塑料回收技术在全球范围内取得进展
2024-11-06 American Recycling近年来,塑料回收技术发生了巨大的变化,从机械回收(通常会随着时间的推移降低塑料质量)转向更先进的化学回收方法。
Denovia Labs公司的联合创始人尼克·斯皮纳(Nick Spina)表示,该公司一直在利用专有的解聚技术将塑料还原成原始的化学结构单元,而不受污染或复杂性的影响。该公司能够将塑料升级回收为原生优质材料,从而扩大回收范围并提高回收效率。
该公司最具突破性的进展之一是Denovia的解聚技术,该技术处理塑料废弃物仅需5分钟--与耗时数小时的旧方法相比,这是一个巨大的进步。这种速度大大提高了回收设施的吞吐量,同时降低了能源成本。
Spina说:“此外,人工智能驱动的视觉系统和分类技术正在迅速提高塑料材料的识别和分离精度,从而实现更高的纯度和更高效的回收流。”“在Denovia之外,基于超级酶的回收也已成为一项有前景的创新,能够分解PET塑料,但仍有待证明自己。”
卡内基梅隆大学材料科学与工程教授Michael Bockstaller表示,塑料回收技术是聚合物科学技术领域最广为人知的“重点领域”之一。Bockstaller说,“‘循环塑料工业'的概念最能说明当前研究的长远愿景。实现循环经济的一个关键挑战是回收利用。以下是一些令人振奋的新发展实例”
l 应用机器学习方法,加强对废品流中塑料类型和等级的分类和分离。这有可能大幅降低成本,提高回收产品的质量。
l 塑料“解聚”为各自的(低分子)结构单元的催化方法的进步。这一点非常重要,因为现有的回收方法会导致塑料产品的性能退化,从而逐渐降低其性能。术语“解聚”是指将聚合物“分解”成小的“单体”材料,然后再从中生产出新的聚合物。解聚法有可能实现原料材料的真正循环利用。
l 开发基于生物(如细菌)的方法来降解大容量塑料。
亚利桑那州立大学全球期货实验室高级全球期货科学家Rajesh Buch补充说,塑料的机械回收涉及将可回收塑料粉碎成薄片,利用热量转化为颗粒,然后用颗粒注射模具产品、压制片材或挤出塑料木材等。自20世纪50年代塑料被广泛生产和使用以来,机械技术就已经存在了。
Buch说:“热回收是指燃烧塑料以产生能源,因为塑料是由原油生产的。”。这种技术也被称为热解,可以将塑料转化为气体燃料或液体燃料(通常是柴油)。Buch说,热解的缺点是它会产生有毒排放物(空气和焦炭),必须在排气口清洗或填埋焦炭。
Buch说:“热解的另一个问题是,它在从塑料中提取能量价值方面不是很有效,因为该过程能耗很高——净能量增益使其在经济上不太可行。”。“正在开发的塑料回收最新技术是化学回收,它涉及将塑料分解成其组分聚合物和相关单体,然后将单体重新转化为聚合物。这项技术具有巨大的潜力,但它是非常资本密集型的,尚未被证明具有商业可行性。”
Spina表示,为了将塑料回收提升到一个新的水平,收集和分类过程的进步也至关重要。这可能涉及扩大智能垃圾箱的部署,智能垃圾箱使用传感器在收集点更有效地分类和压缩废物,并增强人工智能驱动的系统来分类日益复杂的塑料材料。
“此外,对混合回收方法的进一步研究——结合机械和化学过程——可以为不同类型的塑料提供更全面的解决方案,”Spina说。“市政当局、政府和私营企业之间也需要合作建立标准化的回收系统,以使全球回收更加无缝。”
除了技术方面,为了改善回收利用,Buch说,公众的塑料废物转移行为必须大幅增加(据估计,全球只有约9%的塑料被回收)。为了实现这一目标,Buch建议,回收服务需要广泛提供,市政当局之间的可回收废物协议需要更加一致,消费后可回收(PCR)塑料的终端市场需要更广泛地提供。
Buch说:“今天,机械回收成颗粒和将颗粒转化为产品在全国范围内都是有限的,因为这些设施也是资本密集型的,需要大量的材料来加工才能盈利,这就需要从大的地理区域获取这些材料”。“最后,回收颗粒的商品价值几乎与原始颗粒相同,这完全抑制了产品制造商将PCR添加到混合物中。然而,随着越来越多的成品制造商的首席执行官承诺使用P CR制造产品,这种情况正在发生变化。
塑料回收利用最大的挑战之一是塑料废物流本身的复杂性。正如Spina指出的那样,塑料的成分各不相同,通常含有添加剂,使回收变得困难。
Spina说:“为了解决这个问题,我们需要更标准化的塑料和改进的预处理技术,以处理混合或污染的流。”。“公众意识和教育也发挥着至关重要的作用——鼓励消费者正确处理废物有助于减少污染。此外,需要对回收技术进行更多的基础设施投资,以确保跨地区的可扩展性和可及性。”
针对现有塑料回收行业存在的所有这些系统性缺陷,美国亚利桑那州立大学(ASU)的“循环塑料微型工厂”(Circular Plastics Microfactory)是一项开创性的倡议,旨在通过创建一个分散的、分布式的本地化循环微型工厂网络,重塑全球供应链。
Buch说:“微型工厂模式包括塑料废物的整个生命周期——收集、加工、转化和再制造——创造一个可持续的闭环系统,通过创造就业机会来促进当地经济发展”。“与仅处理该生命周期部分的传统回收模式不同,ASU的方法是完全整合和本地化的,这可以显著减少温室气体排放、经济效率低下以及对线性、大量浪费的供应链的依赖。”