《中国废弃塑料能源化利用获得突破》

  • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者: wukan
  • 发布时间:2018-06-22
  •   塑料的直接再生利用,主要技术集中在三个方面,一是塑料直接再生利用,通过回收重新再利用或者改性再生技术、木塑技术,添加新成分,让塑料具有新功能。另一方面是塑料膜热裂解制造燃料油,实际上就是把塑料通过加热、催化、裂化制造成燃料油,其中超临界裂解水油化技术起点高、效率高,但成本也很高,目前尚不能工业化。最后,是将塑料作为辅助燃料利用,可采用高炉喷吹技术、废塑料与煤共进化技术,但只是解决小部分问题。

      “圾废塑料膜的生产量大,污染严重,应特别关注,废塑料薄膜热裂解制造燃料油的技术最有工程前景。”金涌分析道。

      怎么解决废弃塑料问题在业内有一个非常清晰的路径,就是‘从哪里来,回哪里去’。塑料是石油制品,把它再还原为石油,这是一个真正的循环。从20世界80年代中期开始,中国有无数机构和个人探索和研究废弃塑料“油化”问题,但在很长时间内都无法突破。

      为什么这个闭环这么难以形成?“这是一个方向性的问题。”李勇介绍,过去采用干馏工艺,出油率低且不环保、不安全。最终发现用石油裂解工艺,通过加热、裂解可以把废弃塑料彻底催化裂解成汽、柴、煤油,但碰到“拦路虎”。“石油裂解体系所用的原料是原油,是业态介质,而塑料是固体介质,固体介质无法融入液体介质体系中去。”

      而目前,中国的一个团队历经9年攻克难题,发明了废塑料柔性油化技术,目前这一技术正式落地河北沧州,首条工业生产线已通过环评,建成后将可日处理废塑料300吨,计划于2019年建成出油。

      “1吨白色垃圾炼成油的成本最多500元,能够生产出约0.8吨油,一吨油可以卖到4000元左右。一条可以日处理白色垃圾300吨左右的生产线,只能满足200-300万人口的一个城市产生的量。”该负责人为技术回收废塑料算了一笔账。

      新兴废塑料能源化利用工艺技术和设备研发,能源化利用的行业规范和标准都亟待支持和建立。我们也期望废弃塑料能源化可以向有序化、专业化、规范化发展。

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    • 该技术的关键是在再聚合过程中,过加入不同类型单体可以获得性质各异的最终材料。该成果为聚乳酸循环利用提供了新的解决思路,并在聚合物的改性和合成方面具有发展前景。   ——王庆刚 中国科学院青岛生物能源与过程研究所研究 ◎本报记者 王健高 通 讯 员 刘 佳 徐广强   2月16日,记者从中国科学院青岛生物能源与过程研究所获悉,该研究所王庆刚研究员带领的催化聚合与工程研究组发展了一种聚合物降解再聚合的升级化学循环新策略,以“聚合物到聚合物”的方式成功实现了聚乳酸废弃物到新聚乳酸材料的循环再利用过程。成果近期发表在高分子领域权威期刊《大分子》(Macromolecules)上,该研究所博士研究生杨茹琳为论文第一作者。   王庆刚在接受科技日报记者采访时表示,此次刊发的论文中文题目是采用“解聚再聚合”策略以“聚合物到聚合物”的方式对聚乳酸废塑料进行化学回收。目前,“一种锌催化剂催化聚乳酸材料回收再利用的方法”等部分科研成果已经申请发明专利。   破解废弃聚乳酸材料的后处理问题   “聚乳酸作为典型可再生原料(淀粉)来源的高分子材料,正逐步发展成为社会所必需的基础性大宗材料,废弃聚乳酸材料的后处理问题也引起了关注。”王庆刚解释说,近年来,随着人们环保意识的不断提高以及国家“禁塑令”与“双碳”政策的不断推动,可降解材料迎来了新的发展机遇。与此同时,使用完的聚乳酸材料的后处理问题也引起了人们关注。虽然聚乳酸可以在自然界中降解,但这一过程通常需要漫长的时间和特定的降解条件,而且降解产物是二氧化碳与水,无法实现直接快速循环利用,其降解本质上是一种碳排放过程,也是资源的浪费。化学循环的方式实现聚乳酸的回收利用,提供了废弃聚乳酸后处理的一种有效解决途径。目前的研究大多是将废弃聚乳酸转化为乳酸烷基酯,但是通过这一过程循环获得高分子量聚乳酸材料,需要将乳酸烷基酯水解成乳酸、预聚成低聚物、二聚成丙交酯然后聚合获得聚乳酸,这些方法虽然可行,但成本昂贵且效率低。   “因此,实现直接将废弃聚乳酸材料转化为新聚乳酸材料具有重要的研究价值和应用前景。”王庆刚说。   以“聚合物到聚合物”方式实现再利用   随着禁塑在全国各地的全面实施,由可再生原料淀粉制造的聚乳酸材料及其加工生产的各种可降解塑料制品,已成为普通塑料的主要替代品,随之而来的大量聚乳酸材料废弃物的回收利用问题。   令人欣喜的是,王庆刚带领的催化聚合与工程研究组以“聚合物到聚合物”的方式成功实现了聚乳酸废弃物到新聚乳酸材料的循环再利用过程。   如何采用“解聚再聚合”策略,通过以“聚合物到聚合物”的方式,实现对聚乳酸废塑料进行化学回收?   王庆刚研究组的研究成果表明,在催化剂的催化下,聚乳酸聚合物链被醇可控降解为短链聚合物,通过调节醇的量来调控降解后短链聚合物的分子量。醇的引入使得聚合物重新获得链增长活性,加入丙交酯单体后短链聚合物快速精确再聚合至理论分子量,从而获得新的高分子量聚乳酸。该策略的反应条件温和,副反应少,减少了完全重新生产聚乳酸的原料消耗,最大程度的提高了聚乳酸的回收再利用效率。   王庆刚表示,相对而言,现有技术大多是将聚乳酸废弃物转化为乳酸烷基酯,然后水解成乳酸,预聚成低聚物、二聚成丙交酯,最后聚合获得聚乳酸,成本贵且效率低。因此,实现直接将废弃聚乳酸材料转化为新聚乳酸材料具有可观的应用前景。   聚乳酸循环回收技术的关键是在再聚合过程中,通过加入不同类型单体可以获得性质各异的最终材料。王庆刚介绍,该成果为聚乳酸循环利用提供了新的解决思路。该技术在化学循环回收方面有效,并在聚合物的改性和合成方面具有发展前景。   “该策略反应条件温和,副反应少,减少了完全重新生产聚乳酸的原料消耗,提高了聚乳酸的回收再利用效率。在再聚合过程中,通过加入不同类型单体可以获得性质各异的最终材料。该成果为聚乳酸循环提供了新的解决思路。该策略在化学回收方面有效,并在聚合物的改性和合成方面具有发展前景。”杨茹琳表示。
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