芜湖生态

近年来,化学循环作为一种新型废塑料处理方式备受关注。据中国国家智库2024年的报告,它被视为一种处理成分复杂、污染严重的塑料回收物的理想方法,能够回收物理回收方式难以有效利用的低值塑料和复合包装,也包括历史堆存的废塑料,从而实现塑料工业的闭合循环发展。然而,化学循环真的有这么神奇的功效吗?本文将重点探讨化学循环面临的质疑和挑战,并讨论它在市场和塑料回收体系中的定位。
化学循环是什么?
在塑料回收的术语中,常常能见到两个相似的术语“化学回收”和“化学循环”。这两个词语都翻译自英文的“Chemical Recycling”,根据Plastic Europe的定义,Chemical Recycling指将混合和/或受污染的塑料废物转化回“原始”原材料的一组技术。通过这种方式可以从难以回收的废物中生产出再生塑料,而再生成品比物理回收(Mechanical Recycling)的成品用途更广泛,可用于食品接触材料、医疗或汽车行业等。由此可知,中文语境中“化学循环”的内涵更接近于Chemical Recycling的本义,而“化学回收”的范围则更广,更侧重于“回收”,因此连早期处理技术如“古法炼油”也可包含在内[1]。
比起焚烧、填埋,化学循环被视为一种更环保的塑料处置方式。而比起传统的物理回收方式,化学循环也被看作是更有发展潜力的新型回收方式。它在处理那些难以被物理回收利用的复合材质塑料、低值塑料及受污严重塑料方面具有更强的能力,还能避免物理回收“降级利用”的情况,可以更大限度地提高再生产品质量。鉴于这些优势,化学循环所生产的再生塑料制品可以在一定程度上替代生产新塑料。因此,化学循环也被认为是能够改善塑料产品结构、减少原生塑料生产污染的重要方案。
在国家发展和改革委员会宏观经济研究院经济体制与管理研究所2024年发布的《废塑料化学循环综合性研究报告》中,更是把化学循环称作“解决塑料污染的根本出路”。在这种设想中,化学回收还能有效利用废塑料存量,相当于开发出“城市油田”,从而腾出巨量的土地资源。
化学循环的发展与现状
作为一种新兴技术,化学循环在过去的十余年中完成了从理论/实验室到投入生产实践的转型。在上世纪七十年代,由于石油危机导致的原油价格暴涨,美国、欧洲和日本等地纷纷开始了对废塑料裂解油技术的研究,探索石油的替代能源。九十年代以后,随着塑料污染加剧和循环利用理念的兴起,化学循环工艺逐渐完善,开始以塑料循环利用为主要目标发展[2]。
当前,塑料的化学循环产业在规模化运用、技术创新和市场定位等方面都有了一定发展。在中国,早期污染大、危险性高的“土法炼油”已成为过去式。随着催化深度和反应控制技术的进步,从第三代技术开始,循环产品内的杂质能够被更有效地分离出来,提升了成品的品质和环保性。另一方面,通过技术改进,装置简陋落后所导致的环保和安全问题得到了一定改善。例如,通过创造绝氧环境来避免二噁英生成,以及通过深度催化和反应控制技术,将PVC中的氯以无机氯形式剥离[3]。
然而,化学循环工艺仍处于发展阶段。在处理有毒材料时,“解毒”虽在理论上可行,但实际效果很大程度上仍取决于具体反应条件。此外,如何避免污染从一种形式转移到副产品或残留物中,而非真正被消除,仍是一个巨大的挑战。
图1. 陶氏和Mura Technology正在德国莱比锡建设一家化学循环工厂,计划于2025年投入运营
(Sebastian Willnow/Picture-Alliance/DPA(德新社)/AP(美联社))
另一方面,化学循环的市场前景正在逐渐变得广阔。随着塑料处理在可持续发展领域的地位越发重要,越来越多的企业加入了《新塑料经济全球承诺》[4],准备在产品中加入更多再生塑料组分以促进减塑进展。这也意味着国际市场对再生塑料的需求正在提高。然而,物理回收作为提供再生塑料的主要供应方式,却难以产出足够市场需求的再生材料。因此,如果化学循环能够在材料利用及市场方面与物理回收互补,市场前景将会非常广阔。然而,由于技术、成本等条件限制,化学循环的大规模产业化还有很长的路要走。
在实践层面,为降低单位成本、获得更多投资和产业上的便利,国内外化学循环产业正在大力开展规模化产业建设,并增加产业合作。很多大型能源公司都在建设自己的大规模化学循环工厂,如埃克森美孚预计将在2026 年底在美国、加拿大、欧洲和亚洲建立年产量约为50 万吨的项目(beyodlasitcs)[5]。休斯顿回收合作组织(Houston Recycling Collaboration)的成立也是一个典型的产业合作案例。这个组织计划收集全市所有类型的塑料,并提高回收率,从而扩大其塑料回收的综合业务(包括化学循环和物理循环)。根据科茂的报告,中国的化学回收行业也和环卫、医疗、农业等系统有类似的产业合作,以对废旧塑料实现更充分的资源化利用[6]。
化学循环的不足
尽管塑料化学循环在理想状态下具有很多传统回收方法不具备的优势,也在过去十余年间发展迅速,但目前为止,它在实践中仍然面临着诸多问题。这些难题主要表现在环境影响与市场化上。
由于技术条件限制和行业规范的缺乏,化学循环的环境影响问题一直饱受诟病。从碳排放的角度来看,化学循环中普遍采用裂解技术,这意味着塑料需要被高温加热才能转化为裂解油或其他产物,而制造高温环境本身就需要消耗大量化石能源。因此,作为能源密集型产业,化学循环势必要消耗高额的化石能源。
此外,加热塑料也存在环境风险。根据绿色和平的数据显示,塑料中大约有13000种化学物质,其中超过3200种已被证实对人体有害,还有很多化学物质的毒性尚未被评估[7]。这也就意味着,想要完全规避有毒物质并对种类繁多的塑料垃圾进行精细分拣几乎是不可能的。在使用化学方法处理塑料时,如何管理这些有毒物质,如何制定相关的规范就成了问题。如果缺乏规范的管理,这些有毒物质很有可能通过水、空气、食物链等逐渐传递、积累,对生态、产业从业者甚至广泛的人类社区造成二次影响。
图2. 各种废弃塑料
(摄影:Sean Gallup ,图源:Getty Images)
在实践层面,化学循环的规模化应用仍面临很多问题。
第一,尽管化学循环已发展十余年,但目前仍面临许多技术难题,间接影响其安全性和成本。例如,高温裂解油的毒性问题。有研究表明,从塑料废弃物中提炼的高温裂解油毒性较高,只有少量能被利用。对此的两种解决方案——一是通过净化和提质使裂解油达到标准,二是用大量化石原油稀释裂解油以降低毒性,前者耗能高、碳富集、产能低,而后者同样面临低产量的问题[8]。
第二,由于化学循环的行业信息透明度较低,且缺乏可信的独立报告,外界很难对该行业形成客观评价。这种数据不透明,尤其是环境污染相关数据的缺乏,也影响了投资和公众对行业的评估。Beyond Plastic 表示,由于化学循环产业的数据公开不足,且相关报告多来自行业内部,外界难以监督该行业[9]。这些问题可能进一步加深了外界对化学循环的质疑。
第三,高昂的成本、规模化难题以及高技术门槛,使化学循环在短期内难以实现市场化。与传统回收方式相比,化学循环对能源和技术的要求更高,资金投入也相应增加。此外,规模化生产以及复杂的建设和运营需求显著提高了初期投资成本。因此,化学循环在改变现有塑料回收产业格局方面仍面临诸多挑战,短期内很难成为解决塑料污染问题的可靠途径。
随着近年来化学循环受到越来越多的关注,有人担心这种下游垃圾处理措施可能会分散行业对塑料生产源头的关注,甚至减少对上游减塑技术的投资。目前,全球塑料产量呈指数级增长,年增速为3.5%到4%,预计到2050年将增长至现在的4倍[10]。对此,生态毒理学家贝塔尼·卡尼-阿尔姆罗思(Bethanie Carney-Almroth)等科学家警告,如果塑料生产不断扩张,即使广泛推广回收等下游措施,也无法应对过量生产导致的垃圾堆积问题[11]。更重要的是,垃圾处置量与生产量之间的不平衡不仅会加剧碳排放和有毒气体的释放,还可能引发更多环境问题。
事实上, 由于技术和财政上的挑战,Pew和Systemiq项目预估,到2040年,化学回收可能只能抵消原生塑料总需求的5%[12]。因此,正确评估化学循环在当今塑料回收体系中的定位,及其与产业其他环节的关系非常重要的。
讨论
随着近年来对化学循环的热切关注,我们需要全面审视它的发展潜力与现实挑战。在当前技术背景下,化学循环展现出能够处理物理回收难以应对的复杂塑料废料的优势,也能生产高质量的再生材料,这些特点使化学循环不仅成为现有物理回收体系的有效补充,还为满足市场对再生材料的需求提供了重要途径。然而,化学循环的技术发展尚处于早期阶段,规模化及市场化仍面临较高的技术要求和资金门槛。化学循环有改变塑料回收行业格局的潜力,但这一过程注定是漫长而艰辛的。
同时,我们也必须清醒地认识到,化学循环技术虽在塑料废弃物处理中具备独特优势,但并非完美无缺。目前,化学循环的高能耗、工业流程中可能产生的污染物,以及整体上对环境友好性的担忧,都需要引起足够的关注。从技术本身来看,高效且低碳的工艺改进还远未达成,而这一点将直接影响化学循环的经济性和可持续性。
此外,从政策与行业发展的视角来看,目前化学循环产业仍面临行业标准、透明数据、独立监管等方面的严重缺乏,这不仅削弱了外界对其环保价值的信任,也加重了对其潜在风险的质疑。若不能有效应对这些问题,化学循环未来的发展可能会受制于公众和资本的观望态度。
更重要的是,化学循环只能作为塑料管理体系中的一环,无法独立解决塑料污染问题。从全生命周期管理的角度出发,减量化和环保设计才是解决问题的核心。包括源头减塑、优化生产端设计、推广重复利用、改善垃圾分类和物理回收等在内的综合措施,才可能为塑料污染治理提供系统化解决方案。其中,源头减塑尤其重要,其益处是后续任何单一治理措施都难以完全替代的。
中国作为塑料生产与消费大国,在推动化学循环技术发展的同时,也面临着特有的挑战。与发达国家相比,中国的垃圾分类及回收体系仍需完善,而化学循环技术本身对能源、技术及资金的高要求可能进一步放大这些问题。此外,中国各省份的经济发展水平和垃圾处理能力差异显著,也对化学循环技术的推广提出了更高要求。因此,在化学循环的研究与实践过程中,必须从中国的社会生态与特殊国情出发,制定因地制宜的政策和实施方案。
总而言之,塑料污染是全球性的复杂环境问题,化学循环作为一种新兴的处理技术,展现出巨大的潜力。但仅依靠化学循环,远不足以解决不断扩张的塑料污染挑战。在未来,我们应以技术创新为驱动,以系统化管理为核心,在源头减塑与终端处理之间建立更完善的治理体系。只有通过多种措施的协同运用,才能在保护环境的同时推动经济的绿色转型,实现真正的双赢。
参考资料:
[1] GAIA(盖亚),化学品回收:行业炒作的背后(2020),https://www.no-burn.org/zh-CN/resources/chemical-recycling-behind-the-industry-hype/。
[2] 国家发展和改革委员会宏观经济研究院经济体制与管理研究所,《废塑料化学循环综合性研究报告》(2024)。
[3] 科茂化学回收研究院,废塑料化学回收产业发展报告一:技术(2021),https://www.comyplastic.com/h-nd-87.html。
[4] 《新塑料经济全球承诺》(New Plastics Economy Global Commitment)是埃伦·麦克阿瑟基金会(Ellen MacArthur Foundation)和联合国环境规划署(UNEP)共同发起的一项全球性倡议。该承诺于2018年首次提出,旨在推动塑料产业转型,促进塑料的循环利用,减少塑料污染。参与的很多企业都承诺将在未来产品中使用更多再生塑料。
[5] ExxonMobil News,ExxonMobil to build its first large-scale plastic waste advanced recycling facility(2021),https://corporate.exxonmobil.com/news/news-releases/2021/1011_exxonmobil-to-build-its-first-large-scale-plastic-waste-advanced-recycling-facility。
[6] 科茂化学回收研究院,废塑料化学回收产业发展报告四:企业(2022),https://www.comyplastic.com/h-nd-90.html。
[7] 绿色和平,《永恆之毒》報告:塑膠回收後更毒,衝擊人體、環境、食物鏈(2024),https://www.greenpeace.org/taiwan/update/40341/。
[8] 摆脱塑缚,三问化学循环:它会是处理废弃塑料的“灵丹妙药”吗?(2021)http://www.plasticfreechn.org.cn/article/244_16.html。
[9] Megan Quinn,Beyond Plastics report slams chemical recycling as a ‘dangerous deception’(2023),https://www.wastedive.com/news/beyond-plastics-ipen-chemical-recycling-acc-dangerous/698487/ 。
[10]摆脱塑缚,化学循环:灵丹妙药,还是饮鸠止渴?(2021) http://www.plasticfreechn.org.cn/article/235_16.html。
[11]对话地球,全球塑料协定接近达成(2023),https://dialogue.earth/zh/7/93361/
[12]摆脱塑缚,还能指望回收吗:全球塑料只有9%得到回收利用(2022), http://www.plasticfreechn.org.cn/article/317_16.html。

芜湖生态
2
粉丝数
13228
阅读量
7
点赞量
首次“AI+环卫”应用典型案例征集活动正式开启!
2025-02-24
官宣:环卫科技网是干啥的?
2024-07-17
2025首发|首届环卫+人工智能技术发展论坛预通知
2025-01-09