廢舊塑料的分類回收與綜合利用研究

范望喜，陸欣如，王鑫杰

（江蘇理工學院材料工程學院，江蘇常州213001）

近日，日本準備將核廢水排入大海讓全世界買單的驚天之舉再次將國際環(huán)境污染問題推到世人面前。生態(tài)環(huán)境與人類高質量的生存和發(fā)展息息相關，人類的生產生活不可能跳出環(huán)境而獨立存在。隨著人們生活質量的提高，國際社會對環(huán)境污染治理的關注度不斷提升。我國自1979年出臺第一部環(huán)境保護法以來，陸續(xù)出臺了一系列相關政策、法律、法規(guī)，既對環(huán)境保護進行了科學頂層設計，又對具體的環(huán)境污染治理進行了詳盡的規(guī)定，基本建立了治理環(huán)境污染的長效機制[1-4]。廢水、廢氣和固體廢棄物是導致環(huán)境污染的三大品種，其中，以廢舊塑料為代表的固體廢棄物導致的污染尤為突出。

塑料由于其成型加工性好、質量輕、密度小、比強度大、化學穩(wěn)定性強（耐酸、耐堿、耐油、耐鹽）、導熱系數(shù)低、電絕緣性高等眾多優(yōu)點而被廣泛應用于日用化工、交通運輸、建筑家裝等各行各業(yè)，甚至在某些特殊應用行業(yè)已經逐漸開始取代金屬材料或無機非金屬材料，是重要的基礎材料之一。同時，塑料由于易老化、易燃、耐熱性差、剛度小等缺陷導致其使用范圍受到一定限制，使用壽命不夠長，從而容易產生大量廢舊塑料制品。

不規(guī)范生產、使用塑料制品和回收處置塑料廢棄物，會造成能源資源浪費和環(huán)境污染，加大資源環(huán)境壓力[4]。廢舊塑料制品作為“城市礦山”中的重要一員，來源廣泛、種類繁多、數(shù)量巨大。一方面，大量的廢舊塑料帶來了嚴重的環(huán)境污染問題，另一方面，大部分廢舊塑料可作為資源進行再生、循環(huán)利用。因此，廢舊塑料制品的分類回收與綜合利用具有極大的社會效益和實際意義。

1 廢舊塑料的危害

廢舊塑料對環(huán)境的污染往往是多方面、多環(huán)境因素的。廢舊塑料不加利用時，一方面需占地堆放，從而占用了大量土地，這對于日趨緊張的城市土地資源來說，造成了極大的經濟損失；另一方面，大量堆放的廢舊塑料，還嚴重破壞了地貌、植被和自然景觀，造成“白色污染”，甚至某些廢舊塑料能釋放出有害氣體，散發(fā)毒氣，造成嚴重空氣污染，引起居民的不適，對人們的健康構成潛在威脅[5]。

廢舊塑料任意堆放或沒有適當?shù)姆罁P散、防滲漏、防流失的填埋會嚴重污染處置地的土壤，廢舊塑料若直接排入地表水系（海洋、湖泊或河流），大量漂浮物不僅減少水體面積，還會對水生植物的生存造成威脅，嚴重影響水資源的利用。

2 廢舊塑料治理相關法律支撐

1995年我國頒布《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》（以下簡稱“防治法”）。在此基礎之上，結合我國近年來發(fā)展實際，在經過了多次的修訂與修正后，又于2020年9月開始實施全新的防治法。其中，對以廢舊塑料為主要代表的固體廢棄物，從產生、收集、貯存、運輸、利用、處置等各個環(huán)節(jié)做了詳細的法律規(guī)定，為廢舊塑料的分類回收和綜合利用提供了法律保障[1]。2008年6月，“限塑令”（國務院辦公廳發(fā)布的《關于限制生產銷售使用塑料購物袋的通知》）在全國范圍內開始實施，從源頭上減少了廢舊塑料制品的產生，也一定程度上限制和減少了塑料袋的使用，對“白色污染”的緩解起到了積極作用。2015年，以吉林省、海南省為代表的部分省份直接發(fā)布通知禁用不可降解塑料購物袋和塑料餐具等，被業(yè)內稱為“禁塑令”，對廢舊塑料制品的減產起到了極大的推進作用。2020年1月，國家發(fā)展改革委、生態(tài)環(huán)境部鑒于當前我國塑料污染治理面臨的嚴峻挑戰(zhàn)，再次聯(lián)合發(fā)布《關于進一步加強塑料污染治理的意見》，為塑料廢棄物資源化利用提出了更科學的要求，指出了“規(guī)范化、集中化和產業(yè)化”的發(fā)展方向[3]。2020年11月，住房和城鄉(xiāng)建設部、國家發(fā)展和改革委員會等十二部委聯(lián)合發(fā)布《進一步推進生活垃圾分類工作的若干意見》，也對廢舊塑料類生活垃圾的分類回收和綜合利用提出了明確的要求。

3 廢舊塑料的成因

除了正常的使用壽命到期形成廢舊塑料外，廢舊塑料的形成主要有以下幾個方面的原因。

3.1 產品設計不合理

塑料用途非常廣泛，不同的應用領域對塑料制品有著不同的要求，因此可以設計成各式各樣的塑料制品。然而，產品設計不合理導致在不能滿足應用的同時，還會帶來大量廢舊塑料制品。對塑料制品進行科學、合理的綠色設計是塑料制品質量控制的起點。對塑料制品的設計應該根據(jù)產品功能定位，從配方、結構、生產工藝或成型方法、工藝條件、使用性能、回收利用等環(huán)節(jié)著手，力爭各環(huán)節(jié)的設計中都體現(xiàn)“提升塑料產品的可回收性”，使其在廢棄后盡最大可能地被回收再利用[6]。

3.2 生產工藝不嚴謹

成型加工性能極佳是塑料得以廣泛應用的關鍵因素之一。根據(jù)不同的使用要求，可以采用吹塑成形、模壓成型、擠出成型、壓延成型、注塑成型等多種技術成熟、工藝先進的成型方式，將塑料加工成管狀、塊狀、條形、棒狀、板狀、膜狀甚至異形等多種形狀的產品。相對于金屬材料的加工，塑料加工條件容易實現(xiàn)，工藝簡單,成本低廉，非常適合采用機械化、連續(xù)性、規(guī)模化生產。然而，生產工藝的水平直接決定著塑料制品的質量。如若工藝條件例如加工溫度、工作壓力、成型時間等設置不嚴謹，極易導致殘品、次品甚至廢品的出現(xiàn)。當然，若加工的是熱塑性塑料，尚可進行重新加工、成型，再次獲得所需產品；但若加工的是熱固性塑料，則只能進入廢品回收、使用環(huán)節(jié)，既提高了產品成本，又降低了經濟效益。

3.3 維護使用不規(guī)范

塑料在其加工、貯存和使用過程中容易發(fā)生老化，這是由于塑料分子鏈在一定條件下發(fā)生裂解或交聯(lián)，引起塑料制品性能變差或失效。導致塑料老化的主要因素有化學（強酸、強堿等）、物理（如高溫、紫外光、電流、應力等）和生物（霉菌）等。對塑料產品來說，老化是正常現(xiàn)象，也是必然現(xiàn)象。但是，塑料制品的使用還是應該在規(guī)定的使用條件下進行，例如合適的溫度范圍、壓力范圍等，耐候性差的塑料制品應盡量避光使用并及時進行維護保養(yǎng)，以延長使用壽命，否則會因為非常規(guī)性老化而導致廢舊塑料的產生。

4 廢舊塑料的分類回收與綜合利用

4.1 廢舊塑料處理原則

對于廢舊塑料處理，我國采取的是“減量化、資源化和無害化”的原則，簡稱“三化”原則。它從塑料制品的全生命周期進行了規(guī)劃：從源頭上予以產量控制，能減不增；從使用上進行資源深度配置，能用不丟，可用盡用；最后，在終端進行無害化處理，降低固體廢物的危害性。這與國際污染處理行業(yè)通行的“3C”原則（即Clean，避免產生；Cycle，綜合利用；Control，妥善處置）是實質等效的，也是目前為止最為合理、最為科學的處理原則。

4.2 廢舊塑料的處理流程

我國對廢舊塑料的集中處理起步較晚。目前，我國的廢舊塑料一般通過人工收集（如拾荒者、廢品回收人員）、人工分揀，最后進入再生系統(tǒng)。而美國、日本和歐洲部分國家已基本實現(xiàn)分類收集、機械分揀、綠色再生的處理工藝。相對來說，我國對廢舊塑料制品的處理流程效率較低，效果不夠顯著。因此，近年來，國家大力推行塑料制品綠色設計，提升塑料制品的安全性和回收利用性能。

4.3 廢舊塑料的分類回收和綜合利用

工業(yè)上，塑料制品通常按其材質可分為熱塑性塑料和熱固性塑料，其中熱固性塑料通過增強改性后可得到增強塑料。還可以按照其使用性能分為通用塑料、工程塑料和特種塑料。塑料的具體分類如圖1所示。

圖1 塑料的分類

4.3.1 熱塑性塑料

熱塑性塑料是指加熱可軟化、加工（即具有可塑性），冷卻后固化成型且能重復上述過程的塑料。熱塑性塑料一般均為不含活性基團的線型高分子化合物，所以受熱時不發(fā)生線型高分子鏈間交聯(lián)，主要包括聚烯烴（聚乙烯PE，聚氯乙烯PVC，聚丙烯PP、聚苯乙烯PS 等）、有機玻璃、氟塑料、聚酰胺類、聚酰亞胺、聚甲醛、聚苯醚及聚碳酸酯等。理論上說，所有的廢舊熱塑性塑料制品都可以回收后重新加工為新的產品，實現(xiàn)循環(huán)利用。

目前，PE 薄膜類塑料制品（例如塑料購物袋）在日用化學品中的占比極其龐大，廢舊PE 薄膜類塑料制品數(shù)量數(shù)以噸計，是造成白色污染的罪魁禍首之一。對于從固體廢棄物中分選出來的PE 薄膜類塑料的處理，已經開發(fā)出較為完善、較為成熟的造粒系統(tǒng)進行再生造粒，實現(xiàn)回收再利用。其工藝流程主要分為9 個工段，如圖2所示。

圖2 回收塑料造粒流程

4.3.2 熱固性塑料

熱固性塑料是指將線型或帶支鏈的活性樹脂加熱到一定溫度，使其產生化學反應，交鏈固化而變硬得到的確定形狀和尺寸的塑料，主要包括酚醛樹脂、氨基樹脂、不飽和聚酯、聚氨酯、DAP 樹脂、有機硅樹脂和環(huán)氧樹脂類等。它們一般都具有三維網狀結構，且不溶解不熔化，所以熱固性塑料很難重新加工為新的產品，通常加工成粒狀或粉末狀作為添加劑來降低成本，改善主材的耐熱性、耐磨性、耐蠕變性、阻燃性、尺寸穩(wěn)定性等；或通過環(huán)氧樹脂類、酚醛樹脂類、聚氨酯和異氰酸酯類膠黏劑將其粉末粘結成塑料制品加以循環(huán)利用；或者裂解成小分子、降解為低聚物、制備活性炭另作他用[7]。

此外，焚燒和衛(wèi)生填埋可作為廢舊塑料處理的補充措施。混雜型的廢舊塑料，其材質難以鑒別，分選也較為困難，可以通過焚燒進行處理，同時回收一定的熱能。但是，這類處理方式容易導致二次污染，盡量少用。衛(wèi)生填埋是在陸地上選擇天然/人工場所，將廢舊塑料埋入其中的處置方法，具有方法簡單，一次性投資小的特點，甚至可以實現(xiàn)將某些特殊資源貯存到資源缺乏時再開發(fā)利用的目的。但是，此法存在監(jiān)管周期長、后期費用高等缺陷[8-9]。

5 結語

隨著科學技術的不斷發(fā)展和人們生活需求的不斷提高，新材料、新產品會越來越多，塑料制品的使用也會越來越廣泛，隨之而來的便是海量廢舊塑料的回收和處理。應該從塑料制品的全生命周期進行頂層設計，在綠色設計、規(guī)范生產、合理使用、分類回收、綜合利用等各個環(huán)節(jié)，都引入環(huán)保因素和資源意識，為塑料制品的推廣使用、高效回收循環(huán)利用創(chuàng)造條件。但是，很明顯，這是一項任重而道遠的系統(tǒng)工程。尤其是在全球化日益深入的當今社會，更需要國際社會群策群力，共同努力，而不是像日本這樣一意孤行，反向而行。