废旧塑料的分类回收与综合利用研究

范望喜，陆欣如，王鑫杰

（江苏理工学院材料工程学院，江苏常州213001）

近日，日本准备将核废水排入大海让全世界买单的惊天之举再次将国际环境污染问题推到世人面前。生态环境与人类高质量的生存和发展息息相关，人类的生产生活不可能跳出环境而独立存在。随着人们生活质量的提高，国际社会对环境污染治理的关注度不断提升。我国自1979年出台第一部环境保护法以来，陆续出台了一系列相关政策、法律、法规，既对环境保护进行了科学顶层设计，又对具体的环境污染治理进行了详尽的规定，基本建立了治理环境污染的长效机制[1-4]。废水、废气和固体废弃物是导致环境污染的三大品种，其中，以废旧塑料为代表的固体废弃物导致的污染尤为突出。

塑料由于其成型加工性好、质量轻、密度小、比强度大、化学稳定性强（耐酸、耐碱、耐油、耐盐）、导热系数低、电绝缘性高等众多优点而被广泛应用于日用化工、交通运输、建筑家装等各行各业，甚至在某些特殊应用行业已经逐渐开始取代金属材料或无机非金属材料，是重要的基础材料之一。同时，塑料由于易老化、易燃、耐热性差、刚度小等缺陷导致其使用范围受到一定限制，使用寿命不够长，从而容易产生大量废旧塑料制品。

不规范生产、使用塑料制品和回收处置塑料废弃物，会造成能源资源浪费和环境污染，加大资源环境压力[4]。废旧塑料制品作为“城市矿山”中的重要一员，来源广泛、种类繁多、数量巨大。一方面，大量的废旧塑料带来了严重的环境污染问题，另一方面，大部分废旧塑料可作为资源进行再生、循环利用。因此，废旧塑料制品的分类回收与综合利用具有极大的社会效益和实际意义。

1 废旧塑料的危害

废旧塑料对环境的污染往往是多方面、多环境因素的。废旧塑料不加利用时，一方面需占地堆放，从而占用了大量土地，这对于日趋紧张的城市土地资源来说，造成了极大的经济损失；另一方面，大量堆放的废旧塑料，还严重破坏了地貌、植被和自然景观，造成“白色污染”，甚至某些废旧塑料能释放出有害气体，散发毒气，造成严重空气污染，引起居民的不适，对人们的健康构成潜在威胁[5]。

废旧塑料任意堆放或没有适当的防扬散、防渗漏、防流失的填埋会严重污染处置地的土壤，废旧塑料若直接排入地表水系（海洋、湖泊或河流），大量漂浮物不仅减少水体面积，还会对水生植物的生存造成威胁，严重影响水资源的利用。

2 废旧塑料治理相关法律支撑

1995年我国颁布《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》（以下简称“防治法”）。在此基础之上，结合我国近年来发展实际，在经过了多次的修订与修正后，又于2020年9月开始实施全新的防治法。其中，对以废旧塑料为主要代表的固体废弃物，从产生、收集、贮存、运输、利用、处置等各个环节做了详细的法律规定，为废旧塑料的分类回收和综合利用提供了法律保障[1]。2008年6月，“限塑令”（国务院办公厅发布的《关于限制生产销售使用塑料购物袋的通知》）在全国范围内开始实施，从源头上减少了废旧塑料制品的产生，也一定程度上限制和减少了塑料袋的使用，对“白色污染”的缓解起到了积极作用。2015年，以吉林省、海南省为代表的部分省份直接发布通知禁用不可降解塑料购物袋和塑料餐具等，被业内称为“禁塑令”，对废旧塑料制品的减产起到了极大的推进作用。2020年1月，国家发展改革委、生态环境部鉴于当前我国塑料污染治理面临的严峻挑战，再次联合发布《关于进一步加强塑料污染治理的意见》，为塑料废弃物资源化利用提出了更科学的要求，指出了“规范化、集中化和产业化”的发展方向[3]。2020年11月，住房和城乡建设部、国家发展和改革委员会等十二部委联合发布《进一步推进生活垃圾分类工作的若干意见》，也对废旧塑料类生活垃圾的分类回收和综合利用提出了明确的要求。

3 废旧塑料的成因

除了正常的使用寿命到期形成废旧塑料外，废旧塑料的形成主要有以下几个方面的原因。

3.1 产品设计不合理

塑料用途非常广泛，不同的应用领域对塑料制品有着不同的要求，因此可以设计成各式各样的塑料制品。然而，产品设计不合理导致在不能满足应用的同时，还会带来大量废旧塑料制品。对塑料制品进行科学、合理的绿色设计是塑料制品质量控制的起点。对塑料制品的设计应该根据产品功能定位，从配方、结构、生产工艺或成型方法、工艺条件、使用性能、回收利用等环节着手，力争各环节的设计中都体现“提升塑料产品的可回收性”，使其在废弃后尽最大可能地被回收再利用[6]。

3.2 生产工艺不严谨

成型加工性能极佳是塑料得以广泛应用的关键因素之一。根据不同的使用要求，可以采用吹塑成形、模压成型、挤出成型、压延成型、注塑成型等多种技术成熟、工艺先进的成型方式，将塑料加工成管状、块状、条形、棒状、板状、膜状甚至异形等多种形状的产品。相对于金属材料的加工，塑料加工条件容易实现，工艺简单,成本低廉，非常适合采用机械化、连续性、规模化生产。然而，生产工艺的水平直接决定着塑料制品的质量。如若工艺条件例如加工温度、工作压力、成型时间等设置不严谨，极易导致残品、次品甚至废品的出现。当然，若加工的是热塑性塑料，尚可进行重新加工、成型，再次获得所需产品；但若加工的是热固性塑料，则只能进入废品回收、使用环节，既提高了产品成本，又降低了经济效益。

3.3 维护使用不规范

塑料在其加工、贮存和使用过程中容易发生老化，这是由于塑料分子链在一定条件下发生裂解或交联，引起塑料制品性能变差或失效。导致塑料老化的主要因素有化学（强酸、强碱等）、物理（如高温、紫外光、电流、应力等）和生物（霉菌）等。对塑料产品来说，老化是正常现象，也是必然现象。但是，塑料制品的使用还是应该在规定的使用条件下进行，例如合适的温度范围、压力范围等，耐候性差的塑料制品应尽量避光使用并及时进行维护保养，以延长使用寿命，否则会因为非常规性老化而导致废旧塑料的产生。

4 废旧塑料的分类回收与综合利用

4.1 废旧塑料处理原则

对于废旧塑料处理，我国采取的是“减量化、资源化和无害化”的原则，简称“三化”原则。它从塑料制品的全生命周期进行了规划：从源头上予以产量控制，能减不增；从使用上进行资源深度配置，能用不丢，可用尽用；最后，在终端进行无害化处理，降低固体废物的危害性。这与国际污染处理行业通行的“3C”原则（即Clean，避免产生；Cycle，综合利用；Control，妥善处置）是实质等效的，也是目前为止最为合理、最为科学的处理原则。

4.2 废旧塑料的处理流程

我国对废旧塑料的集中处理起步较晚。目前，我国的废旧塑料一般通过人工收集（如拾荒者、废品回收人员）、人工分拣，最后进入再生系统。而美国、日本和欧洲部分国家已基本实现分类收集、机械分拣、绿色再生的处理工艺。相对来说，我国对废旧塑料制品的处理流程效率较低，效果不够显著。因此，近年来，国家大力推行塑料制品绿色设计，提升塑料制品的安全性和回收利用性能。

4.3 废旧塑料的分类回收和综合利用

工业上，塑料制品通常按其材质可分为热塑性塑料和热固性塑料，其中热固性塑料通过增强改性后可得到增强塑料。还可以按照其使用性能分为通用塑料、工程塑料和特种塑料。塑料的具体分类如图1所示。

图1 塑料的分类

4.3.1 热塑性塑料

热塑性塑料是指加热可软化、加工（即具有可塑性），冷却后固化成型且能重复上述过程的塑料。热塑性塑料一般均为不含活性基团的线型高分子化合物，所以受热时不发生线型高分子链间交联，主要包括聚烯烃（聚乙烯PE，聚氯乙烯PVC，聚丙烯PP、聚苯乙烯PS 等）、有机玻璃、氟塑料、聚酰胺类、聚酰亚胺、聚甲醛、聚苯醚及聚碳酸酯等。理论上说，所有的废旧热塑性塑料制品都可以回收后重新加工为新的产品，实现循环利用。

目前，PE 薄膜类塑料制品（例如塑料购物袋）在日用化学品中的占比极其庞大，废旧PE 薄膜类塑料制品数量数以吨计，是造成白色污染的罪魁祸首之一。对于从固体废弃物中分选出来的PE 薄膜类塑料的处理，已经开发出较为完善、较为成熟的造粒系统进行再生造粒，实现回收再利用。其工艺流程主要分为9 个工段，如图2所示。

图2 回收塑料造粒流程

4.3.2 热固性塑料

热固性塑料是指将线型或带支链的活性树脂加热到一定温度，使其产生化学反应，交链固化而变硬得到的确定形状和尺寸的塑料，主要包括酚醛树脂、氨基树脂、不饱和聚酯、聚氨酯、DAP 树脂、有机硅树脂和环氧树脂类等。它们一般都具有三维网状结构，且不溶解不熔化，所以热固性塑料很难重新加工为新的产品，通常加工成粒状或粉末状作为添加剂来降低成本，改善主材的耐热性、耐磨性、耐蠕变性、阻燃性、尺寸稳定性等；或通过环氧树脂类、酚醛树脂类、聚氨酯和异氰酸酯类胶黏剂将其粉末粘结成塑料制品加以循环利用；或者裂解成小分子、降解为低聚物、制备活性炭另作他用[7]。

此外，焚烧和卫生填埋可作为废旧塑料处理的补充措施。混杂型的废旧塑料，其材质难以鉴别，分选也较为困难，可以通过焚烧进行处理，同时回收一定的热能。但是，这类处理方式容易导致二次污染，尽量少用。卫生填埋是在陆地上选择天然/人工场所，将废旧塑料埋入其中的处置方法，具有方法简单，一次性投资小的特点，甚至可以实现将某些特殊资源贮存到资源缺乏时再开发利用的目的。但是，此法存在监管周期长、后期费用高等缺陷[8-9]。

5 结语

随着科学技术的不断发展和人们生活需求的不断提高，新材料、新产品会越来越多，塑料制品的使用也会越来越广泛，随之而来的便是海量废旧塑料的回收和处理。应该从塑料制品的全生命周期进行顶层设计，在绿色设计、规范生产、合理使用、分类回收、综合利用等各个环节，都引入环保因素和资源意识，为塑料制品的推广使用、高效回收循环利用创造条件。但是，很明显，这是一项任重而道远的系统工程。尤其是在全球化日益深入的当今社会，更需要国际社会群策群力，共同努力，而不是像日本这样一意孤行，反向而行。