化学PET的回收利用——向循环经济迈进

2019年8月26日出版

目前,塑料的使用是线性的——只在一次使用后就在海洋或垃圾填埋场中使用和丢弃。然而,为了保护环境,塑料垃圾应该回收再利用。传统的回收塑料废品的方法只有60-70%的收率。此外,在后续回收,回收PET (rPET)烟雾,这是不适合生产包装产品。本文的目的是介绍再生塑料的替代方法,使再生塑料的收率达到100%,质量与石油化工生产的原始塑料相当。

塑料是造成地球生态日益失衡的主要原因。塑料产品(PET瓶,薄膜,托盘)广泛用于各个部门的包装。尽管对塑料的高需求,其低成本和多用途的应用,大多数包装材料和其他塑料产品的使用仍然很大程度上是线性的,商品只被丢弃“一次使用”。在美国和加拿大,超过90%的消费后塑料被丢弃。全球有近800万吨塑料垃圾被倾倒进垃圾填埋场或海洋,这对环境造成了灾难性的影响。如果不对回收技术和基础设施进行重大改革,塑料垃圾的管理不善将继续下去,导致宝贵的自然资源大量流失。因此,从线性经济向循环经济的转变是需要时间的,塑料不会被当作废物处理;相反,它将被回收利用,减轻对环境的压力。

宠物行业制造商的回收目标
随着人们对环境退化的认识和尽量减少不可回收材料的使用的需要日益增强,对制造可回收塑料的关注也有所增加。宠物行业(主要在欧洲)制定了雄心勃勃的回收目标,并致力于扩大循环经济。增加可回收Pet (rPET)含量也会节省成本,因为rPET瓶级树脂的价格比原始Pet树脂低20%。由于监管部门正在推动采用环保方法,这也是可取的。此外,更好的rPET收率(高达100%)以及通过新工艺减少回收时间将是树脂制造商增加回收工艺投资的额外激励因素。

主要的塑料包装制造商(Amcor, Silgan Plastics, LinPac等)和终端用户(如可口可乐,Nestlé,百事可乐,欧莱雅,达能和联合利华)都在不断提高其包装产品如瓶,薄膜和托盘的rPET含量。目前,大多数塑料生产商提供的包装产品rPET含量高达25%。到2025年,rPET的平均含量将提高到50%,到下一个十年结束时达到100%。

许多塑料包装的最终用户组成了联盟,如Nestlé联盟和Demeto联盟,以推动rPET的需求。这将促进全球的塑料循环经济。此外,树脂制造商现在正致力于通过新的和替代的回收方法提高rPET的产量来改善rPET的供应。

化学回收方法是提高rPET产量和供应的一种替代方法
传统上,机械回收已成为生产rPET树脂的主要过程,因为涉及的低成本和容易获得的技术。但用该方法制备的rPET树脂收率仅为60-70%。此外,在后续回收时,rPET会变成黄色,表明雾霾程度更高,不适合生产包装产品。

为了克服机械回收的缺点,领先的树脂制造商,如Loop Industries、Ioniqa Technologies、Carbios和BASF正在开发回收PET的替代方法。这些方法需要用化学方法解聚PET废瓶。洗涤和粉碎的PET薄片在180°C至240°C的温度下使用催化剂进行处理。然后,施加压力将聚合物分解成单体,即纯化对苯二甲酸(PTA)、单乙二醇(MEG)或双对苯二甲酸羟乙酯(BHET)。主要解聚方法有甲醇解、热解解和糖酵解。


化学品循环利用的好处
用化学方法回收的PET是透明的,已经被美国食品药品监督管理局和欧洲食品安全管理局批准为食品级使用。它就像处女的宠物一样好。化学回收后的rPET收率可达100%。这样,循环将最终关闭塑料-使用的PET将被回收,随后使用rPET创造新的塑料产品。

研究是通过减少反应时间和催化剂的成本来改善化学回收。例如,陶氏化学公司的研究人员开发了PET回收催化剂,这种催化剂更有效、更安全、更便宜。这些催化剂在10分钟内提供几乎100%的rPET。

化学回收用rPET的商业生产
化学回收PET有望在未来1-2年内投入商业使用。Loop Industries与Indorama Ventures合作,计划于2020年第一季度在加拿大蒙特利尔开始化学回收PET的商业生产。预计生产能力为67500吨/年。同样,Ioniqa Technologies计划于2019年底在荷兰的Geleen开始生产化学回收PET,产能为1万吨/年。

总的来说,替代的化学回收方法似乎有望实现循环经济,塑料不再被视为废物,而是一种可以重新利用的资源;换句话说,塑料将成为全功能闭环系统的一部分。到下个十年末,通过化学方法回收PET,提高了产量、质量和可回收性,将在所有工业和消费应用中取代以石油为基础的原始PET。