废旧高分子材料的资源化利用技术（四）
2.2.3.1 国外废旧高分子材料回收现状
（1）美国废旧高分子材料回收现状
美国早在20世纪60年代就已展开废旧塑料回收利用的广泛研究。80年代末，美国的废旧塑料回收率近10%，至20世纪末废旧塑料回收率达35%以上，处理方式也发生了转变，焚烧废塑料回收能源增至18%，填埋下降到37%。其中燃烧废塑料利用热能、热分解提取化工原料等方面亦取得了一定成果，如美国EFD公司开发的专利技术可以从混合的废旧塑料中回收清洁的塑料级柴油。
据悉，美国自1990s起已有超过1700家再生企业。为方便塑料的回收，美国塑料工业协会提出利用塑料类型来分类的标签系统“合成树脂识认码”（常译为“塑料编码”）。可回收的塑料容器均会附有一个以三个箭号围绕而成的三角形标签，标签上会表示塑料的类型。可以从下图看出美国重视度，标红色的州已经通过法律，以帮助增加回收塑料的数量，而不是填埋或焚烧。
图2-18 美国废旧塑料回收已经立法的州
在美国，废旧橡胶主要是通过冷冻粉碎技术制备胶粉，据报道，美国境内废旧轮胎存量已减少许多，90%以上的废旧轮胎回收利用，主要用于生产胶粉、再生胶和热能利用。美国橡胶生产商会在报告中显示，美国产生的废轮胎超过90%得到重新利用。据美国《橡胶世界》报道，废轮胎胶粉用来制备体育场和游乐场橡胶地板，是废轮胎回收利用增长最快和用量最大的两种用途。
根据相关报道，美国对于纺织品及聚酯瓶片回收利用率达29%。美国每年产生的废旧纺织品中50%以上被回收处理后作为二手服装捐给了慈善机构，回收利用率约为20%。美国采用慈善机构与集约化现代企业相结合的模式回收和利用废旧纺织品，更显精细化和专业化，废旧纺织品的利用率大大提高。基于这些，美国提出到2037年实现织物垃圾“零填埋（Zero Waste by 2037）”的目标。
（2）欧洲废旧高分子材料回收现状
1994年欧洲包装和包装废物的指令（94/62/EC）开始实施。2000年欧盟有8个国家回收了超过50%的包装用废塑料。此外，部分国家建立全面的家庭用废旧包装的回收系统。其中有12个国家采用绿点（green dot）体系，也就是包装的生产者必须付一定费用给回收者。另外有国家采用立约体系（covenant system），这是指包装的生产者负责回收和处理废旧包装材料。2014年欧盟28国以及挪威、瑞士产生的塑料垃圾中大约有26%的废塑料得以有效循环再生，其中，包装领域占比最大达62%。
2015年欧盟塑料废物组成：包装59％、非包装家庭4％、建筑和拆迁5％、电气和电子设备8％、汽车5％、农业5％、其他14％。意大利是目前欧洲回收利用废旧塑料工作做得最好的国家。意大利的废旧塑料约占城市固体废旧物的4%，其回收率可达28%。意大利还研制出从城市固体垃圾中分离废旧塑料的机械装置。
欧洲国家的废旧轮胎等橡胶制品也主要是制备胶粉，利用胶粉生产各种橡胶制品，如鞋底、垫片、地砖、黏合剂、电气绝缘件、运输带、防水建材、农用节水渗管、消声板、水管、包装材料、涂料、窨井盖、游泳池护缘、橡皮擦等各种产品。但也同时探索了废旧橡胶热解后再制备橡胶技术，例如英国PYReco公司开发的废旧轮胎热解闭环回收利用技术获推广应用，可使废旧轮胎再返回成为制取新轮胎适用的材料。
根据多篇文章报道，欧洲对于纺织品及聚酯瓶片回收利用率超过50%。欧盟众多环境保护的法律法规中都涉及纺织品回收、再利用条款，如：在欧盟环境保护法（1990）第2部分中，将废旧纺织品视为“可控制的垃圾”，列为回收、处理、可回收处理的垃圾。欧洲议会环境委员会在2008年欧盟废旧物指令第二次修正案中提出了纺织废旧物回收再利用议案。德国每年的废旧纺织品产生量约为190万吨，其中将近80万吨的废旧纺织品得以回收并利用，回收利用率高达42%；英国政府倡导全民将废旧织物视为可回收、可再利用资源，不再被当作垃圾看待和填埋。英国每年的废旧纺织品产生量约110万吨，其中近30万吨废旧纺织品和服装被回收并利用，回收利用率为27%。
（3）日本废旧高分子材料回收现状
日本塑料年产量超过1400万吨，消费量近1000万吨，目前废塑料排出量约为900万吨。日本国土面积狭小、人口稠密，日益增多的大量废塑料已不能再用焚烧或掩埋的方法处理，废塑料公害对日本大众的生存环境构成了严重的威胁。另一方面，日本资源缺乏，将废塑料作为资源加以回收利用，建立资源循环型社会非常重要，所以日本的垃圾分类做的非常精细，是其废旧材料资源化利用的基础。在混合废旧塑料的开发应用方面，日本也处于世界领先地位。如三菱石油化学株式会社研制的设备可以将含有非塑料成分达2%（如废纸）的混合热塑性废旧塑料制成各种再生制品，如栅栏、排水管、电缆盘、货架等。
日本每年产生的废橡胶量约为100万吨，其中废轮胎约5000万条，废轮胎占废橡胶的60%，废胶管、胶带及工业杂品占17%，其余为废胶鞋、电缆等。日本再生利用废橡胶中37%废轮胎被制成再生胶或胶粉，13%翻新为轮胎。
根据报道，日本对于纺织品及聚酯瓶片回收利用率达84%。在日本，常采用“以旧换新”的方式，回收的废旧纺织品经重新加工制成手套和地毯，再次销售或作为赠品，不仅可以带来利润的增加，而且实现了资源的再次利用。
2.2.3.2 国内废旧高分子回收现状
（1）国内废旧塑料回收现状
我国塑料工业是国民经济的支柱产业之一，目前我国已步入世界塑料大国的行列。我国废塑料来源有两个，一是国内生产的废塑料，二是国外进口的废塑料。受2018年中国发布的洋垃圾禁令的影响和政府环保督查、居民环保意识提升的影响，我国进口废塑料数量逐年下降，从2016年的顶峰7717.2万吨，下滑至2018年的6042.1万吨，尽管我国塑料制品产量连年下滑，但是其规模依然庞大。由于我国废塑料回收体系不完善，居民环保意识有待提高等因素，我国废塑料的回收率并不高。据商务部流通业发展司和中国物质再生协会联合发布的《中国再生资源回收行业发展报告2019》数据，2018年国内废塑料回收量为1830万吨，较2017年的1693万吨增加了137万吨，增幅为8.1%。由于废塑料进口量骤减，刺激国内回收积极性的提高，部分回收体系相对完善的如废PET等产品回收量有所增加。
图2-19 2014-2018年我国废塑料回收情况
在新的限塑令、进口量锐减、垃圾分类等政策背景下，废塑料回收企业正在逐步摆脱以前粗放式扩张的老路，逐步以绿色发展的眼光审视产业布局。不断与环保、环卫企业深入合作，逐步实现绿色、低碳、循环发展的目标。规范经营的大型废塑料回收利用企业将逐步把回收的废塑料进一步精细分类，持续开发和应用废塑料的新技术、新产品，逐步拓宽废塑料应用领域，提高再生塑料制品的附加值。废塑料回收企业还将通过兼并、重组、联营等方式，加快行业整合，提高产业集中度，推进规模化发展，共享基础设备，降低投资强度，提升废塑料回收行业竞争力。同时还提出十大重大试点示范。包括废塑料高值高质利用示范，重点研发废塑料自动识别及分选技术，纸塑、铝塑、钢塑复合材料等分离技术，开发废塑料改性等高值化利用技术、废塑料回收利用二次污染控制技术及专用设备，建设一批生产规模不低于20万吨/年的龙头企业，重点支持一批高效再生利用、有效促进环境保护的废塑料回收利用示范企业，大幅提升塑料再生产品品质，提高市场竞争力。
在工业和信息化部、商务部、科技部联合发布的《关于加快推进再生资源产业发展的指导意见》指导下，我国已经全面开展垃圾分类措施，正在为废旧高分子材料资源化利用提供基础保障。
（2）国内废旧橡胶回收现状
我国是橡胶资源极度匮乏的国家，每年75%以上的天然橡胶和40%以上的合成橡胶依赖进口，橡胶资源总体对外依存度超过70%，比石油、铁矿石更大，远远超过国家战略资源安全警戒线。
废旧橡胶是可再生利用的资源，主要来源为废旧橡胶制品及橡胶制品生产过程中产生的边角料，其数量在废旧高分子材料中位居第二位（仅次于废旧塑料）。废旧橡胶可作为减量化、无害化、再利用的重要废旧物资。旧轮胎可以通过翻新继续使用；废轮胎还可以通过生产再生胶、橡胶粉等利用方式变废为宝。
目前我国通过正规渠道回收的废橡胶不足50%，30%以上被当作垃圾进行焚烧、填埋或闲置堆积。这不仅使橡胶废旧物中含有的橡胶弹性体、织物、聚酯、金属等有价资源无法得到循环利用，造成巨大的资源浪费；还会向环境中释放有害物质，污染土壤及地下水。因此，做好废旧橡胶的循环利用，是促进我国环保事业发展，建设资源节约型、环境友好型社会的一项重要措施。
由于中国汽车市场下滑、轮胎行业去产能、海外建厂分流国内市场，以及主要市场出口受阻，2018年，中国轮胎产量为8.16亿条，相比2017年下降1.1亿条，降幅达11.9%。国内外轮胎在制造工艺方面的差别，造成了废旧轮胎在重量上的差别，同样条数的报废轮胎之间重量差距在8%以上。在汽车保有量逐年增加、汽车的报废和车型的更替等客观因素影响下，每年轮胎的报废率会保持在6%～8%之间。据商务部流通业发展司和中国物质再生协会联合发布的《中国再生资源回收行业发展报告2019》数据，2018年，我国废旧轮胎的回收量为512万吨，其中翻新量为27万吨，再生利用量为485万吨。2014-2018年我国废旧轮胎回收情况如下图所示。
图2-20 2014-2018年我国废旧轮胎回收情况
目前，国外废旧轮胎的主要利用方式是制造胶粉，其次是部分翻新修补和原型利用。废旧橡胶在我国主要用于制造再生胶、胶粉和轮胎翻新。
传统的废旧橡胶再生是利用物理和化学法，使废旧橡胶成为具有塑性和可再硫化的橡胶，其主要方法可分为油法、水油法、高温高压动态脱硫法等。再生新工艺主要有常压动态硫化工艺、常压中温塑化脱硫工艺及低温连续再生工艺。随着环保要求提高，国外对环保型再生胶的需求增大。美国、德国、意大利、西班牙和巴基斯坦等国对我国再生胶的需求量逐年增长，我国已成为再生胶的主要出口国。同时，近年信息技术的发展以及快捷交易平台的构建促进了更多再生胶市场信息交流，再生胶出口前景广阔。
胶粉是废旧橡胶经过研磨形成的粉末状材料，其中金属和纤维骨架材料已被除去，质量及含水量小，并有较大的表面积。国内在机械化学法、辐射法和涂层包覆法生产活性胶粉研究方面均有一定的成果。用机械化学法生产胶粉工艺较简单，无“三废”产生，能耗低，成本低，并且胶粉具有良好的性能。与传统再生胶生产相比，胶粉生产中无二次污染，废旧橡胶的利用率较高，并可以生产高附加值、可回收利用的新型产品，是目前较有前途的废旧橡胶处理方法之一。许多发达国家将制造胶粉作为回收废橡胶制品的主要方式。
轮胎翻新是废旧橡胶回收循环利用的重要方式，即进行局部修补、加工及硫化废旧轮胎以恢复其使用价值。轮胎翻新不仅可以延长轮胎的使用寿命，而且能节约资源，减少废旧轮胎对环境的污染。目前，轮胎翻新技术主要包括传统的热硫化翻新方法（热翻法）和较新的预硫化翻新方法（冷翻法）。目前，我国仅工程机械轮胎年需求量就已超过500万套，翻新轮胎市场价值达到6亿元。作为废旧橡胶资源循环利用的有效途径，轮胎翻新行业具有很大的潜力。轮胎翻新和再制造既可为企业创造价值，也有利于资源的循环利用。
在国内，再生橡胶已成为天然橡胶、合成橡胶之外重要的第三大橡胶资源。用废旧轮胎制造胶粉不仅是国际公认的环保措施和加工利用方法，而且胶粉还可作为资源储备。轮胎翻新对于资源节约、综合利用和可持续发展具有积极的促进意义。
在美国、日本等发达国家，旧轮胎符合翻新条件的，首先进行翻新；不能翻新的，主要用作燃料。而我国翻胎业落后，大量新胎为一次性用品，热能利用尚未开始。目前我国废橡胶利用的主要渠道是生产再生胶。目前发达国家对胶粉的利用占20%左右，而我国尚不足10%。国际公认的无二次污染的精细胶粉产业在我国还未得到大的发展，存在技术硬、市场弱的问题。
我国在废旧橡胶综合利用行业的制造、增长和消费方面明确提出了要推进、实现和引导绿色发展的口号。国家相关部门先后发布了《重点行业挥发性有机物削减行动计划》《国家鼓励的有毒有害原料（产品）替代品目录（2016年版）》《关于加快推进再生资源产业发展的指导意见》《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》，废旧橡胶的循环利用得到高度重视。目前，我国废旧橡胶综合利用行业仍然需要更完善的政策来推动材料回收利用的加快进行。
工业和信息化部、商务部、科技部联合发布的《关于加快推进再生资源产业发展的指导意见》提出，在废旧轮胎方面，应开发轮胎翻新再制造先进技术，推行轮胎翻新先进技术保障体系建设，实施产品质量监控管理，确保翻新轮胎的产品质量。研发和推广高效、低耗废轮胎橡胶粉、新型环保再生橡胶及热裂解生产技术与装备，实现废轮胎的环保达标利用。废轮胎回收环保达标利用规模达到850万吨，轮胎翻新率达到8-10%。废橡胶清洁化利用示范重点开发再生橡胶绿色化、智能化、连续化成套设备，研发工业连续化整胎热裂解技术装备，推广连续密闭再生胶生产、负压裂解等技术，扩大改性沥青、高强力再生胶、高品质炭黑等产品推广应用，培育10家左右废橡胶清洁化和高值化利用示范企业。
（3）国内废旧纤维回收现状
我国是纤维生产和使用大国，每年不仅生产数量可观的各种纤维，同时还需要进口大量的纤维，其中聚酯纤维的产量最多而且仍处在持续增长中。从纤维的来源可以看到纺织纤维的稀缺性，因而使用适当的方法对废旧纺织纤维进行再加工不仅能够解决废料处理的问题、降低环境污染，而且具有环保意义。
废旧纤维的数量虽不及废旧塑料和废旧橡胶，但也不容忽视。我国2019年产生废旧纺织品量超过2800万吨，其中废旧涤棉回收利用率却不足20%。目前，欧美纺织品消费结构中，预计循环再利用的纤维比例从30%到2024年提升到70%。从循环再生纤维的品质也提出了更高的要求。我国将废旧纺织品循环利用纳入生态文明建设的重要内容。
废旧纤维一般有两大来源：
（1）橡胶制品的主要增强材料（如汽车轮胎的帘子线、输送带、三角带等制品中的加强线）的边角料，用量大，这些废橡胶制品制取再生胶前需将其磨碎筛选，同时产生大量的短废纤维。橡胶制品中纤维用量占生胶的10%~60%。
（2）纤维生产厂和纺织厂在生产过程中出现的各类规格的废纤维。
废旧橡胶制品中的纤维主要是合成纤维（如涤纶、尼龙6、尼龙66、维纶）和人造纤维（人造丝）。人造纤维是指天然纤维经过一系列处理得到的纤维。在制造产品时采取橡胶和纤维黏合的技术，二者结合甚牢，因此从旧橡胶制品中实际回收获得的纤维是短纤维。这类纤维具有广泛的用途，可以作为增强材料填充于混炼胶中制备橡胶类产品，如各类垫带、低档胶管、童车胎、三角带底胶、防水油毡、防水涂料等；也可以与混凝土一起制备具有较高冲击性的混凝土制品。废旧橡胶制品中回收的纤维及合成纤维厂、纺织厂报废的纤维，都可以采取短纤维增强新工艺添加到橡胶制品中，除单纯橡胶制品外，还可以用于橡塑并用的制品及热塑性塑料制品中。这类短纤维增强复合材料有较高的模量和尺寸稳定性，可以做成档次较高的制品。
废旧纺织纤维主要有纺织厂与纺纱厂的废纤维、化纤厂的边角料及废品纤维、再生胶厂产生沾有橡胶的废短纤维、废品收购的废旧纤维制品等四方面。据统计，纺织厂及纺织纤维的废旧物占总废旧物的3.5%~4%。目前，世界纤维使用量每年达5600万吨以上，若衣服的平均周期以3~4年计，而纺织品的废旧物以70%左右计，则纤维的废旧物每年约达4000万吨以上。这些废旧物通常作为垃圾处理，往往会造成环境污染。若综合利用得当，会使这些废旧物获得意想不到的效果。
废旧纤维及其制品可由多种途径和方法进行回收利用。再生胶厂的废短纤维因粘有部分废橡胶可直接加工成再生板材或采用适宜配方制防水油毡；回收的废天然纤维可以造纸；合成纤维的废旧物可热解回收有机化工原料；如果将废纤维作为增强骨架材料，则可以用于制备弹性体、再生胶、热塑性树脂、废旧热塑性塑料回收料、橡塑共混物、微发泡制品等。
回收利用废旧纤维，首先应区别其种类，然后进行分拣，以便合理地利用。国内对纺织纤维制品的回收处理，过去主要是采取分类回收处理的办法。即按棉、毛、丝、麻将其回收分类，然后回用于纺纱、织布。鉴于废旧纺织纤维质量状态存在的差异性，对其处理的方式可分为再加工利用和弃置两种。再加工利用是指利用机械对废旧纺织纤维进行切割、开松、除尘、梳理以获得纤维状物质。弃置的废旧纺织纤维可以传统的方式进行掩埋，也可以焚烧的方式作为热源使用。废旧纺织纤维及其制品可由多种途径和方法进行回收利用。回收的纤维可以作为纺织原料、造纸、制造纤维素衍生物，还可以用来制造无纺布等。
涤纶（Terylene）是合成纤维中的一个重要品种，是我国聚酯纤维的商品名称。它是以精对苯二甲酸（PTA）或对苯二甲酸二甲酯（DMT）和乙二醇（EG）为原料经酯化或酯交换和缩聚反应而制得的成纤聚合物——聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET，简称聚酯），经纺丝和后处理制成的纤维。大量用于衣料、床上用品、各种装饰布料、国防军工特殊织物等纺织品以及其他工业用纤维制品，如过滤材料、绝缘材料、轮胎帘子线、传送带等。涤纶是世界产量最大、应用最广泛的合成纤维品种，2014年中国聚酯产量约1210.85万吨。若按在聚酯生产及加工过程中产生3%~5%的废料计，每年产生废料可达36.3万~61.0万吨，涤纶占世界合成纤维产量的60%以上。
近年来，随着国内经济持续快速增长和国内居民消费能力的不断提高，中国涤纶系列产品产能以惊人的速度增长，废涤纶的产量也在迅速增长，对其回收再生利用迫在眉睫。截至2015年6月，我国总共有超过150多家涤纶废丝产生企业，主要分布在浙江、江苏、上海、福建、广东、辽宁等沿海省市。处理废丝的单位以小微型企业为主，分布在涤纶废丝产生地周边。
近几年，我国在废旧合成纤维方面取得了较快的发展，一些民营企业陆续完成了废旧合成纤维化学法回收的工业化应用，其中浙江佳人已经实现了废旧涤纶解聚制备DMT，再进一步聚合制备PET的产业化，2018年，公司启动了10万吨废旧涤纶化学回收装置建设。涤纶纤维废料可用于制纤维、不饱和聚酯树脂、增塑剂、对苯二甲酸及其酯或解聚后再制聚对苯二甲酸乙二醇酯等。从回收利用率上看，基本达到100%回收；回收价值则处于中低再利用水平，产品用于低端用途；从绿色生产上看，大多数小型处理厂家绿色环保生产方面有待于提高。
