中国生活垃圾废塑料回收利用现状

林瀚，祝汉国，叶红，赵洁，张晓佳，张新功

(青岛惠城环保科技集团股份有限公司，山东 青岛 266555)

0 引言

随着社会经济飞速发展，生活、生产垃圾产生量亦出现持续性迅猛增长，不仅出现“垃圾围城”而挤占城市发展等困境[1]，且由其引发的环境污染等问题也日益凸显。而城市垃圾中废塑料制品无处不在，例如家具家电、食品等包装、农用薄膜、汽车、快餐行业和轻工业等领域。这都是归因于塑料制品有着轻便、价格便宜、耐用等特性。由于废塑料在自然界中很难降解，同时对废塑料的回收、再利用上经验相当的薄弱，因此会造成相当严重的环境问题[2]。国内外现有的废塑料回收方法大致有物理填埋、焚烧法、化学法等[3]。

2022 年3 月2 日，《终止塑料污染决议(草案)》在第五届联合国环境大会续会上由来自175 个国家的元首、环境部长和其他代表批准、签订废塑料决议。该协议包含了塑料制品设计、生产及回收、处理等全流程环节。该项决议的签订将从源头上改变生产、消费和管理废塑料的方式。2022 年生态环境部官网发布《废塑料污染控制技术规范》，提出应以资源利用率最大化为原则，优选废塑料再生利用或处置的合理可行的技术路线，其中就包括废旧塑料化学再生。可见，废塑料循环再生是遵循全球塑料循环经济发展，合理开发和应用废塑料回收技术响应国家产业政策要求，符合国家环保战略和行业发展需要。目前，我国在处理生活废塑料垃圾处理中单一技术运用较多，将多种技术有机结合而形成的综合处理工程，在国内尚未有成熟的案例，急需发展适合我国垃圾塑料的综合处理模式，因此，废塑料处理技术急需获得突破。

1 我国废旧塑料的回收利用发展状况

1.1 废塑料回收分选状况

城镇生活垃圾等物质所具有的资源化属性，其资源价值越来越受到国家和居民的认可与重视。根据《“十四五”城镇生活垃圾分类和处理设施发展规划》(发改环资〔2021〕 642号)，到2025 年底，全国城市生活垃圾资源化利用率达到60% 左右。而传统单一的填埋和焚烧等处置方式，已无法满足不断增长的垃圾量和环保需求。就发展趋势来看，在国家垃圾处置新政策和“双碳”新发展战略等背景下，在社会再生产过程中加大可回收物的循环利用，更是一种实现碳中和效应不可或缺的方式。未来，垃圾分类将会进一步深化，通过集中分选系统，挖掘城市生活垃圾中的可回收资源，再生资源回收并利用不仅是实现减碳的重要途径，而且具有减排污染物的双重效益，这对于实现碳达峰以及碳中和来说是一种重要的方式。垃圾的处理必将以多元化综合处理方式为主导的处理模式，实现资源、能量和废物的协同治理产业链模式发展为整体目标，以更高效、有序地处理废弃物，促进再生资源回收利用，来获取更好的收益和减排效果。

国内外对混合生活垃圾集中机械化分选的研究和工程应用不多，国内尚未见机械分选回收生活垃圾中低值塑料的成功案例公开报道。通过对生活垃圾的采用机械化分选，集中处理，资源分类利用，实现垃圾综合管理才是解决当前垃圾围城和实现垃圾资源化的根本。因此，以现有城市生活混合垃圾或已经前端粗分的生活垃圾为处理研究对象，以垃圾资源化为主要目标，开发一套基于垃圾中塑料回收的分选工艺及其分选设备，集成创新，提升垃圾集约式机械分选效果、分选效率，回收垃圾中低值可回收资源，提高废物资源化率，以推动生活垃圾环境治理规划和科学管理，构建垃圾精细化分选到资源化利用的产业模式，系统解决垃圾精细化分选的世界性难题。这将不仅具有基础研究的价值，更具有工程实践应用的重要意义。

为了提高废旧塑料的回收、利用以及再生产品的价值，最重要的就是混合塑料如何分选。废旧塑料的分选，一般就是按照形状不同、尺寸不同将混杂废旧塑料分变成单一废塑料组分。大致可分为传统、近代等两种废旧塑料的分选方法。传统分选技术主要是有人工、密度、风力分选等方法；近代分选技术有颜色、光学分选、人工智能等分选方法[4]。

人工分选方法的效果是机器设备无法替代的，它对设备要求比较低，但是该方法对分选人员的经验相对较高、劳动时间、强度大，分选效率相对于机器来说低；密度分选方法的优点是操作相对简单，但是不能分选出塑料密度相同或相近的废塑料，只能分选出不同密度，而且是密度相差较大的塑料颗粒，过程中还会有大量的废水产生；风力分选方法是近年来分选混合废旧塑料最广泛的分离方法之一，适用于密度相差大的形状和尺寸均一的废旧塑料颗粒，而且还可以将废旧塑料里携带的金属物质以及砂石等去除。近代分选中的颜色分选主要用于分选不同颜色的废塑料物品，也不能辨别分选废塑料的种类；电磁分选和涡电流分选主要用于废旧塑料中混杂的铁磁性金属杂质的去除，德国STEINERT 公司生产的涡电流分选机对塑胶、玻璃以及有色金属铝、铜等很好的分离选出来；光学分选法大致有X 射线、近红外光谱、中红外光谱、激光光谱等分选[5-7]。近红外光谱技术以其能识别大部分的废塑料，可以不用接触，快速扫描，分辨率高、性能稳定等优点成为目前使用最广泛的光学分选技术，唯一的不足是不能辨别深色塑料制品。美国公司(NTR) 制造的NIR 分选机准确率和纯度较高。挪威公司(TOMRA)生产的NIR 分选机的NIR 扫描系统无需外部光源，可减少能耗，易于维护。人工智能分选是利用人工智能分拣机器人来进行分拣废旧塑料。目前有美国(NTR 公司) 和法国(MACHINEX 公司)分别制造出了人工智能分拣机器人。近年来人工智能迅猛发展，相信未来智能化、自动化将会成为废旧物资源回收的一个重大趋势。垃圾废塑料经过分选后，不仅再生效率、再生产品、效益提高有所提高，二次污染也大幅度减小，也进一步使得再生利用体系更加规范。

1.2 废塑料的回收在利用技术现状

现阶段，在众多废塑料的处置和回收技术中，物理回收方法相对成熟，主要有原形利用和简单再生；以改性再生、热分解、降解及热能回收为主的化学回收利用方法，仍在发展过程中。

物理回收利用法不能回收热敏塑料等物质，造成了一定的局限性。实际应用中，只有聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚乙烯(PE)两种类型的塑料通过物理回收实现了回收和再循环，其再生塑料性能受到塑料混合物的组成影响，需要通过与添加剂等物质共混从而对再生塑料的物理性质做出改变。某公司利用专有废塑料回收技术，将废旧地毯成功转变为超纯再生树脂。该技术由宝洁公司(P&G)研发，该技术可以将废塑料的颜色、杂质以及气味去除，形成的树脂与原生树脂类似[8]。

化学回收利用技术可以去除不需要的杂质，将废物转化为可用的化工原料，该方法可以回收物理法难以回收的塑料垃圾。对于废塑料热裂解工艺的研究，国外在20 世纪70 年代就已经开始，BP 公司采用流化床反应器，反应的温度为500 ℃，产能为每年25 000 t，过程中产生的HCl 会腐蚀设备。有些采用多段炉液相热裂解技术，但由于前端废旧塑料的品质以及来源不一致，后端加工利用难，这些项目已处于停滞状态。目前国内有汪传声教授团队(来自青岛科技大学) 和陈德珍教授团队(同济大学热能所) 等研究热解技术。国内航天动力研究所、恒誉环保；国外有英国Plastic Energy 公司、挪威Quantafuel 公司、美国Agilyx 公司将该技术工业化，但只有英国Plastic Energy 公司有数千吨/ 年产能。英国Plastic Energy还开发了一种可以将被污染、寿命终结的废塑料以及传统工艺技术无法循环利用的废塑料转变为可用原料的“热厌氧技术”。此外，由RZG 公司通过将催化力、热力、物理力组合将混合废塑料裂解转化为油的工艺研究，被称为单步催化液化工艺(CTC 工艺)。林滢等人考察了掺杂废塑料碎料的水泥沙砖的技术性能，结果表明，当废塑料瓶碎料掺杂量为4% 时，水泥沙砖的各项性能有所提高[9]。福海蓝天公司将劣质塑料通过环保化处理成功还原为油品原料，相比“土法炼油”这项垃圾塑料柔性油化技术出油率在80% 以上，产出的初级油品不含硫，质量好，通过精制可称为高品质燃料油，而且整个过程无“二次污染”，可以连续化、规模化的处理300 t/d 废塑料[10]。为了提高液化产物收率，避免发生结焦，超临界水进行化学回收可以避免以上问题，但该工艺对装置要求高，投资成本较高。现英国MURA 公司建造处理量20 000 t/a 的超临界水化学回收工厂，2022 年下半年预计开始运营。浙江科茂现已建成40 000 t/a 催化裂解废塑料化学回收工厂，该技术通过在热裂解法中加入催化剂来提高反应速率，缩短反应时间，产生的油品质高[11]。

面对塑料污染日益严重的问题，我国也在逐步加强废塑料回收利用的技术研发，开展塑料循环经济。中国物资再生协会再生塑料分会据统计，我国2021 年回收废塑料比2020 年增加300 万吨，回收率为31%。因此进一步开发废旧塑料的无害化循环利用技术迫在眉睫。

2 废塑料垃圾回收利用存在的问题和建议

首先废塑料垃圾回收体系不够完善，废塑料分类分选至关重要，需要提高废塑料分选技术以及设施的开发设计。废塑料资源化是一个很大的工程，从运输、分选到废塑料再利用各个环节都缺一不可。

我国关于废塑料垃圾回收利用的相关法律法规还不够健全，需要进一步完善标准体系，建立废塑料回收再生利用监管体系。国家需加大废塑料回收政策资金的支持力度。加大科研投入，提高废塑料处理技术水平。推动绿色技术、制造发展。加强对人民群众的垃圾分类意识，宣传和引导全民参与、人人有责的环保意识。

3 结语

在无废城市、双碳战略和绿色生态发展的政策指导下，废塑料的回收再利用技术将以减污降碳协同增效为主，推动资源回收与再利用两网融合。快速推动废旧塑料规范回收、清运、利用和处置，不断完善塑料废弃物收运处置体系的建立。加大塑料废弃物再生利用，提升塑料垃圾无害化处置水平。因此，亟需一项废塑料全流程化的无害化资源回收利用技术，彻底颠覆目前废塑料回收行业的生态，替代填埋和垃圾焚烧，从根本上解决塑料污染的问题，从而填补废塑料回收利用产业上的空白，破解全球废塑料治理的难题，使中国技术超越和引领世界；同时废塑料化学回收制化工原料相当于节约大量的石油资源，如果可以将全国每年产生的5 000 万吨废塑料全部回收利用，可以为国家节约原油至少1.5 亿吨，这对于原油对外依存度高达73% 的我国来说是保障能源安全的重要一环，具有重要的战略安全意义。