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傅向升:九问合成材料(下)
发布时间:2023-11-29   浏览次数:1079

七问:消除塑料污染和废弃塑料资源化利用是国际国内高度关注和正在实施行动的重要内容吗?

 

党的二十大指出,中国式现代化是人与自然和谐共生的现代化。并特别强调推动经济社会发展绿色化、低碳化是实现高质量发展的关键环节。实施全面节约战略,推进各类资源节约集约利用,加快构建废弃物循环利用体系。

消除塑料污染确实受到国际社会的普遍关注。实际这也是塑料行业当务之急和塑料工业创新发展面临的严峻挑战。塑料自诞生百年来共生产了约90亿吨,由于使用不当和使用后的废弃塑料大量增加,对生态环境造成严重污染,尤其是对海洋生态造成的污染日益严峻,已引起国际社会的普遍关注。

据经合组织2022年发布的《全球塑料展望:经济驱动、环境影响和政策选择》报告,2000~2019年的20年,全球塑料从2.34亿吨/年增加到4.6亿吨/年,增幅96.6%;塑料垃圾则从1.56亿吨/年增加到3.53亿吨/年,增幅高达126.3%2019年全球约3.5亿吨废塑料中只有9%被再次利用,19%被焚烧、约50%被填埋、22%被丢弃。所以消除塑料污染的呼声和行动越来越被重视。

20221月,欧盟更新了《包装和包装废弃物指令》,要求到2030年欧盟市场上所有塑料包装中要含有不低于30%的回收塑料,到2040年提高到65%202111月,美国环境保护局发布2030年废塑料回收利用率达到50%。澳大利亚《国家塑料计划2021》中明确,2025年塑料包装的再生塑料含量应达到20%。加拿大谋划到2030年某些塑料包装中再生塑料的比例要达到50%。我国于2020年初,国家发改委和生态环境部发布《关于进一步加强塑料污染治理的意见》,对规范塑料废弃物回收利用以及“十四五”期间分阶段目标和具体措施都提出了明确要求。

去年召开的第五届联合国环境大会上,与会国一致同意以“保护环境和人类健康不受塑料污染,最终消除塑料污染”为目标,从全生命周期的角度,促进塑料可持续设计与无害化处理。今年94日联合国出台的《塑料条约零号草案》,这个《草案》涵盖了塑料的生产、产品设计、废弃物管理全生命周期,将直接决定塑料污染公约的具体细节和走向,为今年11月份在内罗毕举办的第三轮政府间谈判提供了指导和支持。包括中国政府在内的世界各主要国家和社会组织、大型企业等都在认真研究,中国石化联合会也与世界同行一道积极以科学的、客观公正的和实事求是的研究应对之策。当然,近几年来以多家跨国公司为主发起成立的“终结废弃塑料污染联盟AEPW”,也为消除废弃塑料污染提出过很多思路、方案和措施,做了大量卓有成效的工作。

 

八问:塑料循环利用有哪些重要途径?对废弃塑料的资源化利用有政策要求吗?

 

废弃塑料资源化循环利用分物理循环和化学循环。物理循环利用是废弃塑料资源化梯级再利用的现实路径,很多单位、科学家和科技创新人员都在加大创新力度,探索和创新废弃塑料物理循环再利用的方法和方案。瞿金平院士就利用创新的专用设备和加工技术,实现了废弃塑料不用分拣、处理干净以后直接加工,实现资源化再利用。巴斯夫研发成功一种塑料添加剂,可用于回收后物理再循环的塑料中,其机械性能明显提升,使用寿命延长,用于回收的聚乙烯、聚丙烯塑料中,也循环用于汽车、包装、农膜等领域,目前已应用于欧洲、美洲、中东、亚洲等区域。

废弃塑料的化学循环资源化再利用,是当前国内外高度重视的创新内容。因为化学循环可以实现废弃塑料的高价值化再利用,很多跨国公司和国内企业也都取得了重要的阶段性成果。有的是将废弃塑料用解聚或分解的方法,还原为单体、再次聚合实现化学循环。据我了解,最早的杜邦,近年的亨斯迈、中石化石科院等都已掌握“甲醇分解技术”将废聚酯(PET)饮料瓶、分解成对苯二甲酸甲酯和乙二醇单体,然后重新合成新的PET树脂,实现了闭环化学循环。也有的是将废弃塑料气化为合成气或者热解为油品,再合成化学品及其聚合物。如巴斯夫正在研发的热化学裂解工艺,把废塑料热裂解为油品或合成气,热裂解获得的油品在路德维希港一体化基地替代化石原料,经裂解获得的烯烃进一步生产各种化学品或聚合物。其品质达到食品级,用于奶酪包装、透明冰箱组件、保温隔热材料,以及奔驰汽车的车门把手。

此外,伊士曼通过聚酯再生技术实现一系列聚酯塑料废弃物的化学回收,与传统工艺相比可减少20%-30%的温室气体排放。日本神钢环境利用流化床气化炉,把低纯度、不易循环利用的废旧塑料气化,获得的合成气制取甲醇,该项目计划20239月开始运营,这种方法每处理6万吨废塑料,可综合减少10万吨二氧化碳排放。中石化石科院、航天科工等也都取得了塑料循环利用的阶段性成果。

对塑料循环利用的政策要求。前面谈到了欧盟、美国、加拿大等发达国家和地区对回收塑料的循环利用都提出了添加比例的目标要求。我国《关于进一步加强塑料污染治理的意见》也对规范塑料废弃物回收利用提出了要求。特别是国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》在“循环经济助力降碳行动”部分,强调“到2025年,废钢铁、废纸、废塑料、废橡胶等9种主要再生资源循环利用量达到4.5亿吨,到2030年达到5.1亿吨。”“加强塑料污染全链条治理”等明确的目标和要求。加大废弃塑料的循环利用量,就减少了化石资源的消耗量,不仅降低人类对石油天然气煤炭等化石资源的依赖,而且也减少了温室气体二氧化碳的排放。

实际上,我们一定要强化对废弃塑料的资源化利用的认识,这是解决塑料污染现实而重要的途径!塑料的物理梯级循环利用是目前相对适用的路径。化学循环是实现废塑料高价值资源化利用的重要方法,这也是当前化学家和化学工程师们聚焦攻关的重要课题。废弃塑料的化学循环资源化再利用从技术的角度看不是难题,因为化学反应大多都是可逆的:能合成就能分解、能聚合就能解聚!化学家自己聚合反应得到的高分子聚合物,是一定能够通过解聚(或裂解)反应使之分解,这就是化学反应的基本原理,也是化学家们的专长,技术上不存在障碍。目前最大的障碍是经济上的,是成本和价格问题,是企业的运营成本和再生后的塑料价格高于还是低于原生塑料的价格?即经济竞争力问题。

我认为今天看起来日益严峻的废弃塑料污染问题终会被解决的,可仅仅有技术方案是不够的,还需要政策的推动与支持、经济竞争力以及人们的共识和全球的行动。

 

九问:合成材料对“碳达峰碳中和”有什么贡献?

 

合成材料对人类社会“碳达峰碳中和”有着重要贡献。自塑料诞生100多年来,在众多应用领域实现了以塑代钢、以塑代木等,对节约能耗和保护生态环境都做出了重要贡献。例如合成纤维不仅改善和大大丰富了人们的日常生活,而且为保护耕地做出了重要贡献;再如改性塑料、高性能复合材料在世界汽车工业、航空工业的大量应用,推动汽车和飞机实现轻量化,对全社会节能降耗都有重要贡献。通过合成材料的应用以节能降耗和减碳降碳的案例不胜枚举。

以二氧化碳为原料合成高分子材料的创新,是全球高度重视、都在研发和技术攻关的一个热点,国内多位科学家和不少研发机构都积累了很多阶段性成果和宝贵的经验。一条路线是二氧化碳与氢合成甲醇、经C₁化工的路线,甲醇制烯烃到合成材料;另一条路线是以二氧化碳为原料直接合成高分子材料。

美国的Twelve公司已经实现了二氧化碳和水制得聚丙烯,其聚丙烯的功效和性能与石脑油聚丙烯一样,已与奔驰合作生产出世界上第一个以二氧化碳为原料的汽车零件,并且已与汽车、家居、服装等多个产品,以及宝洁和美国航空航天局达成合作。巴斯夫以二氧化碳为原料与乙烯合成了丙烯酸,进而生产出高吸水性树脂用于婴儿和老年用品。日本制铁利用炼铁高炉或电炉排放的二氧化碳与二元醇反应合成了聚碳酸酯二醇,作为下游聚氨酯的原料,这一创新不仅减少了二氧化碳排放,而且代替了以一氧化碳和光气为原料先制得碳酸二甲酯、再与二元醇反应制取聚碳酸酯二醇的传统工艺,消除了危险性极高的光气法传统工艺,预计2030年实用化。以二氧化碳为原料经生物催化制取丁二酸,获得了生物可降解材料PBS的原料,已取得实验室研究成果。

以上创新都是以二氧化碳为原料合成新的材料,以二氧化碳为原料合成有机化学品的创新,也得到同等重视,也在同步加快。这些创新成果大规模工业化推广以后将直接减少二氧化碳排放。二氧化碳资源化利用绿色化学的创新正在稳步取得进展和突破,再过15年左右必将为碳中和做出重要贡献。

创新无止境,材料科学的发展无止境。高分子材料自诞生以来为人类文明和社会进步做出了重要贡献,未来将继续为推动技术革命和产业变革作出新的贡献!今天看起来因高分子材料使用过程中造成的问题,一定会随着创新与技术的进步得到妥善解决,人类的未来一定会更加美好!

来源: 石油和化工园区