中國R-PET瓶到瓶技術發展現狀及展望

周 菁

(中國石化化工銷售有限公司江蘇分公司，江蘇南京 210001)

在以保護地球環境為目的和全球“循環經濟”的倡導下，當前人們正成規模地開始使用由再生紙、再生塑料、再生聚酯產品作為主要原料的產成品。一些行業內具備世界影響力的全球品牌也提出了具體的有利于人類和地球長期和諧共存的“環保計劃”[1]。

目前，國內再生聚酯主要應用于短纖、中空、長絲等纖維領域。而對于另一個從再生聚酯R-PET觸發的“食品包裝材料—瓶到瓶(BTB)”領域，全球化進程的差別較大，筆者將對我國在R-PET“瓶到瓶”產業的發展與國際發展趨勢的范圍、程度、影響力等方面進行比較和思考。

1 國際BTB技術及產業現狀

20世紀60年代，循環經濟的思想萌芽誕生于美國。而這一術語最早在中國出現已經是90年代中期，間隔了30年的時間。2018年5月，歐洲瓶裝水行業協會(European Federation of Bottled Waters)發布報告：計劃到2025年，歐洲瓶裝水PET瓶中再生塑料平均使用率不低于25%，并且PET回收率達到90%。保守估計，2025年歐美新增R-PET規模或超過500萬噸(占廢塑料比例25%)，歐洲生產標準食品級R-PET的單噸投資額約為3 400元，估算歐美R-PET投資總額將在150億元以上，規模巨大。

截止至2019年為止，國際上食品級BTB產業進展并不大。自2013年可口可樂宣布一款采用可再生原料制成的植物環保瓶(Plant Bottle)，該植物環保瓶是全球首款含高達30%可再生植物原料，其本質上是將原本為石油基乙二醇原料改為生物基乙二醇。幾年以來，可口可樂每年在全球銷售超過1 000 億份單次使用的塑料瓶。但與此相比，其可持續包裝策略所使用的再生聚酯瓶僅限于在英國市場實施，且市場份額較低。部分國家號稱PET瓶回收再利用率達84.8%，但也并非再次應用于食品包裝材料領域。

1.1 國際知名品牌食品包裝R-PET的發展目標

國際瓶裝水巨頭依云和雀巢計劃2025年所有包裝瓶將由100%的再生塑料制造；可口可樂計劃2025年包裝瓶中再生PET比重由2016年的21%提升至50%。可口可樂歐洲合作伙伴(CCEP)公布了其英國市場的可持續包裝戰略，將把瓶身中的再生塑料(R-PET)含量增加至50%，2017年7月12日，該公司宣稱將與當地的企業進行合作，確保所有的塑料垃圾都被回收[2]。

另一飲料巨頭百事公司(PepsiCo)宣布到2025年在其塑料包裝中使用25%含量的R-PET。同時該公司宣布，計劃到2030年在歐盟實現瓶內R-PET含量達到50%，到2025年達到45%[3]。

日本方面，三得利和麒麟等飲料業巨頭開始采用再生飲料瓶技術，將用過的飲料瓶經過處理后重新制成新的飲料瓶使用。目前，三得利現階段銷售的飲料有10%左右使用來源于廢舊PET瓶的再生PET瓶。該公司計劃2030年之前將這一比例提高至60%～70%，其余部分則通過源自植物的樹脂來彌補。麒麟計劃在2027年將在日本銷售產品的再生樹脂比例提高至50%。除三得利和麒麟公司外，朝日飲料、札幌飲料以及伊藤忠等也表示計劃使用再生樹脂生產飲料瓶，但具體時間表未公布。

1.2 國際R-PET瓶到瓶技術現狀

1.2.1 化學法BTB技術

BTB技術的開發最早是從PET的解聚開始的。由于PET聚合反應為可逆反應，若縮聚過程存在大量的水，反應不向縮聚方向進行，而是向著解聚方向進行。促使聚酯發生解聚的試劑，除水以外，常見的還有各種醇、酸、堿、胺等。化學回收方法中，研究最多的是醇解和水解回收法。從應用角度而言，醇解法比水解法更容易實施，降解速率更快，所得產物利用價值更高。常見的PET化學回收方式見圖1所示：

圖1 PET化學回收方法示意圖

從PET酯交換合成的反應機理上講，化學法解聚工藝可采用多種辦法實現PET酯鍵的斷裂。但從工業化可實現角度出發，現階段仍集中在醇解路線。目前世界上化學法工業化裝置BTB技術如表1所示。

表1 具備工業化條件的化學法技術

雖然化學法BTB技術可以得到與原生料質量接近的PET瓶級切片，但是由于生產成本過高，日本帝人公司的第一條化學法“瓶到瓶”聚酯回收工業化裝置已停運。

1.2.2 物理法BTB技術

受到化學法BTB技術工業化裝置經濟效益低的困擾，人們開始研究物理法實現BTB技術。物理法BTB技術的原理就是通過機械處理的方法將PET瓶上的雜質充分去除，使其質量指標能夠滿足包裝材料食品安全標準的要求。

最早的物理法是由荷蘭Repack公司推出的夾層法ABA (A為原生PET，B為再生PET)夾層和雙層法AB雙層瓶在1992年獲得美國食品藥品監督管理局(Food and Drug Administration，簡稱FDA)的批準后進入商業應用。盡管夾層法和雙層法BTB技術的出現，使得再生PET材料可以重新用回到食品包裝上，但瓶坯注塑設備和吹瓶設備的復雜性要求用戶要重新投資，更換注塑設備和改造吹瓶設備使企業增加生產成本，而這種做法與再生PET完全循環利用目標也有距離，這都成為該技術廣泛推廣的障礙。直到1994年，美國JCI公司的單層法BTB技術獲得美國FDA的NOL(無異議函)后才使人們看到了廢棄PET飲料瓶完全食品級循環再利用的商業潛力。單層法BTB技術就是通過對廢棄PET的分選-破碎-清洗-熔融真空除雜質-切片結晶干燥-固相縮聚增黏的特殊設計，制得超級潔凈再生的PET切片，可以直接與原生料混合注塑、吹瓶，實現了能夠完全具有商業價值的再生PET食品級循環再生利用。

目前物理法的生產技術主要由PET瓶料螺桿脫氣擠出和增黏兩部分構成。目前國外物理法BTB技術優劣對比如表2所示。

表2 國內外BTB技術優劣對比

1.3 國際食品包裝R-PET質量認定標準

(1) 美國FDA的NOL(無異議函)—食品接觸級再生PET認證

2019年媒體稱美國食品藥品管理局通過發布一份無異議函的方式，批準Envision Plastics公司將使用Ocean Bound牌高密度聚乙烯。這種高密度聚乙烯是由從距離海岸50公里的水道內收集的廢棄塑料制成的。美國FDA在函中提到，在使用碳氫化合物的條件下，對在所有食品類型包裝中完全使用回收高密度聚乙烯無異議。

(2) 荷蘭CU公司的GRS認證—國內申請熱度最高的認證

GRS(Global Recycle Standard) 全球回收標準。全球回收標準(GRS)是為紡織工業的需求所制定，核查回收產品或某些特定產品。更重要的是讓零售商和消費者了解特定產品的哪些部分是再生材料，以及在供應鏈中如何處理這些材料。

GRS標準概述[7]：GRS驗證體系是以誠信為基礎的，包括可追溯(Traceability)、環境保護(Environmental)、社會責任(Social)、再生標志(Label)及一般原則(General)五大方面的要求。GRS認證提供了跟蹤認證系統，新的GRS認證是一個三級制，所有標準的產品都必須顯示回收組分的百分比，并將掛上適當的金、銀、銅GRS標志，除了原料規格之外，這一標準還涵蓋環境加工標準，包括嚴格的廢水處理要求和化學制品使用，以及全球有機紡織標準(GOTS)等，社會責任因素也被列入GRS，旨在保護工人的健康和安全，GRS的實施是面向全球的，為獲得GRS認證，所有參與制造和經營產品的公司，包括半成品供應商也必須符合GRS標準。

2 中國BTB技術及產業現狀

2.1 國內再生R-PET發展的現狀

面對歐盟提出的“要在2050年前實現氣候中性，保護自然環境”的全球號召，并且為了進一步增強經濟競爭力，我國需要走向一個完全可循環發展的經濟路線。目前，我國的經濟仍然基本上是線性的，只有12%的二次材料和資源被重新投入經濟中。許多產品不能重復使用、修理或回收，只能供一次使用。但是目前下游企業和消費者的回收利用空間還是有巨大的[8]。

2005年，中國再生PET的應用以纖維用途為主(占79%)，雖然在食品級和非食品級瓶用領域也有相當比重(約20%，其他1%用于制造塑鋼帶、板材和拉鏈等)，但真正意義上符合FDA和國家食品衛生相關認證的只有未投產的2萬噸產能(北京盈創公司瓶到瓶項目)，其他均為直接使用纖維級再生PET瓶片與原生PET瓶片以10%～15%的比例混合使用。在國內還存在一些中小型吹瓶廠為了降低成本，使用再生PET所生產的PET飲料包裝瓶是不符合國家食品衛生標準的。

國內再生“瓶到瓶”基本集中在“農藥瓶”的推廣應用上。再生PET，由于其價格比新料聚酯瓶片更為低廉，且農藥包裝不涉及食品安全的問題，因此其加工過程中再生PET的應用比例較高。通常情況下農藥瓶加工過程中再生PET瓶片的添加比例可以達到30%～50%，是再生PET瓶到瓶應用中發展最快的領域[9]。

全國其他再生PET產品產能估算情況：塑鋼帶0.6萬～1.0萬噸/年，A-PET板材1.2萬噸/年。中國再生PET行業也有自己的特色，如用100%再生PET生產的拉鏈產能已有約1.2萬噸/年。另外，許多新領域，如再生PET紡粘無紡布、食品級再生PET板材等還屬空白。

就目前情況而言，國內大型飲料包裝行業的巨頭，比如“農夫山泉”、“娃哈哈”、“康師傅”沒有任何一家對外宣稱有關于“R-PET”再生材料引入其包裝材料的計劃。國內向媒體公開宣布“瓶到瓶”項目的兩家主要企業一個是“北京盈創”(已停產)和另一個是葛洲壩環嘉再生資源有限公司(2019年出現重大資金風險，有名無實)，目前實質性進入生產計劃的只有BP使用自行研發的BP INFINIA技術和華潤化學合作生產從R-PET轉換而來的瓶片項目。該項目未來可能成為國內“可樂”相關工廠應用再生瓶片的重要原料來源。

2.2 國內BTB技術的評價標準及難點問題

目前已有22個國家允許再生PET用于食品包裝。中國如要發展“瓶到瓶”(以下簡稱BTB)產業，首先必須建立自己的BTB產品食品安全測試方法和自己的認證體系。而中國目前還沒有建立起這樣的回收體系來保證廢棄 PET飲料瓶的來源受控。同時，中國目前的PET 飲料瓶回收的主要途徑如下圖2所示。

圖2 中國PET飲料瓶回收途徑

在這樣的回收環境下，PET飲料瓶的污染風險評估顯然與美國FDA的21 CFR 177.1630和21 CFR 177.1315法令和歐盟ILSI 的90/128法令有所不同。如何保證BTB生產過程監管有效以及現階段中國法律執行和監管中普遍存在的執行力問題都是中國R-PET 工業發展的瓶頸難題。

第一，下游消費結構過于集中，再生化纖行情完全牽制瓶片走勢。由于80%左右的再生瓶片用于生產再生化纖[10]，所以再生瓶片與再生化纖的走勢有著高度的相關性。再生瓶片市場貨量仍難言充裕，目前再生化纖產能嚴重過剩，市場價格連創新低。需求面牽制下，再生瓶片價格難免走弱，清洗廠運營壓力明顯，實際利潤空間薄。

第二，從PET回收清洗行業看，產能在2 000～3 000噸/年的小型企業占95%以上。這些企業基本上沒有環保設施及污水處理設備，又大都在城鄉結合部，我們俗稱為“山寨工廠”。由于對這些工廠的監管客觀上存在相當困難，他們對環境造成的二次污染非常嚴重。如何解決這些問題應該引起政府相關部門的高度重視。

第三，國家宏觀行業政策的不確定性所帶給企業的經營風險依然存在。現行流轉稅規定對該行業存在嚴重的不合理性。再生PET行業的供應商多為小規模物資回收及加工企業，現行稅收政策使他們無法提供增值稅發票，而纖維生產廠家又必須向客戶提供17%的增值稅發票，由于目前這個行業的利潤水平已經很低，根本無法承擔無抵扣的17%稅。這就導致許多企業采取一些不規范經營的手法才能生存。原料進口環節的政策不清晰及各部門、地方政策執行力度的不統一，也給該行業造成許多經營困難。如環保總局批文的分配額度未完全按照地區間產能不均衡的特點來分配，導致一些地區企業的進料成本增加。

第四，廢PET進口商檢要求經常變化也使企業的生產成本控制增加了許多不確定因素。以扎裝瓶不許進口政策為例，商檢規定只能進口廢殘留物小于1%的破碎洗凈PET瓶片，因為境外加工的高額成本，實際執行情況是大多數為只破碎未清洗的瓶片，其對環境的二級污染不僅沒有減少，反而增加了回收處理成本，因為處理未清洗的破碎PET瓶片的設備投入比處理整瓶的設備投入高出20%～100%不等，而對廢PET瓶的綜合利用率下降10%～15%。目前國內從事再生行業的龍頭浙江華菲也認為要想做好真正做到“瓶到瓶”，必須要有原料基地。

第五，國家標準限制了食品級R-PET的使用。在食品安全國家標準食品接觸用塑料樹脂GB4806.6中明確表示了食品接觸用塑料樹脂應為以低相對分子質量的單體及其他起始物為主要原料，通過加成聚合、縮合聚合、微生物發酵聚合等聚合反應合成的大分子物質以及化學改性的天然大分子物質。基于國標限定，消費后的PET瓶屬大分子原料，常見的物理法回用與國標相違背，生產的R-PET無法以食品級材料進行銷售。而對于國標的限制，只能進行化學醇解至單體的工藝路線，該路線現階段存在原料成升高、能耗物耗高、流程復雜的缺陷。

第六，食品級R-PET行業不完善、溢價效應弱。瓶片企業加工區間小，用戶對瓶片的價格波動異常敏感。與再生纖維品牌及理念產生的4 000～5 000元/噸溢價相比，下游用戶普遍不希望瓶片生產商漲價，從而抑制了瓶片企業開發R-PET瓶的意愿。此外，國內消費者對于再生服飾、箱包的可接受程度遠高于食品級接觸瓶。

再生聚酯瓶在非食品級的應用中發展迅速，而食品級瓶片的加工仍需更進一步。伴隨著我國回收模式的轉變以及加工方式的進步，再生聚酯瓶領域會進一步發展。

3 中國石化對國內BTB產業的引領作用

中國石化集團作為國內最早塑料和聚酯的生產商之一，需要考慮如何在這一場由R-PET 引發的革命中利用自身的優勢和環境打造成為該產業的領頭羊。

首先，中國石化是2019年七月開始加入“清除塑料廢棄物行動聯盟”AEPW(Alliance to End Plastic Waste)組織，成為成員之一。AEPW 組織的四大功能包括：設施開發(為受塑料廢物嚴重影響的城市和地區開發基礎設施，目標收集和管理廢物并增加回收利用率)、技術創新(為能夠促進循環利用和塑料回收的新技術提供投資，目標為包裝回收開發創新解決方案，實現循環經濟)、教育宣傳和清理行動。其次，中國石化作為國內主要塑料、聚酯原料的供應商，也理當引領再生塑料和聚酯的產業應用風潮，重點發展R-PET瓶片的產業化應用。

目前R-PET瓶片產業鏈條上主要難點在于對于廢舊凈PET 瓶片的回收利用上，海外相關產業的發展瓶頸也多限于此。國內大多數對于廢舊凈PET瓶片的回收還處于利用廢品收購站作為實施點，然后人工對這些廢品作坊式篩檢后再進機器進行二次加工。這樣做的弊端在于無法很好控制某些雜質分離，比如瓶蓋，瓶子上原有的標簽膜等。這些對于重新生產與食品入口相關的新“再生包裝”以及達到質量檢測標準有著重大影響。中石化要想涉入該行當必須有著自身新的資源組織、控制和分配，對此，筆者有如下幾點思考意見：

第一，合理利用加油站布點的規模優勢。伴隨著每個加油站了設置“易捷”這樣的小窗口，可以利用加油用戶憑飲用過的“瓶子”打折購買“純凈水”的方案來回收精細處理過的“瓶磚”。既倡導了“環保”的概念，同時也可以利用每個“加油用戶”自動分揀干凈的“瓶磚”，比如去“標簽”，實施“瓶蓋分離”。

第二，利用國內下游的主要瓶裝水和飲料包裝廠商和中石化有著長期的業務基礎關系。中國石化可以利用自身的影響力，倡導這些大型的廠商積極響應國際飲料巨頭們關于“R-PET”在飲料食品界的理念推廣，立足長遠，對R-PET 在“瓶到瓶”的工業上使用作出承諾和規劃，從而使中國跟上全球循環經濟發展趨勢的腳步。

第三，推動“R-PET瓶到瓶”質量控制標準體系的建立。目前“R-PET”瓶片在國內的推廣還存在著關于制成品的“質量驗收”標準的難關。中國石化可以利用自身在質量標準設立方面的優勢，倡導國家相關品質管理機構完成關于再生制品在食品包裝行當的“質量標準體系”的建立及相關國標準的修改，走向國際潮流的前沿。

第四，中國石化也可以借著“R-PET”的活動推廣，促進國內再生塑料、聚酯行業的發展，以應對隨時在疫情平穩后，國際“再生”刮起的潮流時整個國家在這場世界“循環經濟”風潮中不落伍。

4 結束語

隨著PET瓶片的產能進一步擴張，PET瓶的消耗量日益增高，廢棄PET瓶的綜合回收再生利用問題可尋求更為有效的解決方式。結合目前國內BTB技術和行業的發展現狀，可嘗試通過瓶片回收企業提高再生瓶片的質量等級，央企帶頭推進消費后PET瓶的綠色循環技術開發，行業協會培育市場對BTB瓶的可接受度，三者結合共同推動行業標準、國家標準的修定，最終實現國內BTB瓶的穩定可持續發展。