废塑料的再循环利用

第三节　废塑料的再循环利用

在前面我们提到了废物的“再循环”，这样一条途径用于处理废塑料也许颇为合适。“再循环”这一术语描述了范围广泛的工业活动和非工业活动，涉及很多材料与产品，它所依据的原理很简单：废物应当视为一种资源，因而同时减少对自然资源的需求和需要最终处理的废物量。它在人类经济活动中的地位，可从下图看出：

一、再循环概念

“再循环”有其特定含意，指回收某类废物将其加工成新产品和这些产品的营销。从技术上看，加工这一步科技含量高，也最受科技人员的关注。加工不等于重复利用，重复利用是指废物经简单的净化或恢复后，能以同以前一样的方式再利用。而再循环的加工内容深刻得多，它包括机械的和化学的两类：机械再循环指将废物加工成新产品而不改变其化学结构，如废玻璃熔融并重新模塑；化学再循环则涉及废物分子结构的根本性改变，如废重油裂解成小分子后再制得一系列新产品。

在废塑料利用中，“再循环”是指利用塑料废物进行机械再循环和化学再循环的过程。这种方法在废塑料量大而资源紧缺的西欧国家备受重视，是欧洲塑料制造商协会开展实施的资源优化战略的重要内容。早在1987年，英国和德国就分别再循环了34万吨和18万吨废塑料；到1991年17个西欧国家产生的合计1460万吨塑料废物中，有110万吨或7.4%被再循环。还要注意到，废塑料的再循环水平在很多场合下具有政治意义，可能与这种废物的公众可见性有密切关系。河面、路边的废塑料盒，树上、电线杆上及空中飘舞的废塑料袋，对城市的形象有很坏影响。

二、机械再循环

机械再循环在这里是指将废塑料通过物理方法转变成新材料，或指将用于新目的的废塑料回收与再加工。1990年西欧约有100万吨废塑料再循环成新材料。办法是首先将废塑料收集、清洗、破碎或撕开，再将其与新鲜树脂原料按合适比例混合，送入标准塑料成型机械中。也可以将废塑料单独再生，例如将它们熔融或用有机溶剂溶解，或粉碎制成颗粒物，再进一步成型。在这类机械再循环工艺中当然要考虑废塑料基体的性质和特征。例如聚苯乙烯一次性餐具和高密度聚乙烯瓶的再循环方法是不同的。对前者主要使用一种浮沉设备分离出较重的基体；对后者则用洗涤与摩擦的组合连贯的生产线来除去其中的标签、铝及其他异物。再生法处理废塑料的工艺路线虽较简便，但在该过程中易发生降解、交联和混入杂质，导致再生制品性能降低。由废塑料再循环制得的新材料品种甚多，例如可制造新“木材”、混凝土原料以及各种土建材料。美国芝加哥市的有关部门将各种颜色的废塑料熔融，与废木材纤维混合挤压制成板材，可进行锯、刨、钉、钻等加工，已用于装点公园，装备船坞，做成界墙等。据估计，至1995年美国由废塑料再循环制得的塑料“木材”产量达680万吨。美国得克萨斯州立大学开发的专利技术可将废塑料制成新型混凝土，性能改善，成本降低。这项技术采用黄沙、碎石为基本原料，加入液态的废塑料和固化剂，混匀后即得制成品。通常的土建制品都用于埋、铺和插入地下，一般不再取出，无需讲究外观，只要求相关物理化学性能达标即可。用聚苯乙烯或高密聚乙烯废料可加工成降低地表水位的盲沟或防止滑坡塌方的格栅；用废尼龙可制造护坡植草的丝网；用废聚氯乙烯或低密聚乙烯可加工成防漏或保水的地膜；还可用某些黏性大的废塑料液体制成土筋以加强土的拉力等。许多废塑料的机械再循环制品还可制造录像带盒、装置支架、杯子托盘、汽车喇叭等。

三、化学再循环

化学再循环在这里是指将废塑料通过化学方法转变成产生它的单体或其他工业原料，也就是用化学法对高聚物进行分子切割及组装。化学再循环中涉及的主要技术有：焦化，指炼油厂高温间歇工艺设备中的重质原料的精炼；裂解，与焦化不同，指炼油厂催化连续工艺设备中的轻质原料的精炼；解聚，用来使废塑料中的大分子催化分解成较短分子乃至单体的工艺；电动力学方法，利用电弧使塑料分解成某些有用气体；氢化，加氢使废塑料的链打开，可使化学品增值，是解聚的一种重要途径；水（甲醇、乙二醇）解，在水（或甲醇、乙二醇）存在下，使废塑料分解，其途径与上述氢化相似，旨在获得单体；溶剂分级，将废塑料混合物分别溶于所选定的溶剂，然后按聚合物的类型分离；热解，在无氧或其他保护气氛条件下加热，使废塑料分解成油或气体。虽然列举的方法很多，并且在学术上和人们的头脑中，把聚合体解聚成单体的操作看成一种绝对循环，也就是理论上总是可以实现的事情，但目前只有有机玻璃（聚甲基丙烯酸酯）的加热分解和聚酯的甲醇解聚较易实现。

有些难于解聚的废塑料则可以用以制造燃料油。办法是将其放入外热式加热炉内，以分子筛等硅铝酸盐为催化剂，于430℃～460℃下裂解成低分子量的石油烃，再经分馏就得到汽油、煤油、柴油等有用的液体燃料。但所用的废塑料中不得含氯、氮等成分，否则将会产生盐酸、氢氰酸等有害物质，腐蚀设备、污染环境等。

四、再循环的实施

无论是机械再循环还是化学再循环，废塑料的分离回收是关键环节，聚酯废塑料的有关研究就给人启发。日常用的饮料瓶是以聚酯和高密度聚乙烯为原料制成的，约占这类消费量的80%～90%。随着人民生活水平的提高，聚酯废饮料瓶也将日增，其回收利用已引起国内外的关注。如美国塑料回收研究中心投资330万美元开发了一种能回收年产4500吨聚酯的技术，采用破碎、风力分离纸屑和清洗净化胶质及杂质，最后用水溶液鼓气泡浮选使聚酯（PET）和高密度聚乙烯（HDPE）分离，从而获得纯度达99.9%的再生塑料资源。该工艺还可得到塑纸及其他物质，这些都是用途很广的塑料原料，经过降解还可提高其附加值，效益更好。

再循环是废塑料回收和利用的重要举措，它不但能使之成为有用的资源和财富，而且也是消除白色公害、保护环境的有效方法。然而这种措施的实施是一个系统工程，它需要在提高全民族环境意识的基础上得到社会公众的配合与支持。我国不久前颁布的《中华人民共和国固体废弃物污染环境防治法》中已提出要求：“在大中城市要逐步推行城市生活垃圾袋装，实现分类、收集、贮存、运输和无害化处理。”北京、上海、广州、天津等大城市有的已在试行。近年来一些国家大力宣传3R运动，即要求做到废塑料的减量化（Reduce）、再利用（Reuse）、再循环（Recycle）。例如美国许多商店的塑料袋上常印有3R的图画和保护环境的文字，如上图。毫无疑问，随着人们对废塑料利用的关心和消除白色公害的注意，还会出现许多新的设计和构思以得到社会的重视。

要实现再循环还有一个材料分类问题。对于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯这类废弃物，可以在清洗后加热熔融，即可重新得到制品。然而这样做的前提是已充分分类。但实际收集到的废塑料制品是混在一起的，难于迅速辨识，给后续处理带来困难。例如，极性的聚氯乙烯与非极性的聚烯烃不能很好混熔，即或暂时熔炼，制品也很快破裂；有时同一品种不同型号，熔制后功能也有很大降低。为此，一些国家已开始在制品上印刷或模压所用材料的标志。例如，美国塑料工业协会（The Society of the Plastics Industry Inc.）制定出“SPI标示”，它是用3个顺时针指向的弯箭头围成的环，表示可将其进行再循环；在环中标出数字作为不同材料的代码，例如1～7的数字分别表示聚酯（PET）、高密度聚乙烯（HDPE）、聚氯乙烯（PVC）、低密度聚乙烯（LDPE）、聚苯乙烯（PS）及其他树脂。近年来欧洲、澳大利亚、日本等几十个国家和地区也相继推出了类似的标志和代码。我国国家环保总局也正式成立了环境标志办公室，以求中国环境标志与国际接轨，从而推动产品进入国际市场。

为了消除白色污染，加快再循环的进展，欧洲一些国家特别是英国在着手有关立法。我国政府已在1994年3月批准了《中国21世纪议程》，其中规定了2000年，工业固体废物当然包括废塑料至少45%应当得到利用而不是简单处置，这样对再循环的比例也必然提出了相应的要求。