2008年4月云南化工 Apr. 2008 35卷第2期 . 35, 硕博论坛废旧塑料回收利用的现状及发展 (喀什师范学院,新疆喀什 ) 收稿日期: 2007 27作者简介:孙亚明 19652),女,吉林人,喀什师范学院副教授,硕士,主要从事环保研究。 随着塑料使用量的大增,废旧塑料己造成了严重的环境污染,同时又蕴含着重要的再生资源。石油和煤不可再生,资源紧缺,从节约地球资源和保护地球环境的角度考虑,目前各国对废旧塑料回收都非常重视,投 入大量人力、物力乃至立法,开发各种废旧塑料回收利用的关键技术. 废旧塑料回收方法主要有熔融再生,热裂解, 能量回收,回收化工原料及其它。主要用途以及技术研究方向有制造燃油、生产防水抗冻胶、制取芳香族化合物、 制备多功能树脂胶、防火装饰板、再生颗粒、生产克漏王、制备环保漆、沥青改性材料、流化床气化。相应的设备研 制还未跟上。 关键词: 废旧塑料;回收利用;再生;减量;现状及发展;改性材料;气化 中图分类号:X783. 2文献标识码: A文章编号: 1004 275X(2008) 01 SUN Ya2m ing , Kashi , China) : ,waste . ously . , , which , hot . , anti gel, , multi , fire dale, , , paint, n, nt .Key words: waste ; y; trend; ; 美国是世界塑料生产大国。
据统计,到 2000 年,美国年生产塑料 3400 废旧塑料超过1600万 t。日本是塑料生产第二大国, 20世纪 80 年代, 其年均废旧塑料排放量占生产量的 46%。 德国每年有 20万 PVC垃圾。意大利的废旧塑料约占城市固体废弃物的 4%。巴西 2004年塑 料消费量 400 年人均塑料消费量23. kg,2005年上半年塑料树脂的消费量亦增加 31%,目 前巴西热塑性塑料产量已达 650万 t。1995 国塑料制品行业销售额达1100 亿元; 2000 国塑料制品的年产量已经突破1200 ,并以13% 的年增长速度高速发展,废旧塑料的总量也 将急剧增长,我国每年产生的废弃塑料量约为 500 t左右。2001年,我国合成树脂已名列美国、德国、日本之后居第 4位,总产量达 1204万 t,但远远 满足不了社会消费的需求,进口合成树脂达 1426 t,进口废塑料223万 t,创历史进口最高记录。 因而 2001年全国塑料表观消费量为 2400多万 人均超过18 kg。2005 中国塑料消费量接近4000万 t,按地膜、塑料袋、快餐盒等一次性用途占 10%比例计算,一年的废弃量就达 400万 t。
1997 年,世界塑料总产量突破 14000 千万 t,其体积相 当于 10亿 t钢材;目前世界合成树脂的产量已达 ,大量消费后塑料的处理问题已成为当今地球环境保护的热点。 1废旧塑料的危害 塑料具有优异的化学稳定性、耐腐蚀性、电绝缘 性、绝热性、优良的吸震和消音隔声作用,并具有很好 的弹性,能很好地与金属、玻璃、木材等其他材料粘接, 易加工成型。在 4大工业材料中,塑料的数量、作用、地 位、应用范围急剧扩张,节节领先,大量代替金属、木材、 纸张等。塑料这种可任意成型、性能优良的化工原料, 搭载着现代科技列车,被日益广泛地应用到我们生活 中的每个方面。但是,塑料在为我们提供方便的同时, 也对环境造成了某些负面影响 。由于塑料具有耐腐蚀、不易分解特性,尤其是一次性塑料包装废弃物、塑 料农地膜被人们随意丢弃而造成的视觉污染,即所谓 的“白色污染”,一些地用薄膜因为埋在土里而成为土 壤污染源,埋废塑料对环境造成的潜在危害,即所谓的 潜在污染。一些动物因为吃进不能被其消化的塑料薄 膜而最终死亡,即所谓的直接污染。 废旧塑料日积月累,严重影响了地球的生态环 境,同时也造成了资源的浪费。环境与发展的矛盾日 益突出,因而对废旧塑料的治理已经刻不容缓,引起 了世界各国的极大关注。
在悉尼市一个垃圾分拣场 旁边,矗立着一块耐人寻味的标语牌:“ from塑料回收利用,翻译过来就是:利润来自于变化,意思即只要使用方式改变、思维方式改变,就可以获得利润。 的确,“垃圾只是放错了地方的资源”,这样一个事实, 如今已得到大多数人的认同,澳大利亚在垃圾处理 上,已经形成了政府与企业良性互动的机制。发达国 家同澳大利亚一样,解决塑料发展与环境问题的成功 策略是实施“三 R”战略,即塑料制品的减量 (Re2 duce) ,再使用 (Reuse) 和塑料废弃物的回收利用 ()。 2废旧塑料治理对策 废旧塑料治理对策:减量、再生利用、降解材料 废旧塑料的治理需要遵循减量化原则, 主要 是废弃塑料压缩减容技术、薄膜袋装容器技术,在 确保应用性能的前提下,尽量将制品薄型化技术; 提高产品耐老性能、延长寿命、多功能化、产品适 量设计,不过多使用塑料件; 无工业废料化, 在所 有生产塑料制品的加工厂中, 都不可避免的产生 塑料废料。这些废料来自于加工机械开车和停 车、不合格产品等。这种类型的材料被定义为“工 业废料”。遵循资源再利用化原则,主要是熔融再 生,热裂解,能量回收,回收化工原料及其他等方 法。
遵循降解材料化原则,完全生物降解材料、水 溶性材料、可食薄膜,虽然降解材料能解决废旧塑 料的污染,但无法将能源再生利用。 3废旧塑料处理方法 废旧塑料处理方法:目前主要采用填埋、焚烧 和回收再利用 3种方法 因国情不同,各国有异。美国以填埋为主,欧 洲、日本以焚烧为主。填埋处理,因塑料制品重量 小、体积大,且不易腐烂,会导致填埋地成为软质 地基,今后很难利用,焚烧处理,因塑料是热值很 高的大分子材料,发热量大,易损伤炉子, 加上焚 烧后产生的气体会促使地球暖化, 有些塑料在焚 烧时还会释放出有害气体而污染大气, 是引起恶 英与氯气的元凶。回收再用的方法,由于耗费人 工,回收成本高,且缺乏相应的回收渠道, 目前世 界回收再用仅占全部塑料消费量的 15%左右。 一个中等城市每年产生的塑料废弃物,可满足 20家中、小型塑料企业的原料需求,废旧塑料资源被 现代经济学家称之为“人类的第二矿藏”、“城市里 的宝藏”。若塑料的废弃量达 400万 t,这相当于 百万t乙烯装置匹配的塑料产量,而百万 t乙烯需要 千万 t炼油为其提供原料。石油和煤是不可再生资 源紧缺 ,从节约地球资源和保护地球环境的角度考 虑,塑料的回收再用具有重大的意义。
为此,目前世 界各国都投入大量人力、物力,开发各种废旧塑料回 收利用的关键技术,致力于降低塑料回收再用的成本 的开发其合适的应用领域。 4废旧塑料回收现状 2002年 19日欧洲塑料制造者协会最新发布的数据显示: 2000年在所有应用领域中再循环和以其 他方法回收的塑料显著增长,减少了垃圾中的废塑料 处置。2000年西欧塑料需求增长了 3%,达到 3676. t,但是通过机械再循环、再生原材料和能量回收的总回收量增长了 11%。2000年西欧塑料消费和回收 的一项分析显示:尽管塑料需求增长了,使用后废弃 2008年第2期孙亚明:废旧塑料回收利用的现状及发展 塑料总量仍然低于所有材料的废料总量的 1%,废塑 料回收的增长达到 36%,已经减少了废塑料的填埋, 一个最重要的因素就是减少了塑料对环境的负面影 响。2000年有 8个国家回收了超过 50%的包装用废 塑料,他们是荷兰、瑞士、丹麦、挪威、德国、瑞典、奥地 利和比利时。美国塑料工业协会 (SPI)在全美设立了 6000多个回收点,日本也有近 1000个。 英国塑料制品的年回收量逐年增加 1995年英国塑料回收总量仅为 11. 25万 2001年塑料回收总量增加到 29. 23.2%。
在欧盟塑料回收立法的压力下,尤其是 包装和包装废料指令 (94 /62 EC),使得塑料包装的 回收成为英国塑料制品回收主体, 1995年包装回收 量达到了塑料回收总量的75. 1%, 2001年包装回收 量为塑料回收总量的91. 2%。包装回用给自己公司 带来净利润的同时,还获得管理方法和回收目标被 载入政府的《最优方法手册》的荣誉。几乎所有的 塑料加工厂都回收这部分塑料废料,塑料回收企业 也回收这种塑料废料,其回收的塑料废料主要来自 于热成型废料和不合格的制品。通过这种方式回收 的塑料一年回收量达到了 (25～30)万 t,在生产阶 段中浪费的塑料不足 1%。 巴西估计每年回收 105. t,参与的公司达到492个。根据巴西塑料包装协会 )杂志 的最新调研, 2003年工业回收达到 70. 在包装领域中,塑料用量的增长快过任何一种其他包装材料。美国、日本和德国包装用塑料 占塑料总消费的份额分别为 27. 2%、32. 8%和 27. 2%,超过 40%的国家有:新西兰、克罗地亚、芬 兰,南非、意大利、西班牙等国,新西兰高达 55%, 发达国家中以意大利塑料包装与塑料消费比例最 49%。
欧洲委员会最近建议,将欧盟各国的包装和包装废弃物回收再利用率目标从 2001年 50%～60%提高到2006年的 60% ～75%。对 于塑料原料的回收再利用, 欧洲委员会建议达到 的目标是 100%。 德国政府在 1990年 ,颁布了第一部包装废弃物处理法规《包装———包装废弃物的处理 法令》,该法规旨在减少包装废弃物的产生。对不可 避免的一次性包装废弃物,规定必须再利用或再循 环。法规还强制性要求各生产企业不仅对产品负责, 而且还要对其包装的回收负责,并责成从事运输、代 理、销售的企业、包装企业及批发商回收他们使用后 的包装物,同时也可选择将回收责任委托给专门从事 回收处理的回收公司。DSD系统即是根据本法令于 当年成立的专项从事废弃物回收的公司。 2001年法规要求回收 60%的复合包装,实际 完成 65%; 要求回收 60%的塑料包装, 实际完成 87% 。据统计,德国每年回收 13万 t复合包装。 此外, 德国使用塑料情况为: PE 61%,PP 18%,PET占 9%, PVC占 4%, EPS占 2%。其废 塑料包装构成为: 塑料瓶占 11%, 塑料薄膜占 23%, EPS占 2%,混合塑料占 64%。
为此, DSD公 司专门成立了 DKR股份公司负责废旧塑料包装 的回收。德国主要采用原料法 (又称化学法)和材 (又称物理法)对废旧塑料包装进行回收。奥地利于 1993年建立了 ARA机构以及 分支回收公司,负责对各类包装材料进行适当的 与最优成本的收集、分类与回收。其中 ARGEV是 塑料、金属、木制、纺织、陶瓷与复合材料的回收分 类公司。 奥地利消费者拥有一个由 98万个回收容器 组成的回收网络, 其中塑料与复合材料是由黄袋 子收集。在 150家签约合作者的支持下, ARA机 构设有的包装物回收站遍布全国。 法国于 1992年 377),责成分装商与进口商对他们的包装废弃物负 责。所制定的目标是 2002年,所有包装废弃物必须 回收 75%。条例要求以 ECO A命名的包装废弃物回收体系于 1992年 东是产品生产厂、包装材料制造商、进口商和贸易公司。具体由 . A控制运行塑料回收利用,共同解决包装废弃物所引发的垃圾问题。与欧洲其他国家相比,法国 包装废弃物容积的增长速度较高。1995年回收 70万 2000年已增长至240万 t。2001年回收公司计划 回收 280万 t。2002年将向 75%的回收目标奋斗。
意大利是目前欧洲回收利用废旧塑料工作做 得最好的国家,其回收利用率可达 28%。意大利 还研制出从城市固体垃圾中分离废旧塑料的机械 装置。意大利对废旧塑料回收一般是将塑料碎片 和纸片一起收集,并用干法分选。回收料与新料 混合使用,可生产垃圾袋、异型材、中空制品等。 20世纪 90年代初,日本回收利用废旧塑料率 7%,燃烧利用热能率为35%。日本在混合废旧 塑料的开发应用方面也处于世界领先地位。如三 菱石油化学株式会社研制的 设备可 以将含有非塑料成分达2% (如废纸)的混合热塑 性废旧塑料制成各种再生制品。日本约有 20多 台这样的设备,世界上有 30多家公司使用这种设 备加工再生制品。 美国早在 20世纪 60年代就已展开废旧塑料 回收利用的广泛研究。在美国回收利用废旧塑料 品种中包装制品占到 50%,其塑料品种所占比例 分别为聚烯烃类占 61%,聚氯乙烯占 13%,聚苯乙 10%,聚酯类占11%,其他占 5%。据统计, 美国在 20世纪末废旧塑料回收率达 35%以上,其 中,燃烧废旧塑料回收能源由 20世纪 80年代的 3%增至 18%; 废旧制品的掩埋率从 96%下降到 37%。
美国在燃烧废旧塑料利用热能、热分解提 取化工原料等方面进行了大量工作并取得了一些 成果。另外,美国各州为解决塑料废弃物问题,使 用了立法这样的强硬措施。 据国家经贸委资源节约与综合利用司提供的 数据表明:“九五”期间,我国累计回收利用废旧 塑料 1000 t,每年大约还有1400 t废旧塑料没有得到回收利用,回收利用率只有 25% 明确提出,到2005 年,我国每年回收利用废旧塑 料要达到 (500～600)万 。目前,中国正在成为世界最大的塑料加工基地, 我国的塑料回收已经 有基础,当然还需要政策面引导,完善废旧物资市 场体系,构建完善的废旧塑料产业链,建立垃圾分 类回收机制, 使废旧塑料从废弃的第一环节即进 入“循环链条”,还需要加大对废物利用的科研开 发力度,使其走上高技术、高经济附加值的道路。 5废旧塑料回收再生方法 废旧塑料回收再生方法 解,能量回收,回收化工原料及其它1)熔融再生是将废旧塑料重新加热塑化而加 以利用的方法。按废旧塑料的来源,此法又可分 为两类:一是由树脂厂、加工厂的边角料回收的清 洁废塑料的回收; 二是经过使用后混杂在一起的 各种塑料制品的回收再生。前者称单纯再生, 制得性能较好的塑料制品;后者称复合再生,一般只能制备性能要求相对较差的塑料制品, 且回收 再生过程较为复杂。
2)热裂解 方法是将挑选过的废旧塑料经热裂解制得燃烧料油、燃料气。 3)能量回收是利用废旧塑料燃烧时所产生热 量的方法。 4)回收化工原料。一些品种的塑料, 加了聚 氨酯可通过水解获得合成时的原料单体。这是一 种利用化学分解废旧塑料变成化工原料进行回收 的方法。 5)其他,除了上述废旧塑料的回收方法外,还 有各种利用废旧塑料的方法, 如将废旧聚苯乙烯 泡沫塑料粉碎后混入土壤中以改善土壤的保水 性,通气性和排水性,或作为填料同水泥混合制成 轻质混凝土,或加入粘合剂压制成垫子材料等。 6废旧塑料综合利用的主要途径 1)制造燃油 。德国巴斯夫等三家化学公司在共同的研究报告中指出, 氢化作用为热裂解 法的最优良方式,析解出的合成原油品质量好,可 用来炼油。德国已开始在博特普建立一座有希望 日产 200t塑料燃油的反应炉。德国的韦巴 (Ve2 ba)能源化工集团公司、日本政府工业开发试验室 和富土循环利用工业公司研究出了一种新方法, 将废旧塑料经过清洗粉碎后,在 300下熔融,然 后在装有催化剂的两个反应器中进行转化, 两个 反应器的温度分别是 400～420和 200～350。 废旧塑料即能还原为汽油、煤油、柴油等石油产 煤油和柴油。
美国列克星敦肯塔基大学发明了一种废塑料变 成优质塑料燃料油的工艺方法,生产的燃料很像原 油,甚至比原油更轻,更容易提炼成高辛烷值的燃料 油。这种用废塑料生产的燃料油不含硫磺,杂质也极 少。采用类似方法把塑料与煤一起液化也能生产出 优质燃料油。北京双新技术交易公司利用农膜、塑料 编织袋、食品袋、快餐盒、饮料瓶、泡沫等废塑料生产 汽油和柴油,经国家级检测中心检测,其产品质量优 于《GB484 89》中70号汽油标准和《GB252 43t原材料可生产汽、柴油 1t各 转化率为70%以上,生产成本仅 1200～ 1400元 t。北京另一家公司每t废旧塑料可提取汽 350kg、柴油 350 kg、炭黑 100 kg、气态烃 200 kg,几 100%变成了有用的产品。中国科学院山西煤化所与江西西华化工公司合作,开发废塑料制油技术, 1t 混合废塑料可生产 560 kg90号汽油、140 kg0号柴油、 50 kg蜡、190 kg裂解气,炼制过程无二次污染。另据 2008年第2期孙亚明:废旧塑料回收利用的现状及发展 报导,我国已开发出了一步法直接催化降解液化聚烯 烃制取气态烃油的工艺,总收率达 85%～87%。
如果 能将全国 50%的废旧塑料回收起来,那么可增产石油 75万 t,相当于新建一座年加工原油 100万 t的炼油 厂。但在总体上,目前国内外在化学裂解法上都存在 着相同的问题,即工艺及设备较复杂,回收成本高,经 济效益差,在工业生产上的可行性较低等。 2)生产防水抗冻胶。以发泡塑料废弃物为基 t废料可产数t成品胶。 3)制取芳香族化合物。日本正在进行以废塑 料为原料制取化工原料新技术的实用化研制开 发,其方法是把 PE、PP等废塑料加热到 300,使 之分解为碳水化合物,然后加入催化剂,即可合成 苯、甲苯和二甲苯等芳香族化合物。在 525的温 度下反应时,废旧塑料的 70%能够转换为有用的 芳香族物质, 这些物质可做化工品和医药品的原 料及汽油用燃料改进剂等,用途极广,其余成分可 以转换为氢和丙烷。 4)制备多功能树脂胶,还可制作防水涂料、防 锈漆、家具腻子胶等产品,可替代各种玻璃胶、木 材胶、印刷胶使用。 5)防火装饰板。广泛用于室内装饰、吊顶、家 具制造等。该产品不仅外观艳丽多彩,而且具有 防火、防水、防腐、绝缘、不变型、不老化、可任意卷 曲等特点。 7)再生颗粒 。运用专用造粒设备,可将废旧聚乙烯、聚丙烯等塑料通过破碎 压成型工艺,加工生产出市场畅销的再生颗粒。
8)生产克漏王。它是传统防水材料的升级换 代产品,用在房屋表面,就像涂刷一层玻璃钠, 闭快、渗透性极强,具有干燥迅速、塑化快、流平性能好,附着力强、耐酸碱等特点,使用寿命可达 20 年以上,而且施工方便,一年四季均可施工, 不需 加热,一涂即成。保定橡胶行业利用再生橡胶和 废旧塑料对三元乙丙 丁基橡胶防水卷材、氯化聚乙烯防水卷材、氯化聚乙烯橡胶共混防水卷材、 铝箔塑胶油毡及 BF 8型丁基橡胶防水卷材等几种高分子防水卷材进行了研制、开发及应用。 9)制备环保漆 。广州环境资源开发研究所和南海环境资源开发试验厂应用废旧聚苯乙烯 泡沫及涤纶制备环保漆。 10) 废塑料薄膜作沥青改性材料。研究结 表明,改性沥青混合料的部分性能优于不掺废塑料薄膜的沥青混合料, 废塑料薄膜的最佳掺 量为沥青重量的 12 在废塑料回收利用新途径[13] 上,日本环境省计划 在未来的 8年中在全日本建立 150个废塑料发电站,到 2010年将目前垃圾发电量提高 5倍,使年垃圾发电量 400万kW以上。另外,日本川崎钢铁公司将研究利 用废塑料作为炼铁还原剂。该公司计划在 3年内开发 出实用化的操作技术和设备。我国首钢也在这方面做 了尝试,我国甚至在废塑料回收利用上有了新技术理 念。
如,废旧塑料生产柴油,做低档塑料管,重新吹膜 做塑料垃圾袋等。挪威政府则把废塑料用在修建公路 上,塑料公路使用期限长,能消除和减轻路基下部建筑 不稳而导致的路基损坏,而且弹性好,修起来十分方 便。可见,国外环境意识强的一些国家政府,能够积极 通过实际应用的演示和做法来刺激废塑料的回收利 用,带动本国环保产业和事业的发展,而且这已成为各 国经济、社会、环境可持续发展的重要选择。中国塑料 加工工业协会借鉴国外的经验,结合我国国情,提出了 “塑料工业和环境保护协调发展是塑料工业可持续发 展的一项重要战略”和“回收利用为主,替代为辅,区别 对待,综合防治”的科学决策。 参考文献: 科技创业,2004, 丁明洁.我国废旧塑料回收利用的现状及前景分析 国资源综合利用,2004, 应用与回收同步澳大利亚塑料工业一瞥 国外塑料,2006, 24 国外塑料,2006, 24 国外塑料,2005. 23 46247.[6]李华. 再生 PE地膜的生产技术[J 化工学报,2006, 塑料科技,2004, 创新技术,2004, 云南昆明:昆明理工大学硕士论文, 2001. [10]梁诚. 利用废旧塑料生产环保漆[J 中国物资再生,1994, 现代塑料加工应用, 1997, 城市环境与城市生态, 2000,
