周传斌:塑料垃圾梯次利用与降碳减污效益分析
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2025年02月07日 09:17:22
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作者:刘彤整理

2024年12月20日,“2024(第十八届)固废战略论坛”上,中国科学院生态环境研究中心研究员周传斌,以“塑料垃圾梯次利用与降碳减污效益分析”为题做了分享。       周传斌表示,塑料污染治理全球化趋势下,国际竞争激烈,我们需要抢占先机,积极参与国际合作与交流。东南亚地区(印度、柬埔寨、越南、印尼等)作为全球塑料污染治理的热点区域/海域,欧洲企业已响应市场需求行动起来,我国企业也应积极创新升级垃圾清理和分选装备,进入海外河海塑料污染治理市场。

2024年12月20日,“2024(第十八届)固废战略论坛”上,中国科学院生态环境研究中心研究员周传斌,以“塑料垃圾梯次利用与降碳减污效益分析”为题做了分享。


     

周传斌表示,塑料污染治理全球化趋势下,国际竞争激烈,我们需要抢占先机,积极参与国际合作与交流。东南亚地区(印度、柬埔寨、越南、印尼等)作为全球塑料污染治理的热点区域/海域,欧洲企业已响应市场需求行动起来,我国企业也应积极创新升级垃圾清理和分选装备,进入海外河海塑料污染治理市场。      

2024年12月20日,“2024(第十八届)固废战略论坛”上,中国科学院生态环境研究中心研究员周传斌,以“塑料垃圾梯次利用与降碳减污效益分析”为题做了分享。  

周传斌表示,塑料污染治理全球化趋势下,国际竞争激烈,我们需要抢占先机,积极参与国际合作与交流。东南亚地区(印度、柬埔寨、越南、印尼等)作为全球塑料污染治理的热点区域/海域,欧洲企业已响应市场需求行动起来,我国企业也应积极创新升级垃圾清理和分选装备,进入海外河海塑料污染治理市场。

周传斌

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塑料污染治理的新趋势      
     

     

近两年,塑料污染受到越来越多的关注。根据世行统计,全球塑料垃圾产生量已达到2.4亿吨。联合国环境署指出,塑料垃圾已经对生态环境造成了不可逆转的影响,尤其是海洋和土壤中的微塑料污染问题日益严重。

2024年11月25日至12月1日,在韩国釜山召开的“塑料条约”政府间谈判委员会第五届会议(INC-5)上,来自全球2300名代表针对未来是否要达成全球一致性、具有法律约束效应的终止塑料污染决议展开了激烈的讨论,但未达成共识。会议的主要矛盾在于塑料材料是否减产,不过各国就塑料垃圾面向更可持续的管理方面已达成基本共识。  

塑料垃圾与碳排放存在密切联系,其来源于化石、石油等物质,利用和转化过程与碳排放紧密相关。因此,塑料垃圾处理行业需要更加清晰地核算碳排放,并关注其对全球碳循环的影响。  

周传斌引用一篇发表于《Science》的论文指出,塑料垃圾对全球碳循环的影响,需关注垃圾热转化(如焚烧)释放的化石碳、填埋场储存的潜在化石碳资源以及环境中(如河流、海洋、土壤)塑料垃圾的遗漏量三个重点议题。我国2022年印发的《减污降碳协同增效实施方案》中也强调,固体废弃物资源化是降碳减污领域最重要的一环。

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塑料垃圾梯次利用的关键问题      

     

在塑料垃圾的回收利用过程中,人们常常将塑料分为高值塑料和低值塑料。在全球范围内,塑料垃圾的回收利用情况根据回收难度和回收率有所差异。周传斌表示,可以根据塑料类型和回收难易程度将其划分为几个不同的类别,PET和HDPE材质容易回收,LDPE和PP材质较易回收,PS材质则难回收,PVC和其他杂塑很难回收。

然而,从原生价值上来看,各类塑料材料的价格差异并不显著,甚至有些低值塑料(如纯PP和HDPE材料)的价格反而更高。因此,需要重新认识塑料垃圾作为资源化产品的价值。

周传斌表示,塑料垃圾梯次利用包括以下关键问题:  

问题一:塑料垃圾回收的“信息熵”  

以薯片包装为例,它是由PET12/Al7/LDPE的三层不同材质组合而成,其多层复杂结构增加回收难度。因此要用塑料垃圾回收的“信息熵”去衡量原料包括材料、颜色、杂质等因素的差异,为回收价值评估提供依据。  

问题二:塑料垃圾的分选与清洁  

为解决塑料垃圾回收的复杂性,塑料垃圾的分选与清洁成为关键环节。分选方面,基于风选轻质筛上物的物理分选,主要包括人工和机器视觉+机器手臂两种分选方式;清洁方面,通过高效的清洗剂和预处理,将塑料杂质含量清洁到一定程度以下,从而使其能够生产更高值的产品。  

问题三:塑料垃圾降级、平级与升级回收  

塑料垃圾回收分为降级回收、平级回收和升级回收三种类型。降级回收是指回收后的塑料材料价值低于原生材料价值;平级回收则是指回收后的塑料材料价值与原生材料相当;而升级回收则是指通过解聚、重新聚合等技术手段,将低价值的塑料垃圾转化为高纯度、高材质的产品。然而,目前升级回收技术还停留在研究层面,尚未实现大规模生产。  

问题四:塑料垃圾处理利用的减污降碳协同  

在回收塑料垃圾的过程中,会遇到水耗与能耗的相关问题,以及大气污染物和水污染物的排放问题。  

在塑料垃圾资源化利用上需要关注以下三点:1、直接的碳排放,如塑料垃圾的化石碳转变成热能等的直接碳排放;2、隐藏的碳排放,如材料使用过程中产生的隐含碳排放,需计入碳足迹;3、直接的污染排放,如排碳或减碳过程中直接产生的污染物的排放。  

周传斌以泰国曼谷湄南河畔寺庙的塑料垃圾项目和广西生活垃圾填埋场修复治理案例,介绍了有关塑料垃圾梯次利用的实践。  

泰国曼谷寺庙塑料垃圾零废弃案例  

该项目作为联合国环境署的项目,巧妙的将寺庙与周边社区实现有机融合。周传斌感慨,这是他所见过最完整、最能体现梯次利用的项目之一。  

社区内塑料垃圾年产量约120吨,塑料垃圾主要来自河道清捞的泡沫塑料和薄膜PE塑料,社区零食包装收集容器收集的利乐包及零食包,以及社区收集的PET和PP包装瓶。  

该项目通过塑料垃圾梯级利用,将河道清捞出的泡沫塑料作为建材粘合剂,同沙、水泥混合制砖材,将社区零食包装收集容器收集的利乐包及零食包作为联合材料,同水泥混合制砖材,实现建筑化利用;将PET瓶熔融拉丝制纤维材料制作纺织品;以及零食包装和利乐包通过热解气化处理回收热能和铝,最终实现了塑料垃圾零废弃。  

广西生活垃圾填埋场修复治理案例  

在生活垃圾填埋场修复治理中,挖出的塑料如何处理是一个难题,目前主要采用焚烧方式,但回收能源的利用效率不高。周传斌课题组与企业合作,尝试对传统认为需要降级或焚烧处理的垃圾进行更高级别的回收利用。  

填埋场挖出的塑料主要是PE薄膜塑料,是否可以通过热解处理制油、制气?周传斌团队在广西建立了一条50吨/天的分选塑料生产线,并进行了初步探索。  

周传斌介绍,该项目目前产出的热解油产率为23.72%,热解气产率为10.80%,炭黑产率为31.64%。后续在工艺线上,需要着重优化用少水低水的清洗手段,实现开挖垃圾的清洗,以及进一步优化提高产油产气效率并减少能耗和其他消耗。

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塑料垃圾资源化的降碳减污效益      
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通过对近三年收集整理的塑料垃圾资源化项目资料,周传斌基于生命周期的评价框架(LCA),对塑料垃圾资源化的降碳减污效益进行了评估,构建碳排放核算模型。

周传斌表示,在分析过程中采用了降级技术,重点研究了化学回收、物理回收、末端处理处置三类主要技术路线,做了13个城市塑料垃圾处理利用项目的案例分析。
 

研究发现,所有案例中塑料垃圾的全生命周期碳排放都是负的,说明化学回收的材料都能够产生抵扣碳排放的效果。同时,不同塑料类型和回收技术的碳减排效果也存在差异,制纤维技术在几乎所有环境影响方面都表现最好,制片材紧随其后,然后是造粒和热解。

通过研究塑料垃圾资源化技术的碳足迹与直接污染物排放协同关系发现,ET片材利用的碳减排-大气/水污染物排放协同度高,PET纤维利用、热解的碳-水污染物排放协同度高,塑料的再生利用行业在减碳的同时可能会排放更多的污染物。这些污染物排放与加热、清洗等过程有紧密关系。因此,在推动塑料垃圾资源化利用的过程中需要关注减污降碳的协同效益。  

周传斌团队将核算结果放到中国全国水平上评估后发现,塑料垃圾资源化利用行业总的碳减排量在两千万吨左右,对国家碳减排贡献显著。同时,塑料垃圾资源化利用的减碳经济指标也较为优越,每吨二氧化碳的减排成本在31元到257元之间。

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塑料污染治理行业展望      
     

     

目前 ,塑料污染治理已经成为全球的议题。

展望未来,周传斌表示,塑料污染治理全球化趋势下,国际竞争激烈,我们需要抢占先机,积极参与国际合作与交流。东南亚地区(印度、柬埔寨、越南、印尼等)作为全球塑料污染治理的热点区域/海域,欧洲企业已响应市场需求行动起来,我国企业也应积极创新升级垃圾清理和分选装备,进入海外河海塑料污染清理市场。  

高值塑料(PET/PP/PE平级)方面,需继续技术创新,产生规模化的更高值的产品,并形成区域中心,如福州覆盖周边地区的回收模式。低值塑料(食品软塑、外卖PP)方面,推行平级回收,末端处理处置设施向前端延伸,实现回收端与处理端的有机整合与深度闭环。  

周传斌强调,塑料垃圾的技术创新和处理的实现还需要与减污-降碳这一国家的核心考核指标紧密联系起来。需进一步摸清塑料垃圾碳减排家底,主动对接碳市场并申报相关方法学,将塑料垃圾资源化利用行业更好地融入到碳交易市场中去。同时,还需加强清洗预处理和整个工艺节能等方面的基础创新研究,为实现塑料垃圾的高效利用和降碳减排目标提供有力支撑。  

塑料污染治理任重道远,需要行业共同努力。

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yj蓝天
2025年02月07日 20:20:49
2楼

资料不错,学习了,谢谢楼主分享

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