科茂魏思凯：化学循环将成为未来塑料包装绿色循环转型的主流解决方案
发表于：
2022年6月14日
近日，科茂化学回收研究院魏思凯老师在传声有解举办的有解创新Plus主题为“多样化回收方案助力包装可持续发展——带你走进包装界的‘绿色革命’”的线上论坛上，做了“低碳可持续时代塑料包装化学循环方案”的主题分享。绿色塑料包装是近年来大家都热切讨论的问题，随着全球对低碳发展、循环经济、绿色包装的倡导以及消费者环保意识的不断增强，快销品、电商领域的包装产业浪潮越来越推向绿色化、低碳化、循环化和可持续。
近年来，多个国家和地区制定了一系治理塑料污染、助力促进塑料循环的政策和战略。欧盟在这方面一直处于世界前沿，2018年出台了《循环经济中的欧洲塑料战略》，呼吁各个利益方自愿承诺，确保到2025年欧盟市场的新产品中含有1000万吨的再生塑料；出台的《包装和包装废弃物指令》，确保到2025年至少有50%的塑料包装被回收。除此之外，欧洲也出台了很多推动PCR塑料包装的税法，《英国塑料包装税》于4月1日起开始实施，对少于30%再生塑料的包装征收每吨200英镑的税款，应用PCR包装可以少交税，很大程度上给予了PCR塑料更大的市场空间。
根据麦克阿瑟基金会《新塑料经济全球承诺2021进展报告》，全球领先的品牌企业承诺，到2025年，塑料包装中要含有5%-50%不等的PCR组分，平均PCR组分占比30%左右。这个全球承诺的签署使塑料循环经济从之前可做不可做的理念变成了现在企业可持续发展部门、产品部门和包装部门的绩效指标，推动了PCR塑料市场需求的急剧增加。
02｜可持续转型：包装企业作为品牌企业的供应商，全球顶尖的包装企业也做出了相应的承诺，到2025年使用10%-20%不等的PCR的组分。
03｜可持续转型：化工企业作为包装和品牌企业的上游，排名靠前的四十多家跨国化工巨头建立了“终结塑料废弃物联盟（AEPW）”，承诺终结环境中的塑料垃圾以及为客户提供PCR材料。利安德巴塞尔承诺到2030年每年提供两百万吨的循环和可再生基的聚合物；壳牌承诺到2025年每年使用100万吨塑料垃圾作为原料；到2030年，包装中的再生塑料用量增加到30%。
贰►化学回收技术发展方向：彻底的化学回收—废塑料制双烯苯单体
化学回收是将塑料废弃物经过一系列的化学反应后重新生成塑料和其他有价值的化学品的过程，在处理受污染且混合的塑料垃圾，尤其是塑料包装方面拥有非常大的优势。此外，由于化学回收的PCR塑料的品质和原生塑料是完全一致的，可用于食品，因此化学回收成为了近两年来全球关注的话题。化学回收大概经历了以下几个发展阶段：
这是化学回收最原始的阶段，由于安全性较差且质量比较低，已经被淘汰。
釜式（回转窑）热裂解，通过间歇性反应可处理橡胶和轻度混合塑料，产出重油和蜡。单条生产线每日可处理0~3吨级。但由于产品质量差、环保达标难、安全保障弱等原因，国内发展受到限制，目前少量装备销往非洲地区，国内危废或污泥热解领域有一定应用等。
03｜第2代化学回收第二代技术在两个方向上拓展了第一代技术，一是在热解基础上将装置逐渐从间歇式拓展向连续式，二是在间歇式生产基础上提升催化深度。
因为原料进料效率低，换热效率不高、催化深度不足等，难以实现较好的经济性和产品品质。
（1）管式热裂解
裂解釜呈现管状形态，连续性螺旋式推进物料前进同时发生反应，可处理橡胶和轻度混合塑料，缺乏有效催化剂，废塑料无序裂解、无序重组，易结焦，产出少量轻油、大量重油和蜡。单条生产线每日可处理5~10吨级废橡胶或废塑料。
（2）溶剂热裂解（共混裂解法）
连续性反应，用有机溶剂（如重油）加热融化塑料并进行裂解，可处理轻度混合塑料，缺乏有效催化剂，反应深度不够，产出少量轻油、大量重油和蜡。单条生产线每日可处理5~10吨级废塑料。
（3）超临界水热裂解
在高温高压下，超临界水作为溶剂和热载体，同时起到微催化作用，可处理重度混合塑料，反应不连续，产出少量轻油、大量重油和蜡。单条生产线每日可处理5~10吨级废塑料。
（4）釜式催化裂解
在釜式热裂解装置基础上加入有效催化剂，催化深度得到提升，可处理中度混合塑料，但反应不连续，有限的热交换和进料效率限制了产能放大，产物中仍有一定量的重组分。单条生产线每日可处理0~3吨级废塑料。
04｜第3代化学回收
管式催化裂解催化重组技术，由于高效催化剂以及连续性进料、连续反应装置的突破，热交换效率和反应深度提升，可处理重度混合塑料，液态产品收率高，可实现完全轻组分化。单条生产线每日可处理10-30吨级。
技术经济性在这一代实现突破。两座4万吨/年采用科茂环境该技术的工厂正在建设中。
05｜第4代化学回收
内热催化裂解催化重组技术，在与第三代相同化学原理的基础上，在大规模预处理、大规模进料和高效换热方式上实现工艺和装置突破，由外加热转向内加热，反应效率提升，能够处理重度混合塑料，产出轻油。单条生产线日处理量可达百吨级。
06｜第5代化学回收
高选择性催化裂解烯烃重组，通过催化裂解为不饱和烃类，再进行烯烃重组，可处理重度混合塑料，直接产出丙烯、低碳烷烃及BTX单体。目前科茂环境采用该技术的数十万吨级处理量工厂正在建设中，该工厂系目前全球首个以彻底的化学循环（Absolute Chemical Recycling）为目标的工厂。
总结化学循环的技术发展，产物由重油到蜡再到轻油过渡，最终发展到了双烯苯；产品从主要适用于做燃料，到越来越多的组分适合做材料。同时，随着设备和工业的提升，单条线的处理能力也从几吨到几十吨再到数百吨，体量也越来越大。
化学循环技术因为可以代替焚烧处理废旧塑料，将碳固化到产品中而不是释放到大气中，能够大量减少碳排放。根据几个化工巨头和一些化工企业做的报告，可以看到化学回收相较于焚烧能够减少50%，也就是两吨左右的碳排放。
物理回收的产业链物理回收的产业链是品牌商和零售商把产品卖给个人和企业，消费者产生垃圾，环卫企业收集垃圾，将比较干净单一的废塑料做物理回收，得到降级的PCR再回到市场中，由此完成塑料的循环。
聚烯烃塑料化学循环产业链
聚烯烃类的废旧塑料通过化学回收产生塑料油或是单体，进一步产出原生质量的PCR、PP、PE、PET和化纤单体，进而做成可用于食品和医药等高价值领域的包装物或高品质织物，从而回到品牌商和零售商，完成塑料的循环。现有化工企业还少有专门处理塑料油的装置，需与原油或石脑油混合后加工，通过认证以Mass balance的方法来确保可追溯性。
PET、废纺织品和尼龙的化学循环
通过解聚的方式回收PET和尼龙的单体，通过化纤企业制成原生质量的PCR PET和化纤，经过包装企业或纺织服装业进入市场。
02｜树脂产业链
未来几年内，化学回收的树脂主要的生产者还是现有的化工企业，原料还是原油、石脑油。同时也会有中小型的化学回收工厂（数万吨级）向化工厂提供塑料油，通过认证的方法保证PCR树脂可追溯性。
案例一：SABIC、联合利华、plastic energy联合推出梦龙冰淇淋雪糕桶
这是世界上第一个上市的食品级塑料化学循环的案例，plastic energy用化学回收的方法做出塑料油，SABIC把塑料油做成PCR PP，联合利华再把它做成梦龙的雪糕桶。虽然体量不是很大，但是具有划时代的意义。
案例二：lyondelbasell、欧舒丹和plastic energy推出的化妆品
化学循环化纤产业链：一条为化学回收工厂将废塑料制成塑料油或双烯苯，通过石化工厂制成PET和化纤的单体，再制成瓶片、薄膜和纤维；另一条为PET瓶、废纺织品和尼龙通过解聚法制成单体，再聚合后制成瓶片、薄膜和纤维。格外强调的是，聚烯烃基废塑料也可通过制PCR乙烯、苯再进一步制PET单体，最终产出原生品质的PCR PET，避免了瓶到瓶原料成本过高的问题，是一个潜力很大的方向。未来方案：100%PCR可乐瓶
魏思凯提到，未来很有可能还有这样一个方案，也即瓶子的瓶身是PET，盖子是PP，标签是PE，都可以通过化学回收的方式实现100%的PCR。
上图是化学回收的主要参与企业，随着政策的打开，未来很有可能中国会成为化学回收技术的输出国。05｜化学循环原料来源
场景一：环卫固废+废塑料化学回收工厂
环卫通过大型的垃圾分选装置，在干垃圾、湿垃圾、混合垃圾等分选场中选出低值的废塑料，通过化学回收做成塑料油，剩下的垃圾通过焚烧和填埋来处理。场景二：垃圾焚烧+废塑料化学回收
第二种场景是在焚烧前将垃圾经过分选设备，分选出其中的低值废塑料，进入化学回收装置，剩余垃圾进入焚烧设备。欧洲的焚烧厂已呈现这样的趋势。这样不仅可以很好地实现垃圾减量化和资源化，还可以提升垃圾焚烧厂的利润，实现垃圾处置碳减排，让垃圾焚烧厂拥有更强的垃圾吸纳能力。
废塑料的充分资源化有潜力使城市垃圾焚烧减碳25%-40%。
场景三：农业/工业/危废废塑料+化学回收工厂
其他应用场景，比如农膜、农药包装、造纸厂尾渣、医疗废塑料等，许多难以进行物理回收的废塑料，也是化学回收很好的原料。
肆►废塑料化学循环：低碳时代材料行业下一条增长曲线
01｜废塑料化学循环市场规模
经科茂化学回收研究院测算，增量而言，我国每年新增塑料垃圾总量已达7000万吨左右，其中约50%左右可以通过化学回收处置，即3000-4000万吨。存量而言，我国垃圾填埋场陈腐垃圾中的废塑料在5亿吨左右，因为混杂度高、品质差，化学回收可能是最好的解决方案。
按照发展水平和人口数量计算，全球废塑料体量大约为中国的5-6倍，即全球每年新增2亿吨低值废塑料，垃圾填埋场陈腐垃圾中的废塑料约有30亿吨，除焚烧外，化学回收处理应该是最好的路径。
根据麦肯锡的研究报告，预计到2030年，全球废塑料约有50%会被回收，其中三分之一是化学回收。
根据麦肯锡研究报告，预计到2030年，废塑料回收率有望到50%，化学回收占比17%（现在几乎忽略不计）。化学回收会成为材料行业新的增长点，未来十年的投资规模有可能超过400亿美元，而且最大的市场就在中国。02｜低碳可持续时代材料行业下一条增长曲线
（1）化学循环将成为碳中和时代的重要技术
废塑料化学循环技术可代替焚烧处理塑料废弃物，将碳固化在产品中，而不是释放到大气中，从而大幅减少碳排放。国际化工巨头和化学回收企业LCA报告显示，废塑料化学回收相对于焚烧处置塑料废弃物可减少碳排放50%-60%，即处置1吨废塑料可减少碳排放2吨以上。
用化学循环处理全世界每年2亿吨左右新增低值塑料垃圾，可减碳约4亿吨；若在未来20年内，用化学回收处理全世界填埋场陈腐垃圾中的废塑料，每年可减碳约3亿吨。
化学回收理想的减碳效应在每年7亿吨以上，超过全球190多个国家的年碳排放量。
（2）化学回收可能是石化和材料行业未来最大的利润增长点之一
根据麦肯锡预测，未来10年，塑料回收有可能为石化行业贡献三分之二利润增长，其中化学循环占比约40%。预计到2050年，近60%的塑料使用回收塑料作为原材料，化学回收对石化行业的贡献可能超过50%。麦肯锡预计到2030年，化学循环的投资规模有望超过400亿美元。
科茂化学回收研究院预测，化学循环全球投资规模可能会达到500-1000亿美元。
03 | 全球最大的废塑料化学循环市场在中国
科茂化学回收研究院认为，中国会成为全球最大的废塑料化学循环市场，有以下几方面原因：
1.中国14亿人口，大城市多，人口密集度高，拥有全球最大的塑料垃圾体量和集中度；2.随着中国垃圾分类、无废城市、循环经济、越来越明确的垃圾资源化目标等政策施行，过去不被分离出来的塑料垃圾逐渐可以更低成本、更高效率地从垃圾中分离出来；
3.如果塑料垃圾被大量分离出来，因其混合性和受污染，化学回收将成为塑料垃圾减量化、无害化、资源化的绕不开的解决方案；
4.中国的化学回收企业已经过10余年技术积累，具备大规模快速发展的基础。
中国前瞻性企业对化学循环进行战略性投入，再加上政策的保驾护航，可能会推动中国成为全球化学循环PCR材料的最大生产国和出口国。
1.低碳可持续时代，食品级PCR塑料包装需求猛增，2025年将达到千万吨级；2.化学循环PCR塑料可用于食品接触，减碳效益卓越，会成为未来塑料包装绿色循环的主流解决方案；
3.经过十余年技术积累，中国废塑料化学循环技术领先世界，第三代技术领先2-3年，第五代技术领先5-7年；
4.废塑料化学循环模式已趋明晰，原料来源渠道丰富，市场规模万亿级别，投资潜力巨大，最大市场在中国。
本文由「
有解塑料观察 」 原创或整理后发布，欢迎分享和转发。
原文地址：
https://plastics.youjie.online/p/8247.html 发布于
2022年6月14日
