林其瑞、鄭承熙／工研院材化所
輕量耐用的塑膠帶來生活便利，然而隨手丟棄與掩埋流失的塑料卻造成環境永久且重大的危害。全球塑料回收率僅有12%，大多以物理回收為主，過程包括清洗、粉碎、造粒等。由於物理回收無法去除添加劑如色料、抗氧化劑等成分，且經過多次加工再製易造成塑料劣化，回收後的塑料通常只能降階使用。於是全球大廠開始投入化學回收再生技術開發，使回收塑膠可轉化為更有價值的產品。本文將分成上、下兩集，分享國內外對於聚酯、聚氨酯、聚醯亞胺等化學回收技術的發展。
【內文精選】
前言
根據英國新聞頻道Sky News報導指出，全球每年大約產生3億噸的塑膠垃圾；其中只有12%被回收。而全世界每年海洋平均多出約1,270萬噸的塑膠垃圾，對海洋生物造成嚴重的威脅，包括被窒息的海龜和中毒的鯨魚。聯合國更指出，如果依照目前產生塑膠廢棄物的速度，到了2050年，海洋中的塑膠垃圾總重將會大於所有魚類的重量。據環保署環境資源資料庫以及看守台灣協會發布的統計資料，2018年台灣生產了974萬噸一般廢棄物（含水），塑膠大約占166~205萬噸（約占17~21%），其中塑膠回收總量不到30%，而有效再利用的比例則更低，有高達七成以上的廢塑膠多以焚化處理。
有鑑於此，自2010年後世界各國（包含台灣）對於限塑法令的訂定與實施的時程皆有明確的規範。聯合國環境署聯合艾倫•麥克阿瑟基金會在今(2019)年3月與各國超過350家廠商聯合簽署新塑膠經濟全球承諾，規定在2025年100%的塑膠包裝材料需要可重複使用、可回收或可堆肥。而歐盟同樣在今年5月發布全球塑膠戰略宣言，明確規定成員國必須在2030年以前達到上述的目標。
面對成長迅速的塑膠使用量，全球研究人員也開始針對可循環再利用等議題提供解決方案，如利用化學反應方式將塑膠高分子結構裂解成單體原料（圖一），甚至是輕油燃料。本文以四種常見的塑料材質為例，分享廢棄物化學回收循環再利用的現況，以及工研院材化所於塑料化學回收再生的研發進展。
圖一、利用化學裂解法進行塑膠材料回收再利用
聚對苯二甲酸乙二酯(PET)化學回收技術
PET化學回收技術是利用解鏈劑將PET酯基進行斷鍵，以降解為二元醇、二元酸與二元胺等單體，可再作為PET聚合的原料循環利用。目前化學解鏈製程主要有水解法、醇解法、單醇解法、甲醇解法及胺解法，其技術比較整理如表一。
表一、PET化學解鏈製程比較
瑞士的gr3n公司在PET解鏈技術開發上，主要著重於具有經濟效益之製程設計。相較於傳統醇解、水解及酸解等長達數小時的製程時間及高耗能缺點，gr3n公司整合鹼性水解與微波製程（圖八），製程時間能大幅縮減至約10分鐘（表三）。此外，由於微波輻射在PET解聚過程可視為觸媒系統，且因解聚為放熱反應，故不需額外使用能量來維持高溫狀態。
荷蘭Ioniqa Technologies開發出的磁性觸媒材料，可回收觸媒並同時分離PET塑料回收產物中的著色劑和汙染物（圖九）。Ioniqa將PET廢料切成碎片，再將其分散至乙二醇中…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
★本文節錄自《工業材料》雜誌396期，更多資料請見下方附檔。