塑料回收产业发展情况和技术方式分享
塑料回收是近年来再生资源研究的重点，主要包括物理法和化学法等回收方式。塑料回收是指将消费后废旧塑料回收利用，从废塑料回收的历史进程看，已经从人工回收，到机械回收，再到热转化，进而到化学反应及复杂化学反应的进化过程。目前根据美国材料与试验协会（ASTM）的分类标准，塑料循环利用技术分为四类回收，分别是物理法、化学法、降级回收和能量回收。
一、塑料回收产业发展情况
一、行业背景
现代人的生活已离不开塑料制品，全球每年生产大约3亿吨塑料，塑料在给人类带来便利的同时，由于它无法自然降解，产生的塑料垃圾也给人类带来了巨大的麻烦。
例如，当塑料进入海水时，海里的动物将其吞入腹中是不可消化的，这将危害到海洋生物的生命安全。当塑料进入土壤时，需要长达十多年的时间进行自然降解，而这十多年的时间内，塑料将破坏土壤特性，影响作物生长。
据联合国环境规划署公告，有60%的海鸟吃过塑料碎片，有一半海龟摄入过塑料，每年有1278万吨塑料垃圾进入海洋。
塑料垃圾已成为全人类公害，如何让塑料垃圾变废为宝，是全人类共同努力的目标。
传统的塑料处理方式，一是填埋，二是焚烧。这两种技术模式实际上会对环境带来极大污染。如果将塑料进行回收，通过不断的技术创新，进行高性能化、绿色化加工，不仅能解决环境问题，更促进经济循环，有助于人类与自然界的协调发展。
随着我国“限废令”和“垃圾分类”政策的逐步出台，我国废塑料回收利用产业链发生了较大变化，主要体现在上游回收阶段和循环再生阶段。上游回收阶段来看，传统产业链主要通过拾荒者从居民手中回收废塑料，筛选附加值较高塑料瓶流入循环再生产业链，此种模式虽成本较低，利润较高，但效率低下无法满足国内废塑料的需求，需要大量进口国外废塑料。垃圾分类政策出台后，垃圾“获得权”转移至小区或物业、政府或收运公司，渠道逐渐正规，提高了回收分拣效率。
二、产业链分析
我国塑料回收循环产业链主要分为物理循环产业链和化学循环产业链。
1. 物理循环产业链
品牌商和零售商把产品卖给个人和企业消费者，消费者产生垃圾，环卫企业收集垃圾，垃圾中有价值的部分被回收企业拿走，剩余部分由固废运营商处理，其中品类单一、较为干净的塑料垃圾（主要是PET、HDPE和PP，重量大、密度高、易运输）进行物理回收，得到降级的PCRPET、PP、PE等（无法用于食品和医疗等高质量领域），送到包装企业，由包装企业再次做成新的包装物，再到品牌商和零售商，由此完成塑料的循环。
2. 化学循环产业链
（1）聚烯烃塑料化学循环产业链
低值的、混合的、受污染的塑料垃圾进入化学循环，产出塑料油或丙乙烯和苯单体，由化工企业进一步做成原生质量的PCRPP、PE、PET和化纤单体，进而做成可用于食品和医药等高价值领域的包装物或高品质织物，从而回到品牌商和零售商，完成塑料的循环。现有化工企业还少有专门处理塑料油的装置，需与原油或石脑油混合后加工，通过认证以Massbalance的方法来确保可追溯性。
（2）PET、废纺织品和尼龙的化学循环
通过解聚的方式回收PET和尼龙的单体，通过化纤企业制成原生质量的PCRPET和化纤，经过包装企业或纺织服装业进入市场。
图1 废塑料循环再生产业链
资料来源：科茂环境科技《废塑料化学回收技术和产业发展前沿》
目前，我国废塑料产业链主要分为三个阶段，分别是塑料回收、塑料再生以及再生塑料利用，其中塑料回收是指从制造商、零售商、专业回收商、社区回收点等渠道进行塑料回收，再通过塑料再生企业对废塑料进行加工处理，重新得到塑料原料，应用到纺织服装、食品饮料包装和家居建材等领域，是塑料可持续发展的方式之一，为解决塑料污染等环保问题提供了有效途径。
而塑料再生利用通过废塑料回收、清洗、分拣，后经过物理或化学方法重新制成塑料原料，应用到纺织、食品饮料包装、家居建材等领域，是塑料可持续发展的方式之一，为解决塑料污染等环保问题提供了有效途径。塑料再生利用行业主要分为前端塑料回收、中端塑料再生和后端再生塑料利用三个环节：其中前端包括专业回收商和社区回收点等；中端参与者包括运营商、设备商等；后端再生塑料利用环节参与者众多，包括各品类塑料制品的制造商。
图2 中国废塑料回收产业链发展现状
资料来源：公开资料整理
三、产业生态分析
生态环境部对外发布的《废塑料污染控制技术规范》明确指导废塑料的污染防治，其主要修订了3方面内容，一是衔接补充排污许可、台账等新制度的管理要求；二是从废塑料污染产生、收集、运输、贮存、预处理、再生利用和处置全链条，全面提出工业源、生活源、农业源和医用源废塑料的污染防治要求；三是明确废塑料化学再生污染控制要求，在保障生态环境安全前提下，推动适用于低值废塑料的先进再生技术应用和化学再生项目规模化发展。
近年来，我国相关部门积极推进废塑料回收利用。297个地级以上城市启动垃圾分类工作，113个地级及以上城市和8个特殊地区开展“无废城市”建设、60个地级以上城市开展废旧物资循环利用体系建设。
2021年，生态环境部发布《废塑料污染控制技术规范（征询意见稿）》，发改委颁布《“十四五”循环经济发展规划》，发改委和生态环境部颁布《“十四五”塑料污染治理行动方案》，工信部颁布《“十四五”工业绿色发展规划》，明确地为废塑料化学回收行业打开了发展空间。作为促进碳减排、塑料污染治理和循环经济的重要技术，废塑料化学回收开始迎来政策释放期。
表1 针对塑料回收行业的直接政策鼓励
资料来源：科茂化学回收研究院－《废塑料化学回收产业发展报告（三）》
塑料加工行业也在不断努力，坚持可循环、易回收、可降解理念，沿着功能化、轻量化、精密化、生态化、智能化的方向，着力开展绿色设计、单材化、高值回收利用等相关工作。
目前全球塑料产业发展迅速，已累计生产超百亿吨塑料，产生的塑料废物超过70亿吨。塑料工业消耗了全球8%以上的石油，约有三分之二的塑料制品未被有效利用，塑料污染废物导致了一系列环境问题。
二、塑料回收的技术探究
废塑料的处置方案分为物理回收和化学回收两种，化学降解是未来发展方向。填埋处理、原形利用及简单再生3种物理手段在实践中已获得诸多应用，相对比较成熟，但存在回收限制较多，污染环境等缺点；而改性再生、热分解、降解及热能回收等化学回收技术，可以有效回收热固性塑料，提高回收价值，是未来废塑料处置和回收的发展方向。
表2 主要废塑料处理及回收技术方案
资料来源：公开资料整理
我国目前废塑料主要处理方式填埋和焚烧，废塑料回收比例较低。2022年我国产生塑料6300万吨，其中回收量仅有1890万吨，占比30%，而填埋量为2016万吨，焚烧量1953万吨，分别占比32%，31%。可见我国废塑料回收有较大的发展空间。
图3 2022年中国废塑料处理占比分布情况
由于塑料品类众多，颜色、质量也都不一样，为了提高回收产品的利用价值，一般先将收集的废旧塑料进行人工分拣，将废旧塑料根据品种、颜色、质量等进行分类；第二步是将废旧塑料放入破碎机进行粉碎处理；第三步清洗去除破碎后废塑料上的杂质；第四步将破碎清洗后的废塑料加热熔化，拉成丝线，再切成小粒，变成常见的塑料粒子，可以作为塑料制品的原料；第五步将塑料粒子按照重量包装好，贴上相关信息，就可以进入市场进行出售；最后一步就是重新制成新的塑料制品，投入使用。
传统的分选方式包括人工分拣、密度分拣、风选等；现代分选方法包括颜色分选、近红外光谱（NIR）分选等。通过对废弃塑料进行分类处理，更有利于之后的再生利用。
废旧塑料的回收再生利用可分为直接再生利用和改性再生利用两大类。直接再生利用是指将回收的废旧塑料制品经过分类、清洗、破碎、造粒后直接加工成型。改性再生利用是指将再生材料通过物理或化学方法改性后（如增韧、增强、接枝）再加工成型。经过改性的再生塑料，其力学性能得到改善或提高，可用于制作档次较高的塑料制品。
一、直接再生利用
废旧塑料的直接再生利用是不需要进行各种改性，而直接将废旧塑料经过清洗，塑化造粒或加工成有用的制品，这种直接再生利用的方法已经广泛应用于农业、渔业、建筑业、工业和日用品等领域。在中国目前的废旧塑料回收水平下，废旧塑料的直接再生利用仍然具有一定的前景。
二、改性再生利用
为了改善废旧塑料再生料的力学性能，满足塑料制品的品质要求，可以采用各种改性方法对废旧塑料进行改性。改性利用的方法主要包括塑料合金化、填充改性以及交联改性等。对废旧塑料的改性再生利用非常有发展前景，受到越来越多的企业重视，已全力开展这方面的研究以及生产工作。
1. 塑料合金化
主要是将废旧塑料与其他塑料共混制成塑料合金，来提高废旧塑料的力学性能，从而生产出高性能制品。在实际应用中，主要是与相对分子质量较高或关键结构规整度较好的同类新树脂进行共混。这种回收技术的关键在于提高共混物之间的相容性。在塑料废弃物的回收过程中，PE和PP树脂通常作为混合物来回收，二者的不相容性使得其共混物一般表现出较差的力学性能，因此，增容改性技术就变得更为重要。
2. 填充改性
废旧塑料的填充改性也有许多方法，包括添加无机离子进行填充改性、添加纤维进行增强改性、添加弹性体进行增韧改性等。废旧塑料的性能虽然有所降低，但其作为塑料的性能还是存在的，因此可以将废旧塑料和其他填充改性材料进行复合，形成具有新性能的复合材料。目前填充改性是应用最广泛的技术手段，大部分改性再生塑料都通过填充技术实现了增强增韧等性能上的改进，将制品成功应用到汽车、医疗、家电、电子等领域。
3. 交联改性
交联是聚合物改性的一项重要技术。目前，聚乙烯可以通过高能辐射、过氧化物、硅烷、紫外线等手段进行交联。废旧聚乙烯经过交联以后，其物理化学性能、力学性能和燃烧的滴落现象得到很大改善，耐环境应力开裂现象减少甚至消失，耐温等级可提高至90度以上，允许短路温度从130度提高到250度。因此其产品广泛应用于生产电线电缆、热水管材、热收缩管和泡沫材料等。
三、热分解法
1.气化裂解法
在热分解基础上增加氧化介质（空气、氧气或水蒸气），将废塑料分解，以获得合成气（CO、H2、CH4等）的化学回收方法。合成气可作为生产其他化工产品（甲醇、合成氨等）的原料，也可作为燃料用于高效、低污染的燃气蒸汽联合循环电站发电和供热，以提高资源回收利用价值。
该技术工艺特点是无需对废塑料进行过于精细的预处理，可以分解混杂废旧塑料甚至与城市垃圾混杂的废旧塑料。气化裂解法与焚烧法的主要区别是加入氧气量不同：焚烧法又称为过氧化法，在废塑料热解过程中加入过量氧气/空气，废塑料完全燃烧，产物主要为CO2和H2O等；气化裂解法又称为部分氧化法，在废塑料热解过程中加入一定量氧气/空气，废塑料在其中部分氧化，生成产物主要为CO和H2等。
由于气化裂解将大分子拆解为最小的分子，需要消耗大量能量，能耗成本较高，罕有工业化应用。目前美国Texaco公司对气化工艺研究较早，其废塑料碳转化率可达91％，产品主要成分为CO和H2。
2.微波热解法
微波热分解技术是在无氧或缺氧条件下，利用大量热能将大分子量废塑料裂解为分子量相对较小的化学品或燃烧气体，主要包括C4及以下的石油气。微波热解法和焚烧法是两个完全不同的过程，焚烧是放热过程，而微波热解需要吸收大量热量。焚烧的主要产物是二氧化碳和水，而裂解的主要产物是石油气。
与传统热分解相比，微波热解具有独特的传热传质规律和更好的加热均匀性，而且温度调控、热解过程及预期最终产物的控制相对更加容易，节省大量反应时间，并且设备热惯性小。
微波裂解与气化裂解类似，将大分子拆解为较小分子，产出物价值比合成气高，同时能耗成本也较高，工业化应用尚较少，目前在开发该技术的有中国石化等。
3. 加热裂解法
加热裂解法，又称为干馏法，是指固体有机物在隔绝氧气条件下加热分解，最终生成可燃气、液体油和固体炭的化学方法。按加热温度不同，可分为三种：900℃以上为高温热解；600℃-900℃为中温热解；600℃以下为低温热解。
这种以液体产品为目标产物的工艺，又称为液化工艺。液化工艺是热裂解法的主要工艺，也是催化裂解法、加氢裂解法、共混裂解法和超临界水法的主要工艺。液化工艺产出的液体产品主要为油类，包括蜡油、重油、柴油、汽油、溶剂油、石脑油等，根据裂解方法不同，各种油品所占含量不同。这些油品的市场价值比合成气和固体炭高，因此，液化工艺比气化和炭化工艺经济效益好，这也是液化工艺比气化和炭化工艺发展好的主要原因。
目前国内研究该技术的有青岛科技大学机电学院院长汪传声教授团队和同济大学热能所陈德珍教授团队等，使用该技术的企业有英国的Plastic Energy、挪威的Quantafuel、美国的Agilyx和中国的航天动力研究所等，目前有产能的仅有Plastic Energy，产能为每年数千吨。
4.共混裂解法
共混裂解法是在热裂解法的基础上发展起来，是将不同种类的废塑料以及废塑料与其他有机物进行共同混合裂解的方法。不同种类的废塑料以及废塑料与其他有机物在原料性质上有差异，但在裂解过程中能够起到协同作用，使产品品质提高。共混裂解法可以是不同种类加聚类塑料之间共混，也可以是加聚类塑料与其他类塑料之间共混，还可以是废塑料与煤、废矿物油、生物质之间共混等。
目前该技术尚处于研究阶段，工业化应用案例较少，根据搜集到的公开资料，在日本有少数案例，中国也有企业正在开发该技术。
注：以上内容不作为任何投资或建议，仅供参考。
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行业现状、政策、未来趋势：
1. “双碳”背景下全球塑料回收政策和法规；
2. 高分子化学回收现状及发展趋势；
先进回收技术进展：
1．塑料及其制品降解回收（聚酯、聚烯烃、聚氨酯等）；
2. 废旧橡胶循环回收的现状、进展、未来展望；
3. 热固性树脂及复合材料化学回收；
其它相关议题……
论坛日程
论坛报告
（排名不分先后）
状态 | 嘉宾（以最终议程为准，内容持续更新中） |
已确认 | 张立群， 中国工程院院士、华南理工大学校长 |
已确认 | 李明丰，中国石化石油化工科学研究院院长 |
已确认 | 集体的力量：智慧与行动 / The Power of Collective: Intelligence and Action 汤裕生，终止塑料废弃物联盟（AEPW）中国区首席顾问 |
已确认 | 杜欢政，联合国环境署-同济大学环境与可持续发展学院教授 |
已确认 | 刘小青，中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员 |
已确认 | 聚酯类环境友好高分子的基础与应用研究 庞 烜，中国科学院长春应用化学研究所研究员，国家杰青，副主任 |
已确认 | 废弃聚酯化学回收研究进展 王 朝，华南理工大学教授 |
已确认 | 化学法再生聚酯工业化过程中的几个问题探讨 李书润，中国合成树脂协会塑料循环利用分会副秘书长/技术总监，太原工业学院副教授 |
已确认 | 胡 桢，哈尔滨工业大学教授、副院长 |
已确认 | 于 涛，同济大学教授、副院长、副处长 |
已确认 | 热固树脂定向化学解聚制高值化学品 侯相林，中国科学院山西煤炭化学研究所研究员 |
已确认 | 朱剑波，四川大学教授 |
已确认 | 热固性高分子材料的升级回收 刘雪辉，四川大学特聘副研究员 |
已确认 | 洪 缪，中国科学院上海有机化学研究所研究员 |
已确认 | 马松琪，江南大学教授 |
已确认 | 史金炜，绿金人橡塑机械有限公司总经理 |
已确认 | 李金城，浙江科茂环境科技有限公司董事、副总裁、COO |
已确认 | 先进回收离不开先进收集与先进分选 常新杰，陶朗集团亚洲区公共事务副总裁 |
已确认 | 浙江佳人新材料有限公司 |
待确认 | 王旭，浙江工业大学教授、院长 |
待确认 | 徐世美，四川大学教授 |
待确认 | 山东东方宏业化工有限公司 |
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