學原料的方法

廢塑料在高爐煉鐵時可以代替焦炭，充當反應過程的還原劑。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清潔、高效、便捷，相關技術也越發成熟。人們要堅持經濟效益與環境效益相統一，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成熟，但是品種少、質量低。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度，值得推廣；裂解油化技術可回收混合塑料制品，但是質量參差不齊，成本過高，經濟效益不足，催化劑也是本方法的瓶頸；氣化技術可回收混合塑料，高效地抑制了二噁英等有害物質的產生。

塑料廢棄物再生利用的核心為突破技術瓶頸和開展設備更新，開發新技術，推動技術實用化，這是廢棄塑料回收行業健康發展的不竭動力。回收塑料的方法不是單一的，人們應當根據分選性、純度等各種因素綜合考慮[8]。

4 結語

廢棄塑料是環境的重要污染源，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，減少塑料生產量、開展環保設計也是很好的配套方法。回收廢棄塑料，可以將污染物變廢為寶，同時實現經濟效益和環境效益的有效提升，這對綠色經濟的發展有著重要的意義。

1 張 雪，張承龍.我國廢舊塑料的資源再利用現狀與發展趨勢[J].上海第二工業大學學報，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的潛力分析與途徑探討[J].環境保護，2013，41（21）：53-54.

3 湯桂蘭，胡 彪，康在龍，等.廢舊塑料回收利用現狀及問題[J].再生資源與循環經濟，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].中北大學學報（自然科學版），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，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].江蘇教育學院學報（自然科學），2013，29（3）：39-44.

7 高 濤，章煜君，潘 立.我國廢舊塑料回收領域的現狀與發展綜述[J].機電工程，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狀及前景分析[J].中國資源綜合利用，2004，（6）：36-39.