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再生塑料回收再利用比例逐步增加,廢塑料回收面臨哪些突出問題?

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發(fā)表時(shí)間:2023-12-20 14:27

塑料對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民幸福生活貢獻(xiàn)巨大,但廢棄塑料急劇增加,處置不規(guī)范,缺乏有效的回收利用技術(shù)。從100多年前被發(fā)明至今,已累計(jì)生產(chǎn)了92億噸廢塑料,僅9%被回收再利用,12%被焚燒處理,79%被填埋或積累在自然環(huán)境中,長期積累造成嚴(yán)重的環(huán)境污染,而且浪費(fèi)資源,必須治理。廢棄塑料是放錯(cuò)地方的資源,在各種固廢中更具回收利用價(jià)值,更易回收利用。

廢棄塑料污染治理是我國的國家戰(zhàn)略,固廢資源循環(huán)利用是實(shí)現(xiàn)碳減排和碳中和的重要內(nèi)容。

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塑料回收困境



據(jù)了解,塑料回收利用是將廢棄塑料以物理或化學(xué)的方式,將其中儲(chǔ)存的化學(xué)能量或化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為新型產(chǎn)品或能源材料,實(shí)現(xiàn)廢料的資源化利用。根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式的不同分為“物理機(jī)械回收”和“化學(xué)回收”。


中國石油化工循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究院院長張松臣表示,“化學(xué)回收技術(shù)成熟度和原料供應(yīng)的穩(wěn)定性是塑料回收行業(yè)未來取得成功的重要因素”。目前化學(xué)回收領(lǐng)域還未形成占據(jù)優(yōu)勢的工藝技術(shù),主流技術(shù)有熱裂解工藝、水基熱裂解、催化熱裂解等。


多位業(yè)內(nèi)人士表示,將廢棄塑料轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)燃料或化工原料的化學(xué)回收方法,正成為全球范圍科技研發(fā)的重點(diǎn)。


“當(dāng)前化學(xué)回收占全球廢塑料回收利用的比重較低,到2030年,廢棄塑料回收率有望達(dá)到50%,其中化學(xué)回收占比有望達(dá)到17%,全球達(dá)到萬億級市場。”張松臣介紹。


“廢棄塑料的分揀難度較大,特別是低值塑料廢棄物的分揀還未形成成熟的體系,導(dǎo)致其供應(yīng)量和質(zhì)量都不穩(wěn)定,進(jìn)而導(dǎo)致化學(xué)回收裝置的運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性面臨較大的壓力。”張松臣表示。


德國化工巨頭巴斯夫亞太區(qū)特性化學(xué)品部塑料添加劑創(chuàng)新技術(shù)中心亞太區(qū)技術(shù)總監(jiān)尹滿凱博士表示,“目前,塑料回收再利用規(guī)?;畲蟮奶魬?zhàn)是原料的分揀和清洗”。


尹滿凱說,“舉個(gè)很簡單的例子,我們現(xiàn)在想把包裝材料回收重新再利用,但塑料包裝非常的紛繁復(fù)雜,用了不同層級、不同類型的塑料原料來組成最后的包裝,最后進(jìn)行回收設(shè)計(jì)遠(yuǎn)不如用一種塑料原料來進(jìn)行設(shè)計(jì)的包裝產(chǎn)品用起來方便,所以未來希望設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化?!?/span>


王永剛也強(qiáng)調(diào),“設(shè)計(jì)是影響塑料包裝行業(yè)回收以及高質(zhì)量應(yīng)用的重要因素。”塑料回收再利用是一個(gè)系統(tǒng)工程,從前端設(shè)計(jì)到后端應(yīng)用都要緊密聯(lián)系,設(shè)計(jì)塑料制品時(shí)應(yīng)考慮其可回收性、易回收性,并選擇易于回收的材質(zhì)。


據(jù)《中國再生塑料行業(yè)發(fā)展報(bào)告(2022年度)》,由于塑料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)影響,資源化價(jià)值較好的工程塑料、瓶體類塑料等基本采取物理回收方式,實(shí)現(xiàn)了較好的回收利用,但占塑料產(chǎn)量45%左右的包裝類塑料,特別是其中的膜袋類塑料基本不具備開展物理回收的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件,面臨進(jìn)一步提升的巨大瓶頸。


著力解決廢塑料回收行業(yè)發(fā)展問題



要想真正做到垃圾的循環(huán)利用,就需要以提高城鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為核心,以保障人民健康為出發(fā)點(diǎn),以滿足人民日益增長的美好生活需求為根本目的,重點(diǎn)圍繞垃圾減量化、資源化和無害化,補(bǔ)短板強(qiáng)弱項(xiàng),著力解決垃圾分類和處理設(shè)施存在的突出問題。


(一)完善垃圾分類運(yùn)收系統(tǒng)

合理布局垃圾分類收集站點(diǎn),完善分類運(yùn)輸系統(tǒng),加快補(bǔ)齊分類收集轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)施能力。各地應(yīng)明確垃圾分類收集和運(yùn)輸?shù)脑O(shè)施建設(shè)目標(biāo)及任務(wù),逐級落實(shí),穩(wěn)步推進(jìn)設(shè)施建設(shè),并有效銜接分類投放端和分類處理端,避免垃圾“先分后混”。


截止2022年,我國共有46個(gè)省市開始啟動(dòng)垃圾分類回收的相關(guān)處理方案,垃圾分類回收已遍布各個(gè)省市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)。但由于鄉(xiāng)鎮(zhèn)管理程度低,監(jiān)管力度難以得以控制,因此我國垃圾分類回收的利用率仍不及其他國家,但較2021年相比,垃圾回收利率有所提高,廚余垃圾分類率為22.05%、無害化處理率達(dá)100%、回收利用率為45.08%。


以廢塑料為例,目前廢塑料的處理方式主要有四種,分別是填埋、焚燒、遺棄、回收再利用。全國塑料報(bào)廢量達(dá)到7410萬噸,回收再利用只占30%,填埋占32%,焚燒占31%,遺棄占7%,這不僅造成了資源的浪費(fèi),且對環(huán)境、土地造成了一定程度的污染。而隨著我國對節(jié)能、減排、資源循環(huán)利用等方面的不斷重視,我國對廢塑料垃圾的回收處理系統(tǒng)正在進(jìn)一步的完善,無害化處理方式也正在不斷的推薦,再生塑料回收再利用的比例將逐步增加。


(二)加快焚燒處理設(shè)施建設(shè)

我國應(yīng)緊扣垃圾分類處理高質(zhì)量發(fā)展要求,在現(xiàn)有基礎(chǔ)上,進(jìn)一步擴(kuò)大以焚燒為主的技術(shù)格局,減少原生垃圾填埋量。城市建設(shè)區(qū)生活垃圾日清運(yùn)量超過300噸地區(qū)加快建設(shè)焚燒處理設(shè)施,不具備建設(shè)規(guī)?;贌幚碓O(shè)施條件的地區(qū),鼓勵(lì)通過跨區(qū)域共建共享方式建設(shè)焚燒處理設(shè)施。


(三)推動(dòng)環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施體系統(tǒng)籌規(guī)劃

按照綠色低碳、集約高效、循環(huán)發(fā)展的原則,鼓勵(lì)建設(shè)污水、垃圾、固體廢物、危險(xiǎn)廢物、醫(yī)療廢物處理處置及資源化利用“多位一體”的綜合處置基地,推廣靜脈產(chǎn)業(yè)園建設(shè)模式。


發(fā)揮環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)同處置功能,打破跨區(qū)域協(xié)同處置機(jī)制障礙,推動(dòng)市政污泥處置與垃圾焚燒、滲濾液與污水處理、焚燒爐渣與固體廢物綜合利用、焚燒飛灰與危險(xiǎn)廢物處置、危險(xiǎn)廢物與醫(yī)療廢物處置等有效銜接。


有利于促進(jìn)各處理設(shè)施工藝設(shè)備共用、資源能源共享、環(huán)境污染共治、責(zé)任風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān),實(shí)現(xiàn)資源合理利用、污染物有效處置、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)可防可控,穩(wěn)步提高設(shè)施發(fā)展水平。


做好垃圾循環(huán)利用,可充分挖掘資源再利用價(jià)值,做到資源價(jià)值利用最大化,與此同時(shí)也就做到了減量化。現(xiàn)階段應(yīng)該逐步從鼓勵(lì)倡導(dǎo)轉(zhuǎn)向立法立章,以及設(shè)置配套的專職管理機(jī)構(gòu),從機(jī)制制度上保障垃圾分類有效推行,助力早日實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和。


廢塑料回收新路徑



近日,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)曾杰教授課題組在塑料循環(huán)升級領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。研究人員設(shè)計(jì)出一種“氫呼吸”策略,在無需額外添加氫氣或溶劑的情況下,將高密度聚乙烯塑料轉(zhuǎn)化為高附加值的環(huán)狀烴類,為廢棄塑料的“人工碳循環(huán)”提供了新方法。


聚乙烯塑料是五大通用塑料之一,穩(wěn)定性很高,難以自然降解。通過焚燒或填埋處理廢棄的聚乙烯塑料會(huì)造成大氣、土壤和水源污染??紤]到聚乙烯和石油具有相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)與組成,曾杰等人大膽猜想——能否直接把聚乙烯當(dāng)成一種“固體石油”,借鑒石油化工的技術(shù),用以合成石油的下游化學(xué)產(chǎn)品?


此次研究中,研究人員首先把目光聚焦到石油加工的一個(gè)重要過程——加氫裂化,它可以將長鏈段的重質(zhì)油裂解,從而得到短鏈的油品,如汽油、煤油和柴油等。研究人員參照該方法,以聚乙烯為原料進(jìn)行加氫裂化實(shí)驗(yàn),并順利轉(zhuǎn)化為汽油餾分的鏈狀烴產(chǎn)品,進(jìn)一步證實(shí)聚乙烯就相當(dāng)于“固體石油”。


“正如‘加氫裂化’字面上的意思,這個(gè)過程需要消耗大量氫氣,而氫氣本身非常昂貴。此外,現(xiàn)有的制氫工藝還會(huì)造成碳排放。”曾杰說,進(jìn)一步地,他們從改進(jìn)工藝著手,試圖在不使用氫氣的條件下,實(shí)現(xiàn)廢棄聚乙烯塑料的循環(huán)升級。


催化重整是石油加工過程中另一種重要的手段,可以將輕汽油餾分轉(zhuǎn)變成富含芳烴的高辛烷值汽油,或者苯、甲苯以及二甲苯等化工原料,并產(chǎn)生氫氣。


催化重整過程中產(chǎn)生氫氣,加氫裂化過程中消耗氫氣。如果將這兩個(gè)過程串聯(lián)并應(yīng)用于聚乙烯降解,就相當(dāng)于一邊讓塑料成環(huán)脫氫變成環(huán)狀烴“呼”出氫氣,一邊讓塑料“吸”入氫氣裂解變成短鏈。


曾杰介紹,“這一策略利用聚乙烯自身的氫原子替代外加的氫氣,不僅降低成本,而且節(jié)能減排,從而實(shí)現(xiàn)氫元素的‘自產(chǎn)自銷’”。最重要的是,在這個(gè)過程中還可以打破聚乙烯中穩(wěn)定的碳骨架,使分子鏈段變短,而且得到的產(chǎn)物是環(huán)狀烴,相比鏈狀烴具有更高的價(jià)值。


要實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)“氫呼吸”策略,尋找一種合適的催化劑是關(guān)鍵。曾杰提出“酸性位點(diǎn)可以促進(jìn)烯烴環(huán)化成環(huán)狀烴”。研究人員在原有的金屬釕催化劑上引入了具有酸性位點(diǎn)的分子篩作為載體。他們發(fā)現(xiàn),這種新型催化劑可以使聚乙烯順利發(fā)生脫氫環(huán)化過程,并釋放出氫氣,順利引發(fā)后續(xù)的加氫裂化過程。


在分子篩負(fù)載的釕催化劑作用下,廢棄聚乙烯塑料逐漸被降解。最終,經(jīng)過24小時(shí)的催化反應(yīng),高密度聚乙烯塑料的轉(zhuǎn)化率達(dá)到69.6%,其中主要降解產(chǎn)物是液體環(huán)狀烴。環(huán)狀烴是高附加值的化工品之一,可以作為合成藥物、染料、樹脂和纖維的原材料,用途廣泛。


最后


當(dāng)前約30%的回收利用率還不高,需加強(qiáng)政策支持和科技投入。


全方位全鏈條防治廢棄塑料污染,將有力助推碳減排碳中和,發(fā)展綠色低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)。


其原則是減量化、再利用、資源化。并采用更加資源高效的辦法,從合成-加工-應(yīng)用-廢棄物處置多個(gè)環(huán)節(jié)對塑料進(jìn)行全生命周期管理,提高使用效率,減少對環(huán)境的影響。


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