关于再生塑料化学回收的五大误区你了解吗?

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7862021-11-03 收藏

面临危机的时候,我们往往很快捡起似乎是解决方案的东西,不进行更深的探索。这在应对塑料污染上明显可见。

一方面是公益组织的塑料转移目标,一方面是不偏不倚的消极攻势。

明明是塑料污染造成的危害,他们却在宣传塑料的危害。

显然是塑料中很小的化学物质的危险,他们在宣传是整个塑料的毒药。

显然,很小比例的海龟鱼类是被废塑料伤害致死的(实际上死于海洋塑料的海洋生物的数量远远少于人类捕获的动物的数量),所有海洋生物都在宣传,好像再也无法生存一样。

再生塑料

在给大众造成这种危机感后,他们简单地得出了粗暴的结论,——塑料是不好的。禁止塑料吧。如果完全不思考塑料给他们生活带来的好处,不使用塑料,不想回到古代生活,塑料的应用可以用什么材料代替呢?这种替代如果达到现有塑料的规模,会造成更大的伤害吗?对于这些塑料门外汉的公益团体来说,找到真正的解决办法可能不是他们的责任,“唤醒大众”可能是他们的目标。

现在,在黄金可塑性的声音下,塑料产业链企业也变得焦躁不安,尤其是上游的石化行业。当他们看到现有的塑料物理回收不能完全解决塑料污染问题时,塑料被前所未有的强大社会舆论宣传为负面形象,开始在某些领域被禁止时,他们意识到这是当前和未来事业的一大危机。特别是未来的生意。对于石化企业来说,雪上加霜的是,在目前全球碳减排要求的背景下,石油作为最大的碳排放源,预计将大大限于燃料生产,因为石化产品的出路可能更偏向塑料产品。如果塑料进一步受到限制或堵塞,石化企业将无路可走,所以他们急于寻求物理回收以外的其他塑料回收手段。统称为化学回收(Chemical  Recycling)或高级回收(Advanced  Recycling),希望用救世的好方法来宣传这一点。由于急躁,现有的化学回收宣传必然伴随着过度的承诺和误解。主要表现在以下几个方面。

误解1:化学回收可以处理所有物理上无法回收的废塑料,无限循环

化学回收机制与物理回收不同,主要依靠将塑料高分子分解为小分子。在这个层面上,小分子比较容易分离纯化,将有用的分子和废塑料的污染物(如填充物、颜色、杂质分子等)分离出来。然后将精制的小分子通过化学方法转换成有用的化学物质或高分子单体,单体再组合成高分子塑料。在这个过程中,

a  .化学循环对原料杂质的耐受度高于物理回收,

b  .制造的产品和塑料的新材料一样,质量高于物理回收,

c  .这种化学回收可以循环多次,就像物理回收一样,每次回收都会降低塑料的性能。

这是化学回收的优点。但是这些优点是有限的,不能无限拔高,塑料的化学回收,不管污染程度如何,都可以处理所有废塑料,可以无限循环。这种宣传听起来确实很有吸引力,但他们实际上起到了误导的作用。

第一,化学回收不是所有废塑料都能处理的,对废塑料的来源有相当大的要求,这些要求不一定低于物理回收再生。例如,物理回收PEPP可能会影响再生产品的质量,但再生产品的质量可能会受到影响,PEPP含量越高,通常可以承受超过90%的物理回收。在化学回收方面,如果原料是PEPP混合材料(例如50/50),物理回收是不可接受的,但化学回收是可以的,但在另一种情况下,如果原料是HDPE/PVC  90/10,物理回收可能是可行的,但化学回收可能存在很大问题。因此,化学回收不是对废塑料没有需求,只是与物理回收要求不同。很多不能用物理回收的废塑料可以成为化学回收的原料。例如,可以是塑料复合膜、回收的农膜等,但要具体分析具体情况,不能一刀切地分析。

第二,化学回收也不是无限次数的循环。从塑料分解、小分子产品分离纯化、单体聚合,都可以回到高分子塑料。每一步转换都有损失。而且,现有的分解技术可以使产品实际达到塑料生产要求,即从塑料到塑料的循环。这个产品的转化率很低,一般不到50%。塑料到油的转化可以达到70-80%。也就是说,如果半定量地化学回收模糊地应用物质平衡(mass  balance)概念,那么这个概念实际上只能循环5 ~ 6次,从塑料到塑料循环的严格意义上,化学循环次数几乎不能超过3次。这与物理回收再生没有太大区别。物理回收理论上也可以达到5 ~ 6次循环,但实际上物理回收几乎不可能超过3次。不是因为塑料本身的性能不可用而下降,而是与物理回收相关的其他负面因素影响了其应用。例如颜色变得太黄或太黑,影响产品的美观。

所以化学回收根本谈不上无限的塑料循环。这在毒理学中是“抛弃剂量谈论毒性是耍流氓”的道理。

误解2:化学回收是分解

化学回收成为热点主要是大型石化企业的推进。石油化学企业正在不断扩大塑料的生产规模。一个主要原因是对全球变暖感兴趣,巴黎协定面临着温度上升和限制碳排放的压力。石油化工企业石油炼油销售油气产品将面临越来越大的挑战。碳排放最大的三个领域:交通、发展和基础工业产生碳排放的主要来源都是石油化学油的焚烧。在可预见的未来,减少石化油的使用是必然趋势,石化企业必须找到其他产品的出路。塑料是他们唯一的选择。如果这条路在目前被禁止的气氛中行不通,他们的事业将受到极大的冲击。解决塑料污染,为塑料生产开辟绿色通道,成为石化企业的一大力量。这些大石化企业的塑料生产主要集中在聚烯烃(PEPPBASF除外),所以他们推进的化学回收也主要是通过废塑料分解成石脑油的聚烯烃化学回收路线。这个石化工业规模大,技术工艺复杂,而且塑料分解化学回收路线与石化生产路线相比,很难达到可见的规模。这些石化企业要借用物质平衡(Mass  Balance)等抽象概念来宣传化学回收

实际上,化学回收不仅包括回收聚烯烃的分解途径,还包括回收分解成PETPS的单体(或预聚体)的化学。这部分化学回收途径比较简单,技术也比较成熟,为了便于政府大众理解,对PETPS的化学回收感兴趣,化学回收可以走出真正规模化产业化的第一步,扩大到聚烯烃的分解化学回收。这有可能成为更有效地推进化学回收再生的途径。

误解3:化学回收的产品是热解油。

化学回收的很大一部分依靠古代的技术。也就是说,分解,但塑料分解制油不是化学回收。如上所述,国际分裂再次成为热点。国际石化巨头将它与塑料循环再生联系起来,分解成为塑料再生的一个阶段,然后分解油被提炼成化学物质和聚合物单体。不是以分解油为最终产品。塑料分解酸油在近年化学回收概念出现之前就已经存在,其主要目的是分解废塑料,将部分油品用作燃料。各国都有这样的尝试,但没有成功,包括中国在内的很多国家甚至有限制塑料精炼的政策,有三个原因。

1)塑料油没有环保的优点。从废塑料到油,油最终燃烧,二氧化碳排出。这比直接焚烧的塑料利用热量没有优势。对塑料的资源利用也是50步和100步的关系,不可能达到最佳的资源利用。理想的塑料资源利将塑料的碳原子留在塑料中,塑料被不断利用,而不是排放到二氧化碳中。

2)热解油没有成本优势,缺乏竞争力。前面说的石油炼油在目前减少碳的大环境下将面临巨大的压力,减少燃料油生产将是必然的。那么为什么成本更高,技术还没有完全成熟,还要从规模较小的塑料炼油渠道生产石油呢?

3)塑料炼油生产面临的挑战。塑料油的质量目前没有保障,该产品被归类为炼油产品的方式也存在问题,任何国家都不太可能对这么小的塑料油单独制定石化油以外的塑料油标准。此外,如果废旧塑料停留在精炼阶段,与塑料闭环和塑料污染控制无关,将成为塑料循环经济的一部分。它只是一种小型化学产品,是生产易燃易爆产品的高风险小型化学产品,很难得到政策的支持。欧美国家的态度不支持塑料-油工作,尤其是在欧洲联盟,不认为是塑料-油化学回收。塑料-只有化学品和塑料支持的化学回收。

误解4:化学回收只是一个技术问题。

必须承认,解决人类危机的任何手段最初都是从技术开发开始的,但技术本身不是解决办法,解决办法是社会、经济、环境,技术只是其中之一。目前化学回收被塑料产业链作为解决塑料污染的方法提出,在欧美等国家引起了政府和社会的重视,这是一个可喜的现象。但是今天产业链上下游石化企业在这个方案中强调分解/分解(pyrolysis  and  depolymerization)技术的作用,无视上下游企业合作和其他非技术的关键因素是非常片面的。与塑料先前“开采-生产-使用-处置”的线性生命周期模式不同,化学回收是停止“处置”,使用的废塑料作为新的“开采”原料,形成闭环模式。

过去线性模式中的“理所当然”元素在闭环模式中不再存在。最大的差异之一是原料开采。在线性模型中,石油(或天然气)是“开采”的原料,自然无偿给予人类,具有价廉和规模大两个特点,石化企业的投资主要在石油开采、炼油、裂解等过程中,在闭环模式下,这种原料已不复存在。闭环模式的原料是塑料分解油。必须经过废塑料的收集、分离、开裂和纯化。整个过程成本高,规模设施也比石油/天然气开采小得多,效率也低得多,不重视。另外,由于塑料分解油的价格高于石油,如何建立可持续的塑料化学回收闭环经济模型,可以在塑料产品成本上与线性模型竞争,不需要依靠外力的推动来弥补高成本的劣势。这些外部力量包括政策的补贴和公众的环境意愿。也就是说,如何建立回收塑料化学的商业模式也是一个重要的考虑因素,商业模式的重要性要超越破解()的技术。

误解5:化学回收包括溶剂提取和回收。

溶剂萃取回收是选择性地用特殊溶剂溶解塑料,不溶解塑料中的其他杂质(例如墨水、助剂、填充物或其他不兼容的塑料(例如,在某些塑料复合膜中,PETPE不兼容的杂质塑料),过滤掉不溶解的杂质,然后挥发溶剂或沉淀溶液使其干燥,这一过程类似于从沙子和盐的混合物中提取盐任何有高中化学知识的人都知道这是一个物理过程。我知道应该归类为物理回收。只是寻找塑料常规物理回收以外的新回收方法的一些外行认为使用化学溶剂是化学方法,因此也称为化学回收。后来,溶剂萃取回收又称为化学回收,约定先进回收(Advanced  Recycling)

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黄玉廷
2021-11-04
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