張友根

塑料廢棄物再生利用綠色化是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，我國(guó)政府進(jìn)一步加大塑料廢棄物再生利用的扶持力度，財(cái)政部出臺(tái)《包裝行業(yè)高新技術(shù)研發(fā)資金管理辦法》，支持包裝廢棄物處理和利用項(xiàng)目。

國(guó)際上對(duì)塑料廢棄物的回收相當(dāng)重視，特別在再生利用技術(shù)方面不斷開(kāi)發(fā)新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備，達(dá)到資源利用率的最大化，并作為保護(hù)資源的措施。對(duì)于不同的廢棄塑料包裝制品采取不同的回收利用方式，達(dá)到資源利用率的最大化。

一、回收利用綠色化貫穿塑料制品研發(fā)全過(guò)程的理念

塑料制品生命周期綠色化不但強(qiáng)調(diào)塑料制品實(shí)現(xiàn)綠色化，而且廢棄物必須再生利用，實(shí)現(xiàn)資源利用循環(huán)高效化的可持續(xù)發(fā)展。塑料制品廢棄物作為資源，實(shí)現(xiàn)資源的持續(xù)利用和生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性合理開(kāi)發(fā)和集約高效利用資源。塑料制品廢棄物既是生命周期的結(jié)束，也是實(shí)現(xiàn)再次生命周期的開(kāi)始。

回收利用綠色化貫穿塑料制品研發(fā)的全過(guò)程。塑料制品研發(fā)選用的原料、結(jié)構(gòu)型式、阻隔型式和工藝等，首先必須考慮到是否有利于資源回收利用最大化、綠色化循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

不同材料多層組合提高了制品阻隔性能，但對(duì)回收利用帶來(lái)了技術(shù)難題。采用納米技術(shù)填充改性達(dá)到同一材料具有不同的阻隔性能，實(shí)現(xiàn)同一材料多層組合，利于回收利用。意大利Fiat汽車(chē)公司用PA納米復(fù)合材料作為燃油管阻隔材料替代原來(lái)的PVDF阻隔材料，多層燃油管包括PA12外層、PA6/PA12共聚物粘結(jié)層、含2%納米粘土的PA6/PA66共聚物阻隔層、PA66內(nèi)層，對(duì)汽油的阻隔性高三倍，燃油管全都由PA材料組成，以便于回收利用。

化學(xué)發(fā)泡效率高，成型工藝簡(jiǎn)單，但回收利用易造成環(huán)境污染。氮?dú)?、空氣、二氧化碳等發(fā)泡，成本低，工藝復(fù)雜，但回收利用無(wú)環(huán)境污染。一些展會(huì)顯示，氣體發(fā)泡正逐漸取代化學(xué)發(fā)泡。MuCell微發(fā)泡采用物理介質(zhì)的無(wú)污染清潔型發(fā)泡，如超臨界CO2成核氣泡為微泡沫，技術(shù)達(dá)到包裝容器輕量化，減少對(duì)樹(shù)脂的消費(fèi)量可高達(dá)30%，廢棄物更易回收。

二、回收利用技術(shù)的發(fā)展

資源利用率最大化、回收利用高附加值化、回收利用無(wú)污染化是回收利用綠色化的主要內(nèi)涵。

我國(guó)普遍存在對(duì)塑料包裝廢棄物的回收率低、再生利用附加值低，尚未建立完善的社會(huì)回收系統(tǒng)等問(wèn)題。塑料廢棄物實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)再生，塑料邊角料、澆口、飛邊等在線直接回收利用，高附加值的回收利用已成為塑料廢棄物的發(fā)展方向。

國(guó)際上對(duì)塑料廢棄物的回收相當(dāng)重視，特別在再生利用技術(shù)方面不斷開(kāi)發(fā)新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備，達(dá)到資源利用率的最大化，并作為保護(hù)資源的措施。對(duì)于不同的廢棄塑料包裝制品采取不同的回收利用方式，達(dá)到資源利用率的最大化。

我國(guó)塑料包裝廢棄物的回收利用沒(méi)有一套比較完善的法律法規(guī)，不利于塑料包裝廢棄物的回收利用成為共識(shí)。比如，德國(guó)政府規(guī)定，使用聚酯原料生產(chǎn)的企業(yè)必須使用不少于25%的再生聚酯料，不足部分課以?xún)杀兜亩惪?，這有力地刺激了德國(guó)再生聚酯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和應(yīng)用。

1.PET廢棄瓶的物理法“瓶-瓶”回收循環(huán)利用

“瓶-瓶”即將廢棄PET塑料瓶回收清洗粉碎直接作為原料成型加工PET瓶。

赫斯基HyPET再生粉碎料（RF）系統(tǒng)，全球首款可大量采用食用級(jí)再生PET粉碎料生產(chǎn)瓶坯的注塑系統(tǒng)。HyPETTMRF食品級(jí)再生粉碎瓶坯注射系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)，由使用50%比例的再生粉碎料提高到100%的再生粉碎料，HyPET RF300注塑系統(tǒng)，配一副72腔的模具，對(duì)含有50%新料和50%再生粉碎料的混合料進(jìn)行加工，以10.5s的周期生產(chǎn)34.7g的E-coBaseTM瓶坯。

日本青木固研究所開(kāi)發(fā)出從廢PET瓶粉碎的碎片直接回收制瓶專(zhuān)用機(jī)AOKI 250 LL-50S型“一步法”注拉吹PET瓶塑機(jī)，中間不經(jīng)過(guò)碎片造粒，而且采用100%的回收料，該專(zhuān)用機(jī)是包括成型機(jī)、模具和除金屬裝置等完整的“回收PET瓶專(zhuān)用系統(tǒng)”。注射機(jī)構(gòu)配有脫水（氣）裝置，進(jìn)行廢PET碎片脫水；廢PET碎片在料斗內(nèi)邊攪拌邊向注射機(jī)構(gòu)進(jìn)料。采用該設(shè)備是實(shí)現(xiàn)不需混入PET新樹(shù)脂、直接利用價(jià)格便宜的廢PET瓶碎片的新技術(shù)，直接生產(chǎn)洗發(fā)香波和洗滌劑等非食品領(lǐng)域的大量應(yīng)用的日用包裝瓶，為理想的“瓶-瓶”工藝。

2.PET廢棄瓶的物理法“瓶-材-瓶”回收循環(huán)利用

“瓶-材-瓶”即將廢棄PET塑料瓶回收清洗粉碎，再生切片可替代原生切片，循環(huán)利用節(jié)約能源。

Gneuss Kunststofftechnik GmbH公司研發(fā)的“瓶-材-瓶”成套回收設(shè)備，直接采用未經(jīng)任何預(yù)處理的100%回收PET瓶片擠出加工成用于熱成型的食品接觸級(jí)片材，產(chǎn)量300kg/h，符合美國(guó)食品藥品管理局（FDA）的規(guī)定和德國(guó)聯(lián)邦風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估所（BFR）的準(zhǔn)則。這種循環(huán)利用法只能成型加工有色PET瓶。

德國(guó)克朗斯公司成功開(kāi)發(fā)國(guó)際領(lǐng)先的PET瓶回收再利用技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)是將被壓扁的PET瓶切割成片，經(jīng)過(guò)初篩、去除金屬、分離標(biāo)簽和瓶蓋、分離雜質(zhì)、深度清洗等步驟后，加入一定比例的新PET材料融合，制成食品級(jí)可用的飲料包裝材料，符合FAD食品級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且產(chǎn)品的乙醛和黃色素含量低，能滿足純凈和質(zhì)量方面的要求，特別適用于食品和飲料工業(yè)，而且其成本比一般的新材料低20%-30%。該回收利用的技術(shù)特點(diǎn)是：廢舊PET瓶不需要人工除去瓶蓋和標(biāo)簽，而是通過(guò)一系列物理方法在處理過(guò)程中自動(dòng)將瓶蓋和標(biāo)簽除去；采用化學(xué)涂層消除技術(shù)，以燒堿為化學(xué)涂層消除劑除去PET瓶的表面，從而能去除粘附其上的污染物。

北京盈創(chuàng)再生資源有限公司引進(jìn)了國(guó)際先進(jìn)技術(shù)的再生瓶級(jí)PET切片作業(yè)線，已通過(guò)美國(guó)FDA認(rèn)證。生產(chǎn)線回收、處理、加工、潔凈聚酯碎片生產(chǎn)能力為5萬(wàn)t/年，其中生產(chǎn)再生瓶級(jí)聚酯切片能力為每年3萬(wàn)t。再生瓶級(jí)切片的質(zhì)量與原生瓶級(jí)切片的品質(zhì)、性質(zhì)、功能、衛(wèi)生等各項(xiàng)指標(biāo)完全一致，符合國(guó)家聚酯切片食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB13114)，達(dá)到GB17931-2003瓶用聚酯標(biāo)準(zhǔn)中強(qiáng)制執(zhí)行的乙醛含量標(biāo)準(zhǔn)，完全可替代原生瓶級(jí)切片。

3.PET廢棄瓶的物理法“瓶-材”回收循環(huán)利用

意大利Filature Miroglio公司以從意大利北部地區(qū)回收的使用過(guò)的塑料聚酯瓶為原料，經(jīng)過(guò)循環(huán)再生工藝生產(chǎn)出滌綸長(zhǎng)絲紗線“Pruvf”?！癙ruvf”循環(huán)再生紗線具有品質(zhì)好、性能穩(wěn)定、應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)，可加工為具有防紫外線性能的功能性產(chǎn)品，是理想的窗簾用織物原料，非常適宜用于戶(hù)外遮陽(yáng)棚等用途。生產(chǎn)加工是以機(jī)械加工的方式而非化學(xué)加工過(guò)程實(shí)現(xiàn)的。這些廢棄的聚酯瓶在回收過(guò)程中首先被專(zhuān)業(yè)的公司進(jìn)行分類(lèi)，然后由Filature Miroglio公司進(jìn)行清洗、物理切割后，聚酯瓶變成了適宜于化纖紡絲用的切片，然后加工成適宜于多種用途的高性能回收再生聚酯紗線產(chǎn)品。這種紗線產(chǎn)品的性能可以與用原始材料初次制成的聚酯紗線產(chǎn)品相媲美。根據(jù)專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)測(cè)算，每生產(chǎn)1t再生聚酯紗線可從垃圾填埋場(chǎng)中利用2.4t塑料原料，與傳統(tǒng)聚酯紗線產(chǎn)品相比節(jié)約43600L水資源，減少3t垃圾焚化過(guò)程中的碳排放，節(jié)能減排非常明顯。

青島順德塑料機(jī)械有限公司展示達(dá)到100%PET回收料，且無(wú)需干燥結(jié)晶的片材生產(chǎn)線。研發(fā)出多段獨(dú)特的剪切方式使物料在短時(shí)間可達(dá)到多層快速塑化從而無(wú)需干燥結(jié)晶的螺桿新型結(jié)構(gòu)；創(chuàng)新使回料的潮氣和水分在主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中自動(dòng)排除的排氣裝置，成功解決了生產(chǎn)制品結(jié)塊和氣泡的技術(shù)難題。

4.PET廢棄瓶的化學(xué)法回收循環(huán)利用

廢棄PET瓶化學(xué)法回收利用實(shí)現(xiàn)了真正意義的完全循環(huán)再利用。物理法再生PET瓶級(jí)切片在生產(chǎn)飲料瓶原料的比例受到一定限制，而且只能生產(chǎn)有色瓶，不能實(shí)現(xiàn)PET的完全閉環(huán)回收利用，而且只能生產(chǎn)有色瓶，隨著加工次數(shù)的增多，PET的特性粘度、分子量分布和雜質(zhì)含量都會(huì)不斷變化，最終變得無(wú)法采用物理法進(jìn)行回收利用。化學(xué)法回收的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)廢棄PET的完全循環(huán)再生利用，特別是隨著市場(chǎng)對(duì)PET瓶的各種功能化要求增加，共聚PET產(chǎn)品、復(fù)合PET產(chǎn)品、涂層PET產(chǎn)品和PETG等非單一PET材料產(chǎn)品使用量在快速增加，物理法對(duì)這些產(chǎn)品的回收利用十分困難，只有化學(xué)法回收利用才能夠解決這些技術(shù)難題。例如乙二醇解聚PET化學(xué)回收法，固特異、杜邦、Hoechst和臺(tái)灣遠(yuǎn)東紡織等公司實(shí)現(xiàn)了商業(yè)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)，該方法一般在 180～250℃，0.1～0.6MPa 下進(jìn)行，為加快反應(yīng)速度需要加入少量的催化劑（一般為ZnAc2），比例約為PET重量的0.5%。解聚的主要產(chǎn)物為對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（BHET），因?yàn)锽HET是PTA與EG聚合生產(chǎn)PET的中間體，也可以直接用作合成PET的原料。沙特基礎(chǔ)展示了占很大比例的廢棄PET瓶回收料的Xenoy iQ材料，應(yīng)用于行人保護(hù)吸能塊。

目前化學(xué)法回收工藝技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)有：降低生產(chǎn)成本；開(kāi)發(fā)更加簡(jiǎn)單的工藝路線；如何充分回收利用復(fù)合PET材料中其他各種物質(zhì)。。

5.廢棄瓶回收純潔新技術(shù)

廢棄瓶種類(lèi)復(fù)雜，從源頭上純潔回收料，為后續(xù)再生利用創(chuàng)造基礎(chǔ)，節(jié)能高效綠色化運(yùn)行是發(fā)展的方向。

不同材料瓶分揀系統(tǒng)。自動(dòng)快速分揀高效率化，提高處理能力。德國(guó)RTT Systemtechnik公司的Unisoft NIR分選系統(tǒng)通過(guò)近紅外線光譜技術(shù),能夠自動(dòng)分離出出共聚和均聚HDPE瓶。Closed Loop Recycling公司的Pellenc系統(tǒng)，能夠從本色的HDPE瓶中分離出PET瓶和彩色瓶。

瓶標(biāo)分離系統(tǒng)。PET瓶標(biāo)為熱收縮工藝加工，廢棄PET瓶標(biāo)的分離成為純潔回收料的頭道工序。張家港聯(lián)盈再生資源科技發(fā)展有限公司針對(duì)打包壓縮的廢棄PET瓶，開(kāi)發(fā)了包括開(kāi)包機(jī)、預(yù)冼鍋、帶水脫標(biāo)機(jī)、分揀平臺(tái)、輸送系統(tǒng)等自動(dòng)瓶標(biāo)分離系統(tǒng)。

瓶片清冼及干燥系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)包括破碎、浮冼、漂冼、熱冼、摩檫、脫水、蒸鍋等。張家港聯(lián)盈再生資源科技發(fā)展有限公司吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，蒸鍋實(shí)現(xiàn)二十四小時(shí)不間斷運(yùn)行，清冼效率是傳統(tǒng)蒸鍋的三倍；脫水效率高達(dá)98%，實(shí)現(xiàn)高速節(jié)能運(yùn)行。

6.裂解油化回歸利用

廢塑料裂解油化的方法，不僅對(duì)環(huán)境無(wú)污染，而且能將原先用石油制成的塑料制品還原成石油制品，并且能有效的回收能源。采用高性能的催化劑，將高密度聚乙烯或聚丙烯塑料“解聚”，能生產(chǎn)出符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的柴油和汽油，產(chǎn)油率達(dá)到65%以上。如果加裝必要的裝置，還可回收液化氣和碳黑。通過(guò)改變催化劑，又可以生產(chǎn)甲苯、二甲苯及純苯等化工產(chǎn)品。青島科技大學(xué)和濟(jì)南一公司共同研究出的工業(yè)連續(xù)化廢塑料低溫裂解油化成套新技術(shù)、新工藝及新裝備，在低溫（300℃左右）實(shí)現(xiàn)工業(yè)連續(xù)化，開(kāi)發(fā)出高熱焓固體導(dǎo)熱介質(zhì)加熱工藝，保證裂解反應(yīng)器內(nèi)溫度分布均勻，使廢塑料裂解油化，燃料油產(chǎn)出率達(dá)到65%以上，解決國(guó)內(nèi)外同類(lèi)設(shè)備無(wú)法解決的技術(shù)難題。項(xiàng)目獲得2011年國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

7.缺氧高溫分解

英國(guó)沃里克大學(xué)研發(fā)出一種新技術(shù)，可以使絕大多數(shù)種類(lèi)的塑料被分解，以供循環(huán)利用。這種新技術(shù)通過(guò)在缺氧狀態(tài)下，對(duì)塑料垃圾進(jìn)行高溫分解，可獲得用于生產(chǎn)潤(rùn)滑劑的蠟、塑料制品的對(duì)苯二酸、活性吸附劑的碳等多種用途的材料，這項(xiàng)技術(shù)不僅有助于環(huán)保，而且可以獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。

三、結(jié) 語(yǔ)

我國(guó)普遍存在對(duì)塑料包裝廢棄物的回收率低、再生利用附加值低，尚未建立完善的社會(huì)回收系統(tǒng)的問(wèn)題，提高不可再生高分子原料的利用率成為循環(huán)經(jīng)濟(jì)的一個(gè)重要部分。低水平回收造粒越來(lái)越不適合綠色技術(shù)的開(kāi)拓，回收料在擠出造粒過(guò)程中，加入各種助劑來(lái)賦予材料新的功能，進(jìn)行共混改性，拓展其使用范圍，提高回收料的附加值，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)再生，成為回收料循環(huán)利用的發(fā)展方向。