塑料包装废弃物再生利用绿色化理念及技术进展

张友根

塑料废弃物再生利用绿色化是发展循环经济的重要组成部分，我国政府进一步加大塑料废弃物再生利用的扶持力度，财政部出台《包装行业高新技术研发资金管理办法》，支持包装废弃物处理和利用项目。

国际上对塑料废弃物的回收相当重视，特别在再生利用技术方面不断开发新工艺、新技术、新设备，达到资源利用率的最大化，并作为保护资源的措施。对于不同的废弃塑料包装制品采取不同的回收利用方式，达到资源利用率的最大化。

一、回收利用绿色化贯穿塑料制品研发全过程的理念

塑料制品生命周期绿色化不但强调塑料制品实现绿色化，而且废弃物必须再生利用，实现资源利用循环高效化的可持续发展。塑料制品废弃物作为资源，实现资源的持续利用和生态系统可持续性合理开发和集约高效利用资源。塑料制品废弃物既是生命周期的结束，也是实现再次生命周期的开始。

回收利用绿色化贯穿塑料制品研发的全过程。塑料制品研发选用的原料、结构型式、阻隔型式和工艺等，首先必须考虑到是否有利于资源回收利用最大化、绿色化循环经济。

不同材料多层组合提高了制品阻隔性能，但对回收利用带来了技术难题。采用纳米技术填充改性达到同一材料具有不同的阻隔性能，实现同一材料多层组合，利于回收利用。意大利Fiat汽车公司用PA纳米复合材料作为燃油管阻隔材料替代原来的PVDF阻隔材料，多层燃油管包括PA12外层、PA6/PA12共聚物粘结层、含2%纳米粘土的PA6/PA66共聚物阻隔层、PA66内层，对汽油的阻隔性高三倍，燃油管全都由PA材料组成，以便于回收利用。

化学发泡效率高，成型工艺简单，但回收利用易造成环境污染。氮气、空气、二氧化碳等发泡，成本低，工艺复杂，但回收利用无环境污染。一些展会显示，气体发泡正逐渐取代化学发泡。MuCell微发泡采用物理介质的无污染清洁型发泡，如超临界CO2成核气泡为微泡沫，技术达到包装容器轻量化，减少对树脂的消费量可高达30%，废弃物更易回收。

二、回收利用技术的发展

资源利用率最大化、回收利用高附加值化、回收利用无污染化是回收利用绿色化的主要内涵。

我国普遍存在对塑料包装废弃物的回收率低、再生利用附加值低，尚未建立完善的社会回收系统等问题。塑料废弃物实现优质再生，塑料边角料、浇口、飞边等在线直接回收利用，高附加值的回收利用已成为塑料废弃物的发展方向。

国际上对塑料废弃物的回收相当重视，特别在再生利用技术方面不断开发新工艺、新技术、新设备，达到资源利用率的最大化，并作为保护资源的措施。对于不同的废弃塑料包装制品采取不同的回收利用方式，达到资源利用率的最大化。

我国塑料包装废弃物的回收利用没有一套比较完善的法律法规，不利于塑料包装废弃物的回收利用成为共识。比如，德国政府规定，使用聚酯原料生产的企业必须使用不少于25%的再生聚酯料，不足部分课以两倍的税款，这有力地刺激了德国再生聚酯产业的发展和应用。

1.PET废弃瓶的物理法“瓶-瓶”回收循环利用

“瓶-瓶”即将废弃PET塑料瓶回收清洗粉碎直接作为原料成型加工PET瓶。

赫斯基HyPET再生粉碎料（RF）系统，全球首款可大量采用食用级再生PET粉碎料生产瓶坯的注塑系统。HyPETTMRF食品级再生粉碎瓶坯注射系统，经过不断改进，由使用50%比例的再生粉碎料提高到100%的再生粉碎料，HyPET RF300注塑系统，配一副72腔的模具，对含有50%新料和50%再生粉碎料的混合料进行加工，以10.5s的周期生产34.7g的E-coBaseTM瓶坯。

日本青木固研究所开发出从废PET瓶粉碎的碎片直接回收制瓶专用机AOKI 250 LL-50S型“一步法”注拉吹PET瓶塑机，中间不经过碎片造粒，而且采用100%的回收料，该专用机是包括成型机、模具和除金属装置等完整的“回收PET瓶专用系统”。注射机构配有脱水（气）装置，进行废PET碎片脱水；废PET碎片在料斗内边搅拌边向注射机构进料。采用该设备是实现不需混入PET新树脂、直接利用价格便宜的废PET瓶碎片的新技术，直接生产洗发香波和洗涤剂等非食品领域的大量应用的日用包装瓶，为理想的“瓶-瓶”工艺。

2.PET废弃瓶的物理法“瓶-材-瓶”回收循环利用

“瓶-材-瓶”即将废弃PET塑料瓶回收清洗粉碎，再生切片可替代原生切片，循环利用节约能源。

Gneuss Kunststofftechnik GmbH公司研发的“瓶-材-瓶”成套回收设备，直接采用未经任何预处理的100%回收PET瓶片挤出加工成用于热成型的食品接触级片材，产量300kg/h，符合美国食品药品管理局（FDA）的规定和德国联邦风险评估所（BFR）的准则。这种循环利用法只能成型加工有色PET瓶。

德国克朗斯公司成功开发国际领先的PET瓶回收再利用技术，该项技术是将被压扁的PET瓶切割成片，经过初筛、去除金属、分离标签和瓶盖、分离杂质、深度清洗等步骤后，加入一定比例的新PET材料融合，制成食品级可用的饮料包装材料，符合FAD食品级标准的要求，而且产品的乙醛和黄色素含量低，能满足纯净和质量方面的要求，特别适用于食品和饮料工业，而且其成本比一般的新材料低20%-30%。该回收利用的技术特点是：废旧PET瓶不需要人工除去瓶盖和标签，而是通过一系列物理方法在处理过程中自动将瓶盖和标签除去；采用化学涂层消除技术，以烧碱为化学涂层消除剂除去PET瓶的表面，从而能去除粘附其上的污染物。

北京盈创再生资源有限公司引进了国际先进技术的再生瓶级PET切片作业线，已通过美国FDA认证。生产线回收、处理、加工、洁净聚酯碎片生产能力为5万t/年，其中生产再生瓶级聚酯切片能力为每年3万t。再生瓶级切片的质量与原生瓶级切片的品质、性质、功能、卫生等各项指标完全一致，符合国家聚酯切片食品卫生标准(GB13114)，达到GB17931-2003瓶用聚酯标准中强制执行的乙醛含量标准，完全可替代原生瓶级切片。

3.PET废弃瓶的物理法“瓶-材”回收循环利用

意大利Filature Miroglio公司以从意大利北部地区回收的使用过的塑料聚酯瓶为原料，经过循环再生工艺生产出涤纶长丝纱线“Pruvf”。“Pruvf”循环再生纱线具有品质好、性能稳定、应用广泛等特点，可加工为具有防紫外线性能的功能性产品，是理想的窗帘用织物原料，非常适宜用于户外遮阳棚等用途。生产加工是以机械加工的方式而非化学加工过程实现的。这些废弃的聚酯瓶在回收过程中首先被专业的公司进行分类，然后由Filature Miroglio公司进行清洗、物理切割后，聚酯瓶变成了适宜于化纤纺丝用的切片，然后加工成适宜于多种用途的高性能回收再生聚酯纱线产品。这种纱线产品的性能可以与用原始材料初次制成的聚酯纱线产品相媲美。根据专业机构测算，每生产1t再生聚酯纱线可从垃圾填埋场中利用2.4t塑料原料，与传统聚酯纱线产品相比节约43600L水资源，减少3t垃圾焚化过程中的碳排放，节能减排非常明显。

青岛顺德塑料机械有限公司展示达到100%PET回收料，且无需干燥结晶的片材生产线。研发出多段独特的剪切方式使物料在短时间可达到多层快速塑化从而无需干燥结晶的螺杆新型结构；创新使回料的潮气和水分在主机运转中自动排除的排气装置，成功解决了生产制品结块和气泡的技术难题。

4.PET废弃瓶的化学法回收循环利用

废弃PET瓶化学法回收利用实现了真正意义的完全循环再利用。物理法再生PET瓶级切片在生产饮料瓶原料的比例受到一定限制，而且只能生产有色瓶，不能实现PET的完全闭环回收利用，而且只能生产有色瓶，随着加工次数的增多，PET的特性粘度、分子量分布和杂质含量都会不断变化，最终变得无法采用物理法进行回收利用。化学法回收的优点是可以实现废弃PET的完全循环再生利用，特别是随着市场对PET瓶的各种功能化要求增加，共聚PET产品、复合PET产品、涂层PET产品和PETG等非单一PET材料产品使用量在快速增加，物理法对这些产品的回收利用十分困难，只有化学法回收利用才能够解决这些技术难题。例如乙二醇解聚PET化学回收法，固特异、杜邦、Hoechst和台湾远东纺织等公司实现了商业装置运转，该方法一般在 180～250℃，0.1～0.6MPa 下进行，为加快反应速度需要加入少量的催化剂（一般为ZnAc2），比例约为PET重量的0.5%。解聚的主要产物为对苯二甲酸乙二醇酯（BHET），因为BHET是PTA与EG聚合生产PET的中间体，也可以直接用作合成PET的原料。沙特基础展示了占很大比例的废弃PET瓶回收料的Xenoy iQ材料，应用于行人保护吸能块。

目前化学法回收工艺技术面临的主要挑战有：降低生产成本；开发更加简单的工艺路线；如何充分回收利用复合PET材料中其他各种物质。。

5.废弃瓶回收纯洁新技术

废弃瓶种类复杂，从源头上纯洁回收料，为后续再生利用创造基础，节能高效绿色化运行是发展的方向。

不同材料瓶分拣系统。自动快速分拣高效率化，提高处理能力。德国RTT Systemtechnik公司的Unisoft NIR分选系统通过近红外线光谱技术,能够自动分离出出共聚和均聚HDPE瓶。Closed Loop Recycling公司的Pellenc系统，能够从本色的HDPE瓶中分离出PET瓶和彩色瓶。

瓶标分离系统。PET瓶标为热收缩工艺加工，废弃PET瓶标的分离成为纯洁回收料的头道工序。张家港联盈再生资源科技发展有限公司针对打包压缩的废弃PET瓶，开发了包括开包机、预冼锅、带水脱标机、分拣平台、输送系统等自动瓶标分离系统。

瓶片清冼及干燥系统。整个系统包括破碎、浮冼、漂冼、热冼、摩檫、脱水、蒸锅等。张家港联盈再生资源科技发展有限公司吸收国外先进技术，蒸锅实现二十四小时不间断运行，清冼效率是传统蒸锅的三倍；脱水效率高达98%，实现高速节能运行。

6.裂解油化回归利用

废塑料裂解油化的方法，不仅对环境无污染，而且能将原先用石油制成的塑料制品还原成石油制品，并且能有效的回收能源。采用高性能的催化剂，将高密度聚乙烯或聚丙烯塑料“解聚”，能生产出符合国家标准的柴油和汽油，产油率达到65%以上。如果加装必要的装置，还可回收液化气和碳黑。通过改变催化剂，又可以生产甲苯、二甲苯及纯苯等化工产品。青岛科技大学和济南一公司共同研究出的工业连续化废塑料低温裂解油化成套新技术、新工艺及新装备，在低温（300℃左右）实现工业连续化，开发出高热焓固体导热介质加热工艺，保证裂解反应器内温度分布均匀，使废塑料裂解油化，燃料油产出率达到65%以上，解决国内外同类设备无法解决的技术难题。项目获得2011年国家科学技术进步二等奖。

7.缺氧高温分解

英国沃里克大学研发出一种新技术，可以使绝大多数种类的塑料被分解，以供循环利用。这种新技术通过在缺氧状态下，对塑料垃圾进行高温分解，可获得用于生产润滑剂的蜡、塑料制品的对苯二酸、活性吸附剂的碳等多种用途的材料，这项技术不仅有助于环保，而且可以获得较高的经济效益。

三、结 语

我国普遍存在对塑料包装废弃物的回收率低、再生利用附加值低，尚未建立完善的社会回收系统的问题，提高不可再生高分子原料的利用率成为循环经济的一个重要部分。低水平回收造粒越来越不适合绿色技术的开拓，回收料在挤出造粒过程中，加入各种助剂来赋予材料新的功能，进行共混改性，拓展其使用范围，提高回收料的附加值，实现优质再生，成为回收料循环利用的发展方向。