從K show 2019看循環材料發展項目與新技術開發(下)

 

刊登日期:2020/4/22
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黃承鈞/工研院材化所
機械回收循環再製利用
機械回收適合用於易分類,如PET、PP、PE,可以最節省能源的方式使材料再生,展覽會場有多家廠商展出相關回收設備與技術(表二)。回收技術已算是成熟技術,但目前回收商遇到最大的困難還是回收料源的質與量,因此單一材質的產品可大幅提升機械回收的效率。目前最成熟的塑膠回收系統還是屬於PET包裝瓶,奧地利Starlinger設備商所生產的PET回收再生機台產能已達到550,000噸/年,已可做到Bottle-to-bottle的技術,目前在德國超市中都可購買到100%回收PET的包裝水或飲料(圖八)。此外,相關的應用還包括使用回收PET當作飲料杯中間發泡層,可取代PS發泡杯,不僅提供隔熱的效果,單一材質PET也更容易進行回收再製利用。
 
在廢棄塑料的回收分選過程中,因黑色塑料會不反射光,傳統的近紅外線( Near-infrared; NIR )分選技術無法辨識,黑色塑料往往難以再分類利用,近年來也有廠商逐漸放棄使用黑色的塑料。德國STEINERT公司開發出可分辨黑色塑料的分選技術,可將不同種類的塑料,包括PE、PP、PS、ABS與PET材質,正確的辨識與分類,克服現有回收的技術難題。另外,美國Cabot公司開發出可使現有NIR正確分選的黑色色母,使黑色塑料容易回收再利用(圖九)。
 
圖九、美國CABOT公司的NIR可分選黑色色母技術
圖九、美國CABOT公司的NIR可分選黑色色母技術
 
化學回收-符合Food Contact/多層擠出加工要求
雖然機械技術已是相對成熟的技術,但再生的塑料用於食品接觸的包裝材料仍是有疑慮的。此外,再生塑料對於一些需要高規格的加工技術,如多層共擠出薄膜加工,往往回收塑料規格是難以符合加工的需求。
 
在本次展覽中,相關的化學回收技術也是各大廠展覽的重點技術,但與機械回收技術比較相對較不成熟,原因為化學回收往往是使用機械回收難以再利用的廢棄塑料,成份複雜,需要架繁雜的化學製程與純化程序,但市場上對於再生料源的需求強烈,因此仍有許多廠商展出近期的開發成果,展出再生塑料加工成食品包裝材料,包括發泡PS、多層共擠出薄膜與PS食品包裝盒。
 
在BSAF的ChemCycling技術中,廢棄的塑料通過熱裂解( Pyrolysis )的方式將塑料降解成較小分子結構之裂解油,這些油品可取代石腦油( Naphtha )作為再生塑料的料源。BSAF公司將熱裂解油送入位於德國路德維希港( Ludwigshafen )巴斯夫基地的蒸汽裂解裝置中進行蒸汽裂解( Steam Cracking ),並在BASF一體化生產( Verbund )基地中轉化成多種化學產品,並依照質量平衡法( Mass Balance ),以計算和經認證的方式將再生原料的比例分配到得到認可的最終產品中,因此客戶都可以選擇再生原料所佔的比重,成本也將會有不同(圖十)。
 
圖十、BASF化學回收技術ChemCycling所再製的食品包裝PS容器與多層薄膜
圖十、BASF化學回收技術ChemCycling所再製的食品包裝PS容器與多層薄膜
 
跨國公司利安德巴塞爾( LyondellBasell Industries N.V. )所開發MoReTec Technology化學回收技術則是透過特有的觸媒裂解專利技術,可在較低溫度與能耗將裂解油進一步轉化為C2或C3的小分子,在進行一再製成PE或PP高分子進行應用。利安德巴塞爾目前已在義大利城市費拉拉( Ferrara )建立試產工廠,持續進行可商業化生產的試驗,同時還將研究各種廢物塑料在化學回收過程,催化劑選擇和工藝條件方面的技術。
 
挪威公司QuantaFuel目前也正在發展化學回收的技術QuantaFuel是一家總部位於挪威奧斯陸的公司,專門從事混合廢塑膠熱裂解和裂解油純化的公司,並預計在2019年第四季在丹麥Skive開設一家年產約1.6萬噸的熱解和純化工廠,預計每天可處理60噸的廢棄塑料。這家公司也在2019年獲得BASF公司兩千萬歐元的投資,BASF公司在未來將可以優先獲得QuantaFuel公司所生產的塑料裂解油進行再生塑料的生產。
 
上述三家公司的技術內容皆是以混合的廢棄塑料進行化學回收再利用,德國INEOS Styrolution公司的ResolVe Project技術則是專注在聚苯乙烯PS的回收技術,聚苯乙烯是少數塑料可直接降解成為單體的塑料(圖十一),INEOS Styrolution利用---以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
 

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