废塑料利用技术不断创新,塑料回收行业的黄金时刻是否已经到来?

2022年09月22日

塑料在我们的生活中随处可见,常见的饮料瓶、电视机外壳、灯罩等,很多都是用塑料制成的。大量用后即弃的废塑料如果不能被合理、有效地回收,不仅会造成环境污染,也是对碳资源的一种浪费。塑料的回收利用在近几年成为了一个热门的研究领域,作为减碳循环中的重要环节,扮演着重要的角色。

国外新成果:废塑料升级再造为燃料来源

在22日举行的美国化学学会秋季年会上,美国太平洋西北国家实验室领导的研究小组提出了一项塑料回收创新方法,它在减少贵金属钌使用量的同时,提高了对有用产品的转化率。这项研究使科学家有机会开发出更高效、更具选择性和多用途的塑料回收催化剂。

这种新方法更有效地将塑料转化为有价值的商品化学品,这一过程被称为“升级再造”。此外,与其他报告的方法相比,这种方法产生的副产品甲烷要少得多。

石油基塑料垃圾是一种未开发的碳基化学物质来源,可用作制造有用的耐用材料和燃料的起始材料。

众所周知,向聚丙烯和聚乙烯等难以回收的塑料中添加氢气(一种称为氢解的反应),是一种将废塑料转化为碳氢化合物的有前景的策略。这一过程需要催化剂具有高效率和选择性才能在经济上可行。

研究小组发现,减少贵金属钌的含量实际上提高了聚合物的升级再造效率和选择性。他们最近发表在《ACS催化》上的一项研究表明,当金属与载体结构的低比例导致结构从有序的粒子阵列转变为无序的原子筏时,效率就会提高。

基于上述发现,研究小组在分子水平上观察到了无序的转变,然后利用既定的理论证明,在这项实验工作中,单原子实际上是更有效的催化剂。

研究人员表示,他们已经研究了更便宜、更容易获得的载体材料来替代氧化铈。研究还发现,经过化学修饰的二氧化钛,可能会为聚丙烯的升级再造提供一条更有效、更有选择性的途径。

当没有清洁的塑料来源时,工业升级过程中会有来自聚氯乙烯和其他来源的氯。氯会污染塑料的升级再造反应。为了使新方法适用于混合塑料回收流水线,研究小组现在正在探索氯的存在如何影响化学转化的效率,或有助于将通常会导致环境污染的废塑料转化为有用的产品。

国内废塑料利用的案例

其实,关于废塑料利用,国内对于这一块的研究从未停滞。

比如:早前在中国杭州低碳科技馆的一场时尚走秀中,再生塑料以精美文创产品的面貌出现在聚光灯下。用可乐瓶塑料变成的RPET材质做成的围巾、雨伞、包包等潮流服饰,亮相在公众面前;

日本花王用废弃塑料瓶制成沥青路面新材料,耐久性最高升至5倍,能够减少道路老化导致的施工和粉尘产生;

近期上海交通大学的一项研究,又让废旧塑料利用方式增加了一种新的可能。研究团队使用光伏技术、风电技术等产生的“绿电”,让PET废塑料回收利用升级,不仅产出了高附加值的工业化学品和燃料,还能实现温室气体二氧化碳的资源化转化。

阳光、风、二氧化碳,用这些自然界中随手可得的材料,就能让矿泉水瓶、一次性包装等聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)废塑料高效转化成工业中常用的甲酸资源和氢气燃料。

据估算,如果采用这样的模式推广成功的话,每回收1吨PET废塑料可以创造约557美元的经济收益,表现出较高的商业化经济价值。

万亿级的蓝海市场

随着塑料循环时代的到来,塑料回收再生正在重塑塑料价值链,塑料回收产业链也为投资者提供诸多机会:

(1)闭环回收,改性造粒:根据分类闭环回收塑料,通过加入改性剂改进回收塑料的耐热性、强度、透明性等。如在回收塑料中加入10%的纳米滑石粉,使回收塑料的光亮性、强度、耐热性得到提升。

(2)再生塑料衍生产品:通过溶剂溶解制备防水浆料;泡沫板溶解制备胶黏剂;制备木质塑料板材。

(3)将低值废旧塑料催化热裂解制备柴油、汽油、燃油、燃气、聚乙烯蜡;废旧塑料炼化润滑油;催化裂解为单体再聚合为新塑料。

(4)废旧塑料回收的配套技术和配套设备。如超临界水油化技术使废旧塑料快速高效分解,处理方法清洁环保;催化分解塑料专用助剂等。

目前,我国废塑料回收与再生利用产能和产量都位居世界第一,从事废塑料回收和再生利用的企业数量超过了1.5万家,相关从业人员规模约为90万人。2021年,我国废塑料的材料化回收量约为1900万吨,回收率达到31%,是全球废塑料平均材料化回收率的近1.74倍。

这组数据反映出,对于回收利用的整个产业链来说,塑料回收利用市场,无疑蕴藏着巨大的发展契机。

而与此同时,我国塑料回收再生利用行业具有产业链较长、进入门槛较低、高端产能不足、 规模以上企业较少的特征。

碳中和时代已全面开启,塑料回收再利用已成为塑料产业持续发展绕不开的解决方案。目前废旧塑料的物理分拣和化学回收将废弃塑料从垃圾中被分离再生,依靠强大的技术清洁催化再生技术、改性再造技术等,规避了传统塑料再生污染的问题,一个万亿级的市场蓝海已经形成,此时正是进入回收塑料行业的黄金时刻。

来源:再生资源信息网

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