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七問:消除塑料污染和廢棄塑料資源化利用是國際國內高度關注和正在實施行動的重要內容嗎?
黨的二十大指出,中國式現代化是人與自然和諧共生的現代化。并特別強調推動經濟社會發展綠色化、低碳化是實現高質量發展的關鍵環節。實施全面節約戰略,推進各類資源節約集約利用,加快構建廢棄物循環利用體系。
消除塑料污染確實受到國際社會的普遍關注。實際這也是塑料行業當務之急和塑料工業創新發展面臨的嚴峻挑戰。塑料自誕生百年來共生產了約90億噸,由于使用不當和使用后的廢棄塑料大量增加,對生態環境造成嚴重污染,尤其是對海洋生態造成的污染日益嚴峻,已引起國際社會的普遍關注。
據經合組織2022年發布的《全球塑料展望:經濟驅動、環境影響和政策選擇》報告,2000~2019年的20年,全球塑料從2.34億噸/年增加到4.6億噸/年,增幅96.6%;塑料垃圾則從1.56億噸/年增加到3.53億噸/年,增幅高達126.3%;2019年全球約3.5億噸廢塑料中只有9%被再次利用,19%被焚燒、約50%被填埋、22%被丟棄。所以消除塑料污染的呼聲和行動越來越被重視。
2022年1月,歐盟更新了《包裝和包裝廢棄物指令》,要求到2030年歐盟市場上所有塑料包裝中要含有不低于30%的回收塑料,到2040年提高到65%。2021年11月,美國環境保護局發布2030年廢塑料回收利用率達到50%。澳大利亞《國家塑料計劃2021》中明確,2025年塑料包裝的再生塑料含量應達到20%。加拿大謀劃到2030年某些塑料包裝中再生塑料的比例要達到50%。我國于2020年初,國家發改委和生態環境部發布《關于進一步加強塑料污染治理的意見》,對規范塑料廢棄物回收利用以及“十四五”期間分階段目標和具體措施都提出了明確要求。
去年召開的第五屆聯合國環境大會上,與會國一致同意以“保護環境和人類健康不受塑料污染,最終消除塑料污染”為目標,從全生命周期的角度,促進塑料可持續設計與無害化處理。今年9月4日聯合國出臺的《塑料條約零號草案》,這個《草案》涵蓋了塑料的生產、產品設計、廢棄物管理全生命周期,將直接決定塑料污染公約的具體細節和走向,為今年11月份在內羅畢舉辦的第三輪政府間談判提供了指導和支持。包括中國政府在內的世界各主要國家和社會組織、大型企業等都在認真研究,中國石化聯合會也與世界同行一道積極以科學的、客觀公正的和實事求是的研究應對之策。當然,近幾年來以多家跨國公司為主發起成立的“終結廢棄塑料污染聯盟AEPW”,也為消除廢棄塑料污染提出過很多思路、方案和措施,做了大量卓有成效的工作。
八問:塑料循環利用有哪些重要途徑?對廢棄塑料的資源化利用有政策要求嗎?
廢棄塑料資源化循環利用分物理循環和化學循環。物理循環利用是廢棄塑料資源化梯級再利用的現實路徑,很多單位、科學家和科技創新人員都在加大創新力度,探索和創新廢棄塑料物理循環再利用的方法和方案。瞿金平院士就利用創新的專用設備和加工技術,實現了廢棄塑料不用分揀、處理干凈以后直接加工,實現資源化再利用。巴斯夫研發成功一種塑料添加劑,可用于回收后物理再循環的塑料中,其機械性能明顯提升,使用壽命延長,用于回收的聚乙烯、聚丙烯塑料中,也循環用于汽車、包裝、農膜等領域,目前已應用于歐洲、美洲、中東、亞洲等區域。
廢棄塑料的化學循環資源化再利用,是當前國內外高度重視的創新內容。因為化學循環可以實現廢棄塑料的高價值化再利用,很多跨國公司和國內企業也都取得了重要的階段性成果。有的是將廢棄塑料用解聚或分解的方法,還原為單體、再次聚合實現化學循環。據我了解,最早的杜邦,近年的亨斯邁、中石化石科院等都已掌握“甲醇分解技術”將廢聚酯(PET)飲料瓶、分解成對苯二甲酸甲酯和乙二醇單體,然后重新合成新的PET樹脂,實現了閉環化學循環。也有的是將廢棄塑料氣化為合成氣或者熱解為油品,再合成化學品及其聚合物。如巴斯夫正在研發的熱化學裂解工藝,把廢塑料熱裂解為油品或合成氣,熱裂解獲得的油品在路德維希港一體化基地替代化石原料,經裂解獲得的烯烴進一步生產各種化學品或聚合物。其品質達到食品級,用于奶酪包裝、透明冰箱組件、保溫隔熱材料,以及奔馳汽車的車門把手。
此外,伊士曼通過聚酯再生技術實現一系列聚酯塑料廢棄物的化學回收,與傳統工藝相比可減少20%-30%的溫室氣體排放。日本神鋼環境利用流化床氣化爐,把低純度、不易循環利用的廢舊塑料氣化,獲得的合成氣制取甲醇,該項目計劃2023年9月開始運營,這種方法每處理6萬噸廢塑料,可綜合減少10萬噸二氧化碳排放。中石化石科院、航天科工等也都取得了塑料循環利用的階段性成果。
對塑料循環利用的政策要求。前面談到了歐盟、美國、加拿大等發達國家和地區對回收塑料的循環利用都提出了添加比例的目標要求。我國《關于進一步加強塑料污染治理的意見》也對規范塑料廢棄物回收利用提出了要求。特別是國務院印發的《2030年前碳達峰行動方案》在“循環經濟助力降碳行動”部分,強調“到2025年,廢鋼鐵、廢紙、廢塑料、廢橡膠等9種主要再生資源循環利用量達到4.5億噸,到2030年達到5.1億噸。”“加強塑料污染全鏈條治理”等明確的目標和要求。加大廢棄塑料的循環利用量,就減少了化石資源的消耗量,不僅降低人類對石油天然氣煤炭等化石資源的依賴,而且也減少了溫室氣體二氧化碳的排放。
實際上,我們一定要強化對廢棄塑料的資源化利用的認識,這是解決塑料污染現實而重要的途徑!塑料的物理梯級循環利用是目前相對適用的路徑。化學循環是實現廢塑料高價值資源化利用的重要方法,這也是當前化學家和化學工程師們聚焦攻關的重要課題。廢棄塑料的化學循環資源化再利用從技術的角度看不是難題,因為化學反應大多都是可逆的:能合成就能分解、能聚合就能解聚!化學家自己聚合反應得到的高分子聚合物,是一定能夠通過解聚(或裂解)反應使之分解,這就是化學反應的基本原理,也是化學家們的專長,技術上不存在障礙。目前最大的障礙是經濟上的,是成本和價格問題,是企業的運營成本和再生后的塑料價格高于還是低于原生塑料的價格?即經濟競爭力問題。
我認為今天看起來日益嚴峻的廢棄塑料污染問題終會被解決的,可僅僅有技術方案是不夠的,還需要政策的推動與支持、經濟競爭力以及人們的共識和全球的行動。
九問:合成材料對“碳達峰碳中和”有什么貢獻?
合成材料對人類社會“碳達峰碳中和”有著重要貢獻。自塑料誕生100多年來,在眾多應用領域實現了以塑代鋼、以塑代木等,對節約能耗和保護生態環境都做出了重要貢獻。例如合成纖維不僅改善和大大豐富了人們的日常生活,而且為保護耕地做出了重要貢獻;再如改性塑料、高性能復合材料在世界汽車工業、航空工業的大量應用,推動汽車和飛機實現輕量化,對全社會節能降耗都有重要貢獻。通過合成材料的應用以節能降耗和減碳降碳的案例不勝枚舉。
以二氧化碳為原料合成高分子材料的創新,是全球高度重視、都在研發和技術攻關的一個熱點,國內多位科學家和不少研發機構都積累了很多階段性成果和寶貴的經驗。一條路線是二氧化碳與氫合成甲醇、經C?化工的路線,甲醇制烯烴到合成材料;另一條路線是以二氧化碳為原料直接合成高分子材料。
美國的Twelve公司已經實現了二氧化碳和水制得聚丙烯,其聚丙烯的功效和性能與石腦油聚丙烯一樣,已與奔馳合作生產出世界上第一個以二氧化碳為原料的汽車零件,并且已與汽車、家居、服裝等多個產品,以及寶潔和美國航空航天局達成合作。巴斯夫以二氧化碳為原料與乙烯合成了丙烯酸,進而生產出高吸水性樹脂用于嬰兒和老年用品。日本制鐵利用煉鐵高爐或電爐排放的二氧化碳與二元醇反應合成了聚碳酸酯二醇,作為下游聚氨酯的原料,這一創新不僅減少了二氧化碳排放,而且代替了以一氧化碳和光氣為原料先制得碳酸二甲酯、再與二元醇反應制取聚碳酸酯二醇的傳統工藝,消除了危險性極高的光氣法傳統工藝,預計2030年實用化。以二氧化碳為原料經生物催化制取丁二酸,獲得了生物可降解材料PBS的原料,已取得實驗室研究成果。
以上創新都是以二氧化碳為原料合成新的材料,以二氧化碳為原料合成有機化學品的創新,也得到同等重視,也在同步加快。這些創新成果大規模工業化推廣以后將直接減少二氧化碳排放。二氧化碳資源化利用綠色化學的創新正在穩步取得進展和突破,再過15年左右必將為碳中和做出重要貢獻。
創新無止境,材料科學的發展無止境。高分子材料自誕生以來為人類文明和社會進步做出了重要貢獻,未來將繼續為推動技術革命和產業變革作出新的貢獻!今天看起來因高分子材料使用過程中造成的問題,一定會隨著創新與技術的進步得到妥善解決,人類的未來一定會更加美好!
來源: 石油和化工園區