中國生活垃圾廢塑料回收利用現狀

林瀚，祝漢國，葉紅，趙潔，張曉佳，張新功

(青島惠城環保科技集團股份有限公司，山東 青島 266555)

0 引言

隨著社會經濟飛速發展，生活、生產垃圾產生量亦出現持續性迅猛增長，不僅出現“垃圾圍城”而擠占城市發展等困境[1]，且由其引發的環境污染等問題也日益凸顯。而城市垃圾中廢塑料制品無處不在，例如家具家電、食品等包裝、農用薄膜、汽車、快餐行業和輕工業等領域。這都是歸因于塑料制品有著輕便、價格便宜、耐用等特性。由于廢塑料在自然界中很難降解，同時對廢塑料的回收、再利用上經驗相當的薄弱，因此會造成相當嚴重的環境問題[2]。國內外現有的廢塑料回收方法大致有物理填埋、焚燒法、化學法等[3]。

2022 年3 月2 日，《終止塑料污染決議(草案)》在第五屆聯合國環境大會續會上由來自175 個國家的元首、環境部長和其他代表批準、簽訂廢塑料決議。該協議包含了塑料制品設計、生產及回收、處理等全流程環節。該項決議的簽訂將從源頭上改變生產、消費和管理廢塑料的方式。2022 年生態環境部官網發布《廢塑料污染控制技術規范》，提出應以資源利用率最大化為原則，優選廢塑料再生利用或處置的合理可行的技術路線，其中就包括廢舊塑料化學再生。可見，廢塑料循環再生是遵循全球塑料循環經濟發展，合理開發和應用廢塑料回收技術響應國家產業政策要求，符合國家環保戰略和行業發展需要。目前，我國在處理生活廢塑料垃圾處理中單一技術運用較多，將多種技術有機結合而形成的綜合處理工程，在國內尚未有成熟的案例，急需發展適合我國垃圾塑料的綜合處理模式，因此，廢塑料處理技術急需獲得突破。

1 我國廢舊塑料的回收利用發展狀況

1.1 廢塑料回收分選狀況

城鎮生活垃圾等物質所具有的資源化屬性，其資源價值越來越受到國家和居民的認可與重視。根據《“十四五”城鎮生活垃圾分類和處理設施發展規劃》(發改環資〔2021〕 642號)，到2025 年底，全國城市生活垃圾資源化利用率達到60% 左右。而傳統單一的填埋和焚燒等處置方式，已無法滿足不斷增長的垃圾量和環保需求。就發展趨勢來看，在國家垃圾處置新政策和“雙碳”新發展戰略等背景下，在社會再生產過程中加大可回收物的循環利用，更是一種實現碳中和效應不可或缺的方式。未來，垃圾分類將會進一步深化，通過集中分選系統，挖掘城市生活垃圾中的可回收資源，再生資源回收并利用不僅是實現減碳的重要途徑，而且具有減排污染物的雙重效益，這對于實現碳達峰以及碳中和來說是一種重要的方式。垃圾的處理必將以多元化綜合處理方式為主導的處理模式，實現資源、能量和廢物的協同治理產業鏈模式發展為整體目標，以更高效、有序地處理廢棄物，促進再生資源回收利用，來獲取更好的收益和減排效果。

國內外對混合生活垃圾集中機械化分選的研究和工程應用不多，國內尚未見機械分選回收生活垃圾中低值塑料的成功案例公開報道。通過對生活垃圾的采用機械化分選，集中處理，資源分類利用，實現垃圾綜合管理才是解決當前垃圾圍城和實現垃圾資源化的根本。因此，以現有城市生活混合垃圾或已經前端粗分的生活垃圾為處理研究對象，以垃圾資源化為主要目標，開發一套基于垃圾中塑料回收的分選工藝及其分選設備，集成創新，提升垃圾集約式機械分選效果、分選效率，回收垃圾中低值可回收資源，提高廢物資源化率，以推動生活垃圾環境治理規劃和科學管理，構建垃圾精細化分選到資源化利用的產業模式，系統解決垃圾精細化分選的世界性難題。這將不僅具有基礎研究的價值，更具有工程實踐應用的重要意義。

為了提高廢舊塑料的回收、利用以及再生產品的價值，最重要的就是混合塑料如何分選。廢舊塑料的分選，一般就是按照形狀不同、尺寸不同將混雜廢舊塑料分變成單一廢塑料組分。大致可分為傳統、近代等兩種廢舊塑料的分選方法。傳統分選技術主要是有人工、密度、風力分選等方法；近代分選技術有顏色、光學分選、人工智能等分選方法[4]。

人工分選方法的效果是機器設備無法替代的，它對設備要求比較低，但是該方法對分選人員的經驗相對較高、勞動時間、強度大，分選效率相對于機器來說低；密度分選方法的優點是操作相對簡單，但是不能分選出塑料密度相同或相近的廢塑料，只能分選出不同密度，而且是密度相差較大的塑料顆粒，過程中還會有大量的廢水產生；風力分選方法是近年來分選混合廢舊塑料最廣泛的分離方法之一，適用于密度相差大的形狀和尺寸均一的廢舊塑料顆粒，而且還可以將廢舊塑料里攜帶的金屬物質以及砂石等去除。近代分選中的顏色分選主要用于分選不同顏色的廢塑料物品，也不能辨別分選廢塑料的種類；電磁分選和渦電流分選主要用于廢舊塑料中混雜的鐵磁性金屬雜質的去除，德國STEINERT 公司生產的渦電流分選機對塑膠、玻璃以及有色金屬鋁、銅等很好的分離選出來；光學分選法大致有X 射線、近紅外光譜、中紅外光譜、激光光譜等分選[5-7]。近紅外光譜技術以其能識別大部分的廢塑料，可以不用接觸，快速掃描，分辨率高、性能穩定等優點成為目前使用最廣泛的光學分選技術，唯一的不足是不能辨別深色塑料制品。美國公司(NTR) 制造的NIR 分選機準確率和純度較高。挪威公司(TOMRA)生產的NIR 分選機的NIR 掃描系統無需外部光源，可減少能耗，易于維護。人工智能分選是利用人工智能分揀機器人來進行分揀廢舊塑料。目前有美國(NTR 公司) 和法國(MACHINEX 公司)分別制造出了人工智能分揀機器人。近年來人工智能迅猛發展，相信未來智能化、自動化將會成為廢舊物資源回收的一個重大趨勢。垃圾廢塑料經過分選后，不僅再生效率、再生產品、效益提高有所提高，二次污染也大幅度減小，也進一步使得再生利用體系更加規范。

1.2 廢塑料的回收在利用技術現狀

現階段，在眾多廢塑料的處置和回收技術中，物理回收方法相對成熟，主要有原形利用和簡單再生；以改性再生、熱分解、降解及熱能回收為主的化學回收利用方法，仍在發展過程中。

物理回收利用法不能回收熱敏塑料等物質，造成了一定的局限性。實際應用中，只有聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚乙烯(PE)兩種類型的塑料通過物理回收實現了回收和再循環，其再生塑料性能受到塑料混合物的組成影響，需要通過與添加劑等物質共混從而對再生塑料的物理性質做出改變。某公司利用專有廢塑料回收技術，將廢舊地毯成功轉變為超純再生樹脂。該技術由寶潔公司(P&G)研發，該技術可以將廢塑料的顏色、雜質以及氣味去除，形成的樹脂與原生樹脂類似[8]。

化學回收利用技術可以去除不需要的雜質，將廢物轉化為可用的化工原料，該方法可以回收物理法難以回收的塑料垃圾。對于廢塑料熱裂解工藝的研究，國外在20 世紀70 年代就已經開始，BP 公司采用流化床反應器，反應的溫度為500 ℃，產能為每年25 000 t，過程中產生的HCl 會腐蝕設備。有些采用多段爐液相熱裂解技術，但由于前端廢舊塑料的品質以及來源不一致，后端加工利用難，這些項目已處于停滯狀態。目前國內有汪傳聲教授團隊(來自青島科技大學) 和陳德珍教授團隊(同濟大學熱能所) 等研究熱解技術。國內航天動力研究所、恒譽環保；國外有英國Plastic Energy 公司、挪威Quantafuel 公司、美國Agilyx 公司將該技術工業化，但只有英國Plastic Energy 公司有數千噸/ 年產能。英國Plastic Energy還開發了一種可以將被污染、壽命終結的廢塑料以及傳統工藝技術無法循環利用的廢塑料轉變為可用原料的“熱厭氧技術”。此外，由RZG 公司通過將催化力、熱力、物理力組合將混合廢塑料裂解轉化為油的工藝研究，被稱為單步催化液化工藝(CTC 工藝)。林瀅等人考察了摻雜廢塑料碎料的水泥沙磚的技術性能，結果表明，當廢塑料瓶碎料摻雜量為4% 時，水泥沙磚的各項性能有所提高[9]。福海藍天公司將劣質塑料通過環保化處理成功還原為油品原料，相比“土法煉油”這項垃圾塑料柔性油化技術出油率在80% 以上，產出的初級油品不含硫，質量好，通過精制可稱為高品質燃料油，而且整個過程無“二次污染”，可以連續化、規模化的處理300 t/d 廢塑料[10]。為了提高液化產物收率，避免發生結焦，超臨界水進行化學回收可以避免以上問題，但該工藝對裝置要求高，投資成本較高。現英國MURA 公司建造處理量20 000 t/a 的超臨界水化學回收工廠，2022 年下半年預計開始運營。浙江科茂現已建成40 000 t/a 催化裂解廢塑料化學回收工廠，該技術通過在熱裂解法中加入催化劑來提高反應速率，縮短反應時間，產生的油品質高[11]。

面對塑料污染日益嚴重的問題，我國也在逐步加強廢塑料回收利用的技術研發，開展塑料循環經濟。中國物資再生協會再生塑料分會據統計，我國2021 年回收廢塑料比2020 年增加300 萬噸，回收率為31%。因此進一步開發廢舊塑料的無害化循環利用技術迫在眉睫。

2 廢塑料垃圾回收利用存在的問題和建議

首先廢塑料垃圾回收體系不夠完善，廢塑料分類分選至關重要，需要提高廢塑料分選技術以及設施的開發設計。廢塑料資源化是一個很大的工程，從運輸、分選到廢塑料再利用各個環節都缺一不可。

我國關于廢塑料垃圾回收利用的相關法律法規還不夠健全，需要進一步完善標準體系，建立廢塑料回收再生利用監管體系。國家需加大廢塑料回收政策資金的支持力度。加大科研投入，提高廢塑料處理技術水平。推動綠色技術、制造發展。加強對人民群眾的垃圾分類意識，宣傳和引導全民參與、人人有責的環保意識。

3 結語

在無廢城市、雙碳戰略和綠色生態發展的政策指導下，廢塑料的回收再利用技術將以減污降碳協同增效為主，推動資源回收與再利用兩網融合。快速推動廢舊塑料規范回收、清運、利用和處置，不斷完善塑料廢棄物收運處置體系的建立。加大塑料廢棄物再生利用，提升塑料垃圾無害化處置水平。因此，亟需一項廢塑料全流程化的無害化資源回收利用技術，徹底顛覆目前廢塑料回收行業的生態，替代填埋和垃圾焚燒，從根本上解決塑料污染的問題，從而填補廢塑料回收利用產業上的空白，破解全球廢塑料治理的難題，使中國技術超越和引領世界；同時廢塑料化學回收制化工原料相當于節約大量的石油資源，如果可以將全國每年產生的5 000 萬噸廢塑料全部回收利用，可以為國家節約原油至少1.5 億噸，這對于原油對外依存度高達73% 的我國來說是保障能源安全的重要一環，具有重要的戰略安全意義。