Ожидается, что к 2050 году производство пластика удвоится. Точно так же выбросы, связанные с пластиком, вероятно, удвоятся к 2060 году. С учетом того, что ежегодный объем отходов пластика, вероятно, увеличится в три раза к 2060 году, переработка отходов пластика столкнется с чрезвычайно сложными задачами. По мере того как увеличение количества отходов пластика усугубляет экологическое загрязнение, технологии переработки будут играть все более важную роль в сдерживании пластикового загрязнения.

В настоящее время для обработки обычных пластиковых отходов используются физическое и химическое переработки. Физическая переработка включает механическое измельчение, сортировку, магнитную сепарацию и гравитационную сортировку, с помощью которых разделяются компоненты пластиковых отходов. Это энергосберегающая и широко применяемая технология, предназначенная для переработки PET и HDPE. Однако она сталкивается с серьезными ограничениями при переработке других типов пластика (например, деградация PVC и PP, а LDPE часто повреждает машины). Кроме того, в процессе физической переработки не удаляются чернила, красители или добавки, в результате чего получаемый переработанный пластик является нечистым. Нечистый переработанный пластик имеет низкую рыночную стоимость, поскольку его применение часто сильно ограничено.

Химическая переработка представляет собой серию физико-химических процессов, направленных на извлечение мономеров или полимеров из пластиковых отходов, и обещает преодолеть проблему низкой эффективности процессов физической переработки. За последние пять лет рынок химической переработки значительно вырос, решив некоторые технические недостатки физической переработки, однако в некоторых аспектах всё ещё существуют проблемы. Самыми первыми коммерциализированными методами химической переработки стали пиролиз и деполимеризация, которые позволяют разложить полимерные цепи на мономеры или более короткие цепи. В будущем эти два метода химической переработки будут иметь свои области применения (пиролиз прекрасно справляется с превращением смешанных пластиков в топливо, а деполимеризация уже заняла лидирующие позиции в переработке PET), но по типам перерабатываемых пластиков и объему переработки они уступают растворяющему растворению — инновационной технологии нового поколения.

【Инновационная технология растворяющего растворения для переработки】

Растворяющее растворение — это уникальный метод физической переработки, который использует смесь растворителей для отделения загрязняющих веществ, таких как красители, клеи или металлы, от пластика, оставляя чистый полимер для повторного использования. В зависимости от целевых продуктов, которые растворитель отделяет в процессе, существует два основных подхода:

1、Растворяющее разделение: использование растворителя для растворения клеящих веществ между полимером и металлом (многослойные пластики, солнечные панели, аккумуляторные корпуса, автомобильные панели, алюминиевая упаковка). Растворяющее разделение — это первая коммерчески эффективная технология переработки многослойной упаковки, которая обычно позволяет перерабатывать все компоненты пластика. Её разнообразные области применения также способствуют улучшению физической переработки отходов, таких как автомобильные или аккумуляторные отходы.

2、Избирательное растворение: использование растворителя для отделения полимера от загрязнителей, красителей и добавок. Эта технология значительно расширяет область применения переработки на все пластиковые отходы, включая текстильные отходы. Инновации в процессе избирательного растворения включают использование сверхкритических жидкостей, которые изменяют характеристики жидкости и газа, значительно повышая эффективность и скорость реакции.

В отличие от пиролиза и деполимеризации, растворяющее растворение позволяет очистить полимер из смеси, не разрушая его на мономеры. На следующем рисунке показаны преимущества технологии растворяющего растворения: благодаря исключению этапа последующей очистки, растворяющее растворение значительно снижает выбросы CO2, энергопотребление и расход воды по сравнению с пиролизом и деполимеризацией. Этот метод минимизирует воздействие на окружающую среду, не уменьшая при этом выход переработанных полимеров, что является его основным преимуществом. По сравнению с пиролизом и деполимеризацией, метод растворяющего растворения увеличивает выход переработанных материалов из всех пластиков примерно на 50% и 26% соответственно.

Производительность различных технологий переработки пластика и их воздействие на окружающую среду.

Несмотря на то, что метод растворяющего растворения не может одновременно работать с несколькими типами пластика, как технология пиролиза, разнообразие растворителей на рынке открывает бесконечные возможности для переработки различных пластиков. В научном сообществе достигнуты значительные успехи в поиске новых сочетаний растворителей и полимеров, в то время как компании, такие как Purecycle и Polystyvert, за последние годы представили процессы переработки для полипропилена и полистирола, продвигая эту технологию к коммерциализации. Метод растворяющего растворения играет важную роль в повышении уровня переработки тех типов пластика, которые традиционные методы переработки часто игнорируют, особенно в транспортной отрасли.

【Фокус на компаниях, использующих метод растворяющего растворения для переработки】

Polystyvert: Использует изопропилбензоловое масло в качестве органического растворителя для переработки полистирола (PS) и акрилонитрил-бутадиен-стиролового сополимера (ABS). Компания решает проблему деградации PS при физической переработке и недостаточного внимания к переработке ABS, используя растворитель с низкой токсичностью и высокой производительностью. Производимый переработанный пластик по сравнению с первичными пластиками снижает выбросы парниковых газов более чем на 90%.

Purecycle: Является одним из крупнейших коммерческих переработчиков с использованием метода растворяющего растворения, применяя технологию сверхкритической растворенной смеси бутана для переработки полипропилена (PP). Purecycle успешно построила свой флагманский завод в штате Огайо, с годовой мощностью переработки до 49 000 тонн переработанных материалов PP.

APK: APK является первым в отрасли коммерческим переработчиком многослойных пластиков и был приобретен компанией LyondellBasell Industries (LYB) в августе этого года. APK использует технологию воздушной сортировки в своем процессе переработки, что позволяет обрабатывать различные типы многослойных пластиков, особенно успешно перерабатывая полиэтилен низкой плотности (LDPE), полипропилен (PP) и полиамид (PA). После столкновения с финансовыми трудностями, связанными с расширением производства, ожидается, что это приобретение LYB откроет для APK новый этап развития.

【Тренды и перспективы метода растворяющего растворения】

С экономической точки зрения, переработка пластика по-прежнему дороже производства первичного пластика. Под воздействием физических и химических методов переработки, полиэтилентерефталат (PET) уже стал конкурентоспособным по цене с первичным PET. Для того чтобы технология растворяющего растворения достигла коммерческой зрелости и ценовой конкурентоспособности в отношении таких долго игнорируемых пластиков, как поливинилхлорид (PVC), полиэтилен низкой плотности (LDPE), полипропилен (PP) и полистирол (PS), она должна подражать успешным примерам переработки PET. Коммерческие переработчики должны наладить партнерские отношения с компаниями в сфере быстрого потребления (FMCG), которые стремятся использовать переработанные материалы (PCR), например, Coca-Cola и Nestlé, которые пробуют химическую переработку PET.

Метод растворяющего растворения — это не просто независимый процесс переработки. Он также может использоваться как предварительный этап физической и химической переработки для пластиков, содержащих загрязнители, такие как красители или клеи. Благодаря предварительному растворению, реакционная способность переработки увеличивается, чистота переработанного пластика повышается, при этом энергозатраты, водозабор и выбросы CO2 уменьшаются. Однако метод растворяющего растворения сталкивается с ключевыми технологическими проблемами, такими как высокая стоимость используемых растворителей и противорастворителей. Обычно эти химические вещества требуют коэффициента повторного использования более 70%, чтобы достичь точки безубыточности. Несмотря на высокие текущие затраты, с развитием технологий в будущем возможно использование гидрофильных растворителей вместо противорастворителей для ускорения инноваций. В качестве дополнения и альтернативы текущим коммерческим методам переработки, метод растворяющего растворения, безусловно, можно считать вторичным поколением передовых технологий переработки пластика.

【Ключевое оборудование, используемое в процессе переработки с использованием растворяющего растворения】

Метод переработки с использованием растворяющего растворения может быть реализован с помощью ряда специализированного оборудования. Ниже приведены некоторые ключевые устройства и их функции:

1、Оборудование для растворения

Двухшнековый экструдер: В технологии растворяющего растворения двухшнековый экструдер является одним из часто используемых устройств. Он эффективно смешивает пластик с растворителем и при определенной температуре и давлении осуществляет растворение пластика. Кроме того, двухшнековый экструдер обладает хорошими способностями к пластификации, гомогенизации и удалению летучих веществ, что способствует последующей очистке и переработке пластика.

Растворительные резервуары: Обычно они имеют большой объем и подходят для пакетной переработки отходов пластика. Эти устройства часто оснащены системой нагрева для контроля температуры растворителя, что ускоряет процесс растворения. В то же время, для обеспечения безопасности эксплуатации, растворительные резервуары или сосуды обычно оснащены устройствами для сброса давления и системы контроля температуры.

2、Оборудование для очистки и переработки

Фильтрационное оборудование: В процессе переработки с использованием растворяющего растворения фильтрационное оборудование используется для удаления примесей и частиц из расплава пластика. С помощью тонкой фильтрации можно обеспечить высокое качество и чистоту переработанного пластика.

Дегазация: Дегазация используется для удаления летучих растворителей и других летучих веществ из расплава пластика. С помощью нагрева и вакуумирования растворитель эффективно отделяется от расплава пластика, что позволяет получить почти чистый пластик.

Компания DODGEN Chemicals, опираясь на богатый опыт применения статических смесителей и высокоэффективных теплообменников, может разработать одно- или многоступенчатые дегазаторы, предназначенные для различных полимеров в зависимости от их характеристик, что позволяет получить чистые пластиковые гранулы и способствовать коммерциализации технологии переработки с использованием растворяющего растворения. Среди её преимуществ:

1）Снижение деградации полимеров, что предотвращает разрушение структуры полимеров из-за высокого сдвигового напряжения.

2）Высокоэффективное теплообменное оборудование предотвращает появление высоких температурных градиентов и локальных температурных эффектов.

3）Низкое содержание остатков, низкие эксплуатационные расходы.

4）Отсутствие движущихся частей, снижение энергопотребления и снижение затрат на обслуживание.