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用化学循环解决塑料污染,需要注意这些

来源:新华社 发布时间:2021-02-22 10:25 访问量:

欧洲一家保护野生动物和人类免受有害化学品的危害的组织CHEM Trust委托环境咨询机构Euromia对化学循环进行了研究。研究报告于2020年12月9日发布,名为《化学循环:现状》(Chemical Recycling: State of Play)
报告发现,化学循环技术实际上存在一些重要问题,包括消耗大量能源、需要预分拣分类、需高质量塑料原料,以及存在有害化学品的风险等。
化学循环是什么?化学循环指的是通过改变其分子结构来回收塑料,可以分为三大类。

1. 溶剂纯化

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利用溶解原理,选择性将塑料与任何其他可污染塑料的东西分离。
塑料切碎后放入到聚合物溶解度高,而污染物溶解度较低的溶剂中。因此,污染物将保持固体状态,并可以从液体部分中分离出来,以纯化塑料聚合物。纯化过程完成后,可通过沉淀的方法从溶液中提取聚合物,以实现回收。该方法已用于聚苯乙烯的循环再生。

2. 化学解聚

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通过化学物质将塑料聚合物分解为较小的单元。这些单体被纯化后可用于制备新的塑料聚合物。该方法已用于PET等类似的较小聚合物的循环再生。

3. 热解聚反应

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通过热处理,通常是热解(低氧加热),将塑料聚合物分解成较小的单元。所得的热解油是化学品的混合物,纯化后可用作聚合物生产的原料,例如用于代替某些进入标准石油化工蒸汽裂解装置的石油衍生的石脑油。
这种方法通常用于聚烯烃塑料,例如聚乙烯和聚丙烯。在某些工厂中,热解油被燃烧而不是用于产生新的聚合物,但是必须注意的是,按照欧盟法律,此种情形下的燃烧油并不属于循环再生行为。

▲图片显示每种技术目前或可能用于不同聚合物,以实现塑料价值链上不同产出的主要途径。
化学循环技术的表现和可行性如何?
评估化学循环表现的重要因素,包括:
  • 输入物料的类型:是否可以处理混合塑料垃圾,还是需要对其进行预分拣分类?

  • 循环和净化过程中的能源消耗,以及对气候变化的影响

  • 输入物料中有害化学物质的归宿

  • 处理过程中使用的或产生的有害化学物质,以及它们的归宿,比如在废物流中的归宿
    投入的物料中,实际循环再生了多少?
    与常规的物理循环的性能和成本的比较聚合物中使用多少循环再生的单体是合理的?在实施欧盟关于再生塑料含量的目标时,这一点尤其重要。
    Eunomia在深入回顾了目前可获取到的、与多种化学循环技术相关的资料,并尝试评估其表现和可行性。在评估这些技术时发现一个广泛存在的问题,即:信息不足。根据目前可获得的有限信息,他们的结论是某些化学循环技术要优于其他的化学循环技术。
    但同时所有化学循环技术都存在共同的问题,包括消耗大量能源,对清洁及同质化原料的需求大,以及与机械回收技术竞争产生的问题。同时,很多技术无法完全处理塑料原料中的有害化学品,产生的废弃物中也可能包含有害化学品,而且通常很难确定化学循环过程中使用或产生的有害化学品的程度 。
    在循环经济中,化学循环是否解决了有害化学物质的问题?
    CHEM Trust多年来的立场一直是:可持续的循环经济应当是一种清洁的循环经济。这种循环经济不会一直使用有害化学物质,并且不允许将有害化学物质滞留在回收循环中。他们认为,化学循环的问题是,该技术是否符合“清洁的循环经济”?
    欧盟化学工业贸易协会CEFIC声称,化学循环具有“捕获和分离可能存在于废塑料中的所谓的遗留化学物质和高关注度物质(SVHC)”的潜力。但Eunomia的研究发现,情况比这复杂得多。该报告发现以下方面的信息不足:所用溶剂、化学试剂和催化剂的性质、数量和毒性;在此过程中形成和分离的废物和副产品的性质和归宿。考虑到这些信息的缺乏,该报告指出了三种技术的特定问题:
    溶剂纯化:这项技术专门(至少部分)用于从废塑料中去除有害化学物质。这是溶剂纯化过程的两个相关示例:
    Solvay开发的聚氯乙烯循环技术(VinyLoop),可处理PVC废物。Solvay曾建造了一家工厂,并且在经济上可行,一直运营至REACH法规关于邻苯二甲酸酯(用于软化PVC的增塑剂)的管控要求收紧。运营15年后,Solvay于2018年关闭了该工厂,因为若要采用VinyLoop工艺分离邻苯二甲酸酯以达到新法规的要求,在经济上不可行。
    处于试验阶段的聚苯乙烯循环技术(PolyStyreneLoop),正用于从被溴化阻燃剂六溴环十二烷(HBCD)污染了的工业绝缘废料中回收泡沫聚苯乙烯。该公司报告说,大多数(尽管不是全部)六溴环十二烷从产出的聚苯乙烯中除去了。
    化学解聚:单体纯化后,该技术可以生产出相当于原生的塑料。然而,Eunomia发现“普遍缺乏对技术可处理的污染水平的了解,也缺乏对单体纯化时如何处理污染物的了解”。
    热解聚:该技术也可以从最终的裂解装置产出中生产出与纯净物料相当的聚合物。但是,热解本身会产生复杂的化学混合物,并可能导致有毒的副产物的形成,例如二噁英、多环芳烃和氯化氢等。因此,热解油必须先进行纯化(和稀释)后再用于裂解炉中,并且该纯化阶段将需要更多的化学物质,并会产生可能有害的废物-它还在能源和财务成本投入上有要求。

    CHEM Trust的观点

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    CHEM Trust执行主任Michael Warhurst博士说:“在CHEM Trust倡导的清洁、安全的循环经济背景下,化学循环似乎被大大高估了。用这些技术对循环再生废物流进行净化需要大量的分选和预处理,以及消耗大量的能源。最终结果仍可能被有害化学物质污染,并且其中许多技术的经济可行性存疑。CHEM Trust还担心缺乏关于化学循环过程中有害物质的使用、产生和归宿的可用信息。
    CHEM Trust的观点仍然是,实现清洁循环经济的最佳方法是逐步淘汰最危险的物质,并确保它们不会在二次材料中再循环。
    《化学循环:现状》报告涵盖了化学循环的许多方面,包括如何处理回收率计算中重要且有争议的问题。我们希望该报告将帮助其他人了解化学循环技术性能的不同方面。”

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