廢塑料再生的瓶頸及解決方案初探

前言

可再生資源，按照品種可粗分為金屬、橡膠、塑料、紡織物、紙張、廚余、玻璃……等等；資源再生的核心問題是經再生處理后能進入下一個資源的生命周期，就是可再被利用；從商業角度看就是要有市場。有些品種有些時候純市場化是有利可圖，也有純市場化是虧本的，但可通過政府采購服務、棄置者付費等補償措施實現資源化。

本文僅探討可再生廢塑料、尤指熱塑性廢塑料物理再生過程的技術瓶頸問題，結合作者十多年的研究和實踐，指出可能的解決方案，對市場盈虧不作考慮。

一、廢塑料的類別

廢塑料是結束一個生命周期后的塑料。與其他類別的可再生資源相比，有如下特點：

1、種類多

隨塑料制品的要求不同，生產原材料千變萬化，經塑料制品生命周期的完結，產生的廢塑料種類不勝枚舉。形成種類多的主要原因有如下幾種：

(1)原生塑料：通過人工合成制造出來的塑料。常見的有聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚苯乙烯(PS)等上百種；混雜塑料再生后應用價值不高、甚至無法應用。

(2)改性塑料：為滿足特定塑料制品要求，采取比如著色、阻燃、導電、軟硬度、耐高寒、高抗沖擊等改性措施后，衍生出上萬種性能獨特的塑料；

(3)復合材料：為滿足特定的要求，需要將多種塑料通過分子間的優化設計和復合加工形成了千變萬化的復合塑料品種。

(4)再生塑料：經過首次或多次再生的塑料，再生標準不一，更為復雜多樣。

2、殘留物復雜

塑料優異的加工、力學等性能，用途廣泛。在不同用途的環境中所出現的殘留物，也是千變萬化的。

3、塑料可再生性迥異

廢塑料并非全部都是可再生或有再生價值的，比如脲醛樹脂等熱固性塑料；還有一些粘染了危險品的塑料，比如殘留血液、放射性、毒品、病毒等等。

本文僅討論可再生的塑料。

4、理化指標的差異

同一種類塑料因其前一生命周期的性能要求所作的改性、復合，使用過程性能折損等等，致使同一種類廢塑料的理化指標千差萬別；如不同種類間的理化指標就更別遑論了。

二、再生處理的瓶頸與解決方案

1、廢塑料的分類

(1)分類標準

如上所述，廢塑料的表征特點因素很多，采用什么標準來進行分類？分類的準確度(單純度)如何掌握？哪些塑料品種因相融性等各種原因需要嚴格區分？同類品種廢塑料的理化指標該如何考量？等等，至今仍然是沒有理想的統一標準。

現有再生塑料行業通常按：種類、用途、理化指標、加工方法等方面分類。美國塑料工業協會(SPI)制定的塑料種類標志代碼、通稱1-7分類，起碼解決了單純性好的塑料分類、比如飲料瓶PET、日用品包裝瓶HDPE等的分類的問題；我國近年也組編了一些分類的行業標準。

解決的途徑建議：①以下游用戶的需要倒推分類標準；②分類標準按需求靈活化、多樣化；③需考慮經濟性和可操作性。

(2)分類手段

近幾十年為實現分類自動化，國內外許多企業、研究單位都在努力研發自動化分類技術和裝備；目前在顏色、密度、導電率、光折射等方面有許多科技成果并已經在生產中應用。但就混雜廢塑料分類，至今自動化還存在著許多不足之處，難以擺脫依靠人手憑經驗進行分類的局面。

所以最現實的做法：①人工為主，自動化為輔；②設法改善分揀工人的作業環境；③減少分類類別，簡化分揀作業的難度；④塑料制品企業盡量使用少復合、改性的塑料作原料。

(3)分揀工序衛生問題

很贊同清華大學劉建國教授的建議：寧缺毋濫。對一些殘留物不明、品種不明、或存在對人有毒有害物質的廢塑料，盡可能遵循銷毀的處理原則，而非再生利用。

出廠前對再生塑料進行封裝

就改善人工分揀衛生條件，可考慮：人工分揀場所采用作業區正壓送鮮風，對分揀工人個人防護；對一些無害雜質多的廢塑料，可以通過先清洗，再人工分揀的辦法，解決衛生問題。

2、殘留物去除

廢塑料在使用、回收、儲運等過程中，或多或少粘附、夾帶雜質及污染物殘留。包括包裝薄膜、容器上的各種紙質、紙塑復合、塑料標簽，油污，被包裝物殘留，砂土等等。去除廢塑料殘留物，是經分揀分類后廢塑料再生再利用的關鍵工序；也是再生過程可能產生“二次污染”的重要一環。有如下方法：

(1)人工剔除

比如包裝膜上的紙質不干膠標簽，具有分散、黏著牢固等特點，而膜自身比較干凈，不需要進一步消洗。通常做法是用人手將標簽找到，再逐一剪下剔除；還有塑料內鑲嵌的金屬條塊、如周轉箱、籮筐等的加強鋼帶、金屬挽手等，也需要人手拆除。

(2)用溶劑清洗

分為物理法和化學法，有時兩者兼有。

物理法清洗：通常用水作為溶劑；但對一些物質比如油脂等，不少企業用堿、清洗劑等溶液進行清洗；也有用非水溶液、比如玉米油、有機溶劑等進行清洗。

化學法：對塑料與金屬的復合材料，比如禮盒打包帶、鋁塑復合物等，用清洗方法無法分離，通常用酸將金屬溶解，再通過固液分離，達到塑料與金屬分離。

清洗過程主要考慮因素：避免溶劑內添加洗滌助劑，減少溶劑用量，便于溶劑的處理及循環回用；減少過程的能耗；清洗設備簡單易維護等等。

(3)干篩選

本文將風選也歸入干篩中(作者做了一些有益的研究探索，此文不具體展開討論)。目前常用有旋轉篩、振動篩、跳動篩、磁選(包括渦流分選)等等。

目的：不用水，去除的雜質保持干態，便于雜質的處置。

總之，在廢塑料殘留物去除方面，理論上不惜代價去除廢塑料黏糊的殘留物是沒問題的，但是否值得呢？需要考慮技術與經濟性的矛盾與統一，即包括主工藝、設備、能耗、環保、再生塑料的用途等多維度去權衡廢塑料清洗后產品的潔凈程度與投入產出的關系。

3、性能與下游用戶對接

對塑料制品企業而言，原材料的理化指標與加工性能合適、穩定就行，并非越優越好。

上一生命周期的大多數塑料制品原料，較原生塑料自身已不單純，分揀過程也難以達到精準分類；以此為原料造出的再生塑料，從成份、性能指標、成本等各方面，無法與原生塑料作對比；甚至有些場合，再生塑料較原生塑料更合適；因此塑料再生后，如何與下游用戶精準對接，是廢塑料再生的關鍵環節。致順在十多年的從業過程中，通過實驗、與用戶對接互動等，積累了大量的塑料制品企業用戶數據、倒推出系列廢塑料分類標準。

4、塑料再生過程的污染及控制

塑料再生過程的主要污染物及來源：

(1)夾帶固廢

主要是泥土砂石、或之前被包裝物的殘留，進入回收再生渠道的，多為屬于一般固廢的不可利用廢物。通過干篩、分揀等環節分離出來，交有資質部門處理即可。

(2)污水

清洗污水需考慮的因素有：①清洗溶劑是什么？比如清水、或有添加劑？②清洗對象殘留物是什么？比如機油瓶(機油已歸類為危廢！)殘留機油，洗發液瓶殘留有洗發水等等。居民生活廢塑料來料的殘留物是不單純的，不同地區、不同季節，都會有所變化。因此清洗污水的處理方法，需要針對待處理的廢塑料情況進行設計。

(3)廢氣

主要來源為造粒廢氣。廢氣的成分與待造粒的原料有很大的關系！同樣的聚乙烯PE薄膜原料，再生造紙膠渣造粒所產生的廢氣污染物濃度是最為復雜和難以處理的；其次是垃圾袋；廢氣中通常含有大量的油煙。但商場包裝用的纏繞膜、農業用大棚膜等就較易處理。針對造紙膠渣，致順經過三年多時間的反復論證與試驗，研發成功了一套廢氣處理系統。

有些品種造粒過程產生的廢氣帶有惡臭，比如POM等，極微量的泄漏就會引致吸入者的不適。

活性炭吸附量極其有限，很易于飽和，單純活性炭吸附處理是不足夠的。而UV光解和等離子等技術的處理效果，與風量、停留時間等有關，應用時要針對具體情況進行設計。

結合生活源廢塑料破碎清洗所產生的污水，致順可以通過活性污泥處理，有足夠的新鮮活性污泥；造粒廢氣通過生物膜濾塔進行吸收處理，效果良好。

(4)危廢

主要是用于廢氣處理的飽和活性炭，機械減速箱的潤滑油；或有不慎回收到的屬于危廢的物資等等。需設危廢倉，交有資質單位處理。

三、致順的實踐成果

致順堅持十多年，探求廢塑料再生“技術+裝備”。我們追求普適性強、盡可能擺脫對人的經驗和技能的依賴、操作簡便、成套設備可靠性強、組合有污水處理、廢氣處理等環保措施，以便于復制推廣。我們做了大量的科學研究，總結出“技術+裝備”模塊化的形式。針對一定厚度的聚乙烯/聚丙烯這兩種常見廢塑料的再生處理，開發了一個500噸/月產能的標準模塊，效果圖如下。

該模塊經中國再生資源回收利用協會組織的科技成果評價：國內領先、國際先進。并入選國家工信部2017年《工業資源綜合利用先進適用技術裝備目錄》。

由致順開發的廢農用塑料薄膜再生模塊，入選國家工信部、科技部《國家鼓勵發展的重大環保技術裝備目錄(2017年版)》。目前已在國內外多個城市推廣應用，成功復制。

四、總結

作者長期從事廢塑料再生的研發及生產實踐。本文簡略闡述常見制約廢塑料再生的瓶頸問題、提出了一些解決思路、介紹致順為解決瓶頸問題的科研成果。

隨著國家對再生資源行業的重視，高水平高素質人才的加盟，大資金的投入及居民認知的提高，廢塑料再生行業將會很快成為成熟的行業。R