多年来，回收塑料的主要方法一直是机械回收，通常涉及将塑料碎片加热并熔化成颗粒以用于新产品。 虽然这些材料仍然是相同的塑料聚合物，但它们只能回收有限的次数，而且这种方法严重依赖化石燃料。
如今，化学回收越来越受到人们的重视。 化学回收可以将塑料转化为燃料、石化原料甚至单体。 它不仅可以回收更多的废塑料，还可以减少对化石燃料的依赖。 在保护环境、解决塑料污染危机的同时还能减少碳排放。 排放。
陶氏化学、利安德巴塞尔、恒宇环保、浙江科茂、北京航天动力研究院、浙江佳人、舒业环保、福建赛龙、三联宏普、扬州智诚、宁波大发、扬州天富隆、、三菱、巴斯夫、SABIC、道达尔、埃克森美孚、雀巢、伊士曼、SK、中石化、科思创、科倍隆等企业加入集团
裂解油设施如雨后春笋般涌现
在众多塑料化学回收技术中，热解工艺一直占据主导地位。 近几个月来，欧洲和美国的热解油生产设施在大西洋两岸如雨后春笋般涌现。
今年5月，道达尔能源宣布与美国德克萨斯州新希望能源公司签署合同，每年接收10万吨热解油，用于其位于德克萨斯州泰勒工厂生产再生塑料。 新希望能源公司自2018年以来一直在泰勒运营其 Oak热解工厂，并于2022年1月与陶氏化学公司签署了多年供应合同。为了支持新合同，新希望能源公司正计划扩大 Oak热解工厂的产能到2022年底产能达到16,000吨/年，2025年产能达到156,000吨/年。
目前，新希望已与鲁姆斯科技公司进行技术授权合作。 新子公司Green将新希望的热解技术与 的等转化技术和的蒸汽裂化技术相结合，生产聚合物级乙烯、聚合物级丙烯和丁二烯的一体化技术包。
此外，BP还与清洁星球能源公司签署了为期10年的石脑油承购协议。 根据协议，BP将接收清洁星球能源位于英国蒂赛德的2万吨/年热解工厂生产的首批回收石化原料和超低硫柴油。 未来，英国石油公司还将通过清洁地球能源公司位于蒂赛德以外的设施向英国石油公司提供这些产品。 Clean 表示，计划在全球建造多达12座工厂。
随着热解油需求的增加，其他公司也在建设此类工业规模的项目。 5月，Royal Vopak、NoWIT和Xycle的合资公司Xycle宣布，计划于2022年底在荷兰鹿特丹开工建设一座2万吨/年热解工厂，预计投产将于2023年第四季度投入运营。Xycle表示，其最终目标是建设和运营每年8万吨至10万吨的热解产能。
4月，总部位于休斯敦的Eco宣布将继续在俄亥俄州希伯伦建设一座热解工厂，塑料垃圾处理能力约为9万吨/年。 该设施预计将于2023年竣工。2021年10月，宣布将与道达尔能源公司合作，在美国德克萨斯州建设一座3.3万吨/年的热解工厂。 该设施计划于 2024 年中期投入运营。 此外，道达尔能源正在与法国石化联合体合作建设一座1.5万吨/年的转化装置，计划于明年投入运营。 双方还在西班牙塞维利亚建设一座3.3万吨/年的热解设施，将于2025年初投入运营。
位于美国德克萨斯州伍德兰的开发集团4月宣布，计划投资11亿美元，将采用该公司专有的塑料流化催化裂化工艺，设计芳烃产能为45万吨/年。 该设施预计将于 2024 年秋季全面投入运营。
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合成树脂回收项目涌向法国
最近，与合成树脂回收技术相关的新项目也在开发中，其中四个是聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）项目，均位于法国。
今年1月，伊士曼宣布在法国塞纳河畔杰罗姆港建设一座耗资10亿美元的工厂，该工厂将采用该公司的醇解聚酯再生技术，计划于2025年投产。届时，该工厂将能够在不使用机械回收方法的情况下，利用废PET生产16万吨/年的新鲜PET树脂。 此外，加拿大Loop公司还宣布，计划与苏伊士集团在法国成立一家价值2.85亿美元的合资企业，计划于2024-2025年投入运营。
这家法国公司和泰国公司 今年 2 月宣布，计划在 位于法国朗拉维尔的工厂建造一座基于生物回收技术的回收设施。 2025年投产后，该项目将可回收5万吨/年PET树脂。
今年5月，Axens宣布与东丽工业合作，将利用Axens糖酵解的PET解聚技术和东丽的聚合技术，在法国Saint--de-建设一座8万吨/年的工厂。 回收工厂。 该项目目前正处于工程设计阶段，合作伙伴计划在2025年底前投产首套3万吨/年装置。
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工业化仍面临障碍
与机械回收相比，化学回收的重要优点之一是可以获得原始聚合物的质量，并且可以获得更高的塑料回收率。 然而，尽管化学回收有助于促进循环塑料经济，但每种方法在大规模应用方面都有其自身的缺点。
当直接将聚缩醛化学转化回单体时，单体来源的不确定性是一个主要问题。 在王先红看来，“1,3-二氧戊烷是一种特殊的单体，如何实现数百万吨甚至数千万吨的产量还存在很大的不确定性。 新单体的设计还需要研究，特别是易于大规模制备的单体。”
不仅如此，王献红告诉记者，从材料性能来看，聚缩醛虽然机械性能与聚烯烃相当，但其主链上存在醚键（--、-OCH2-），因此具有良好的抗氧化性和耐老化性。 性能不如聚烯烃，耐温性、抗蠕变性也远低于聚烯烃，大大限制了应用范围。
另外，这种单体的回收过程也非常复杂。 王献红指出，研究团队的研究仅证明聚缩醛可以直接转化为单体，但其回收过程需要在较高温度（150℃）和有机强酸下进行，这会增加对聚缩醛的腐蚀。设备。 ，增加回收成本。 因此，未来仍需研究单体回收的环保解决方案，例如尝试在弱酸或无酸条件下回收。
中国塑料加工工业协会降解塑料专业委员会秘书长翁云轩向中国科学报指出，单体回收过程中，多种聚合物甚至多种材料混合在一起，造成回收效率低的问题，这也将影响该技术的大规模应用。 此外，回收再利用后如何降低成本也需要进一步探索。
“任何技术从诞生到产业化都有漫长的道路。” 周华告诉记者，通过电催化将废旧PET塑料从实验室规模升级回收到工业规模，关键在于流动反应器的设计和优化。 他们实验中使用的反应器优点是易于组装、易于评价催化剂活性，但缺点是无法大规模生产且成本较高。
目前，段浩红课题组正在研发的新型无膜电堆具有成本低、可扩展等优点。 目前已取得重要进展，研究成果即将发表。 他们希望通过不断优化催化剂、反应器、操作条件等，最终实现废物资源化转化的工业化应用。
化学回收前景广阔
塑料垃圾不仅是一个全球性的污染问题，而且是一种碳含量高、成本低、全球可用的原材料。 循环经济也成为塑料行业未来的发展方向。 在催化技术的推动下，化学回收展现出良好的经济前景。
周华表示，通过工艺整合，产品价值得以提高，使塑料回收在经济上具有可行性。 初步估计表明，在商业相关电流密度下，废旧 PET 升级回收的净收入约为每吨 350 美元，这证明了将废 PET 电催化升级回收为二甲酸钾、纯化对苯二甲酸和氢气的经济潜力。
“二甲酸钾具有生物活性，能抑制大肠杆菌、沙门氏菌等有害微生物的繁殖，能促进动物生长，是一种理想的非抗生素饲料添加剂，可以替代抗生素促生长剂。” 周华表示，“随后随着我国采取立法措施禁止在饲料中添加抗生素，二甲酸钾在国内有着广阔的应用场景。”
麦肯锡公司在研究中提出，到2030年全球塑料回收率预计将提高至50%，其中化学回收比例可能升至17%左右，相当于回收约7400万吨废塑料。
目前，我国有很多团队致力于研究塑料的化学回收技术。 例如，中国科学院上海有机化学研究所黄峥研究员团队利用铱络合物和氧化铁复合催化剂，将聚乙烯高选择性转化为液态烷烃； 北京大学教授李子晨及其团队设计了一系列苯并硫代己内酯单体，可以在有机碱催化下获得具有优异机械性能的半结晶聚酯。 该材料可通过批量加热（200°C）直接回收。 回收率接近定量 (>98%)。
王先红表示，现有废塑料的化学回收利用是目前备受关注的一个研究方向。 最大的困难是塑料制品通常是混合物，而且加工改性助剂种类繁多，结构复杂，会对催化剂产生影响。 活性和选择性。
为此，他建议首先设计新的单体，开发新的聚合方法，全面提高聚合物的热力学性能，实现规模化应用。 其次，需要设计“目标需求可降解聚合物”，根据不同的使用条件和环境，设计合成相应“寿命”的材料。 此外，还需要研究“高抗性、特异性和选择性的塑料降解”催化剂，以简化塑料回收过程中的分选、洗涤等后处理工作。
王先红补充道，目前塑料回收再利用体系尚不完善，回收成本高、附加值低。 因此，开发可生物降解的高分子材料将有助于缓解塑料回收问题。
翁云轩建议，塑料要想实现可持续发展，应尽量利用可再生资源在源头制造材料。 周华还表示，塑料应该由生物质、二氧化碳及其衍生物来制备，替代化石资源。 新型可降解塑料是未来值得关注的研究方向。