化學回收長久以來都被認為是成熟的原料工藝未竟的部分。但與此同時，一些技術正走向大規模工業化應用。本文對不同的工藝和供應商進行了概述。

　　歐盟（EU）每年產生 3000萬噸塑料垃圾，其中約 2900萬噸被再次收集?？偟膩碚f，收集的消費后塑料有32%被回收，但更多的終被焚燒或填埋。通過《綠色協議》，歐盟推出了一項雄心勃勃的工業戰略——歐盟將在2050年之前實現氣候中和，它和其他戰略一起為清潔循環經濟的建立做好了準備。此外，歐盟市場上的所有包裝都將換成可重復使用或可回收產品。到2030年，預計所有包裝材料的回收率將達70%。實現這些新目標需要深遠的措施和大量的投資。除了傳統的機械回收，各種多樣的化學回收技術也成為了關注的焦點（圖1）。

　　圖1 塑料垃圾化學回收的不同方法概述：所有方法都有不同的工藝（來源：nova-Institut；圖：? Hanser）

　　收集和回收系統尚不具備成本效益，而且回收物的質量往往不足以大規模替代新塑料，因此現有的機械回收具有明顯的局限性?；瘜W回收技術是處理終用途垃圾的一種替代方法。它們能夠處理無法機械回收的廢水流（圖2），因此能夠回收之前被送去能源回收或填埋的塑料垃圾。它適用于混合廢水流以及重度污染材料和多層材料等。由于這些技術仍處于早期開發階段，供應商必須能夠證明其潛力。

 

　　等待啟動信號

　　許多公司已經開發并小規模部分實施了化學回收技術。政治框架條件的改變以及聚合物和產品大型制造商的自愿承諾正在促進該技術更快的發展。多家公司近期宣布了建設大型工廠的計劃，其中一些預計早可在2021年投入運營。這些項目大部分是合作和合資形式，例如：塑料生產商和垃圾管理公司之間的合作，通過合作預計將帶來技術和供應鏈的協同作用。雖然整個行業都充滿巨大的創新動力和投資潛力，但由于法律法規的缺失，仍存在很大的不確定性。歐洲的化學回收行業正在等待明確的政治框架條件作為啟動信號。這方面的下一個關鍵步驟將由政治家們決定，它們將顯著增加回收行業的活力。因此，歐洲方面將更加明確地發放不同工藝的回收配額。根據布魯塞爾目前的信息，他們將在生命周期評估的基礎上做出相應的評估。與化石聚合物相比，溫室氣體減少量必須達到目前尚未明確的小值。

　　現有技術

　　nova-Institute在一份市場報告中對目前正在開發的化學回收工藝及其進展情況進行了調查。它羅列了哪些公司正在研究哪種技術。目前開發的化學回收工藝主要基于三種不同的機制：溶劑溶解、解聚和轉化。

　　01

　　溶解：熱塑性塑料的選擇性分離

　　溶解可以在不改變聚合物分子結構的情況下清除塑料中的污染物。因此，根據基本定義或分類系統判斷這是一個化學、物理還是機械回收工藝是有爭議的。該方法基于在合適的溶劑中選擇性地溶解和分離塑料中的目標聚合物。隨后，添加劑和著色物質等非溶解組分被去除，目標聚合物從溶劑中被淀析出來。溶解機制僅適用于熱塑性塑料，可用于化石和生物基聚合物（表1）。nova-Institute已確定范圍內的六家公司（表 2）可提供這種產能高達 8000噸/年的技術，并且預計未來將有更高的產能。例如：PureCycle Technologies 公司計劃今年在美國俄亥俄州建立一座產能為48,000噸/年的生產工廠。該技術可用于加工聚丙烯（PP）廢料，包括去污和除臭工藝。它們由Procter & Gamble Company公司開發并與 PureCycle合作進一步開發。

　　表1 現有回收技術及其原料一覽：生物基聚合物以粗體表示，生物基插入式聚合物未高亮顯示。它們可以按照與化石同類相同的方式進行處理。括號中的聚合物可能會受到某些工藝限制（來源：nova-Institut）

 

　　02

　　解聚：分解和再合成

　　與溶解相反，解聚需要將聚合物分解成各個結構單元，即：單體、二聚體或低聚體。分解之后，通常還需要將獲得的結構單元與其他聚合物組分（如：添加劑、著色物質和其他非目標聚合物）分離，然后才能通過聚合反應合成新的聚合物。一般來說，解聚可通過熱能引發，也就是“熱解聚”，也可通過熱能和化學品（溶劑分解）或酶（酶解）相組合引發。

　　溶劑分解可用于加工各種化石基和生物基聚合物（表1）。針對這一工藝，nova-Institute已確定范圍內的14 家公司（表2）可提供這種產能高達10,800噸/年的技術。特別值得注意的是一家名為PUReSmart的歐洲財團，它由多個國際合作伙伴組成，包括Ayming、Covestro、Ecoinnovazione、比利時根特大學、KU Leuven、Recticel、Redwave、西班牙卡斯迪亞拉曼查大學（UCLM）和WeylChem InnoTec。該項目在尋找能夠從聚氨酯（PU）產品的線性生命周期過渡到跨越整個PU再加工價值鏈的循環經濟模型的方法。涉及化學溶解技術的部分還有科思創、KU Leuven 和UCLM參與其中。目前，該工藝已實現了聚醚多元醇98%的產率，純度達97%。

　　與上述所有其他工藝相比，酶解仍處于早期發展階段，因此能夠提供相應技術的公司數量仍然很少（表2）。從理論上來說，一系列化石基和生物基聚合物都適用于該工藝。但是，對于聚酰胺、聚乙烯和聚苯乙烯等聚合物而言，它們在可行性方面可能會受到某些限制（表1）。法國Carbios公司目前正計劃建設一座年產能為50,000-100,000噸的樣板工廠。酶解的優點是反應條件（例如：氣壓、室溫）相對溫和并具備通過酶和代謝工程進行微調的潛力。

　　03

　　轉化：塑料、化學品和燃料的原料

　　塑料垃圾通過熱解和氣化等熱化學工藝進行轉化。通過這些方法，聚合物被分解并轉化為更簡單的分子。所產生的分子在化學形式上不同于解聚產生的聚合物結構單元。得到的物質通常是液體或氣體，可用作塑料、化學品和燃料生產的原料，但有可能需要更多的上游加工工序（提煉）。

　　熱解適用于所有化石基和生物基聚合物（表1）。與溶劑型工藝相比，垃圾增加的異質性——包括生物垃圾造成的污染產生的問題較少。novaInstitute已確定范圍內的44家公司（表2）可提供這種產能高達38,000噸/年的技術。在此過程中獲得的裂解油需要更進一步的加工才能用于聚合物的生產。ChemCycling項目進行了嘗試，通過該項目，巴斯夫和熱解初創公司 Quantafuel 計劃用化學回收塑料生產工業品。

　　與熱解相比，氣化可以處理范圍更廣的塑料垃圾，包括嚴重污染的生物垃圾（表1）。novaInstitute已確定范圍內的八家公司（表2）可提供這種產能高達100,000噸/年的技術。除了合成氣的生產，還有一些技術可將氣化與氣體發酵工藝結合起來，然后通過合成氣合成乙醇或其他化學品。

　　僅靠機械回收和化學回收都無法建立循環經濟。但是，這些方法組合有可能將包括垃圾管理在內的整個塑料行業變為全面循環經濟?，F有的技術具有處理所有廢水流的無限可能。如果不引入更多的回收技術，《歐盟塑料戰略》設定的目標就無法實現。因此，一個適應循環經濟的現代可持續塑料行業不能缺少化學回收。