世界上第一個“無限”塑料

（圖片／取自免費圖庫 Pakutaso）

我們通常回收塑料的方式是螺旋向下式的垃圾和分解材料處理，但還有另一種選擇，就是將塑料重新變成製造它的石油。您可以在地底、空氣、和最深的海溝中找到一種人造的材料。它的耐久力，以至於它所製造的大多數物品仍然存在於我們的生態系統中。進入食物鏈後，它會滲透到我們的身體，從我們的血液流入我們的器官，甚至進入人類的胎盤。

它就是塑料，而它的耐久性也是這種材料如此有用的原因。橫跨海底的電纜、地下的水管、和保持食物新鮮的包裝盒都依賴於這一特性。眾所周知，透過傳統方式來有效的回收塑料是非常困難的，並且自始至今一共只有9%的塑料被回收成新塑料。但是，如果有一種方法可以將塑料變回原始的材料呢？聚合物化學的“下一個重大挑戰”，也是負責製造塑料的領域，正在研究透過將塑料變回石油，來復原這一過程。

數十年來，這一個稱為化學回收的過程，一直被探索為傳統回收的替代方案。到目前為止，它唯一的絆腳石一直是它所需要的大量電力。再加上原油價格的波動，有時生產新塑料產品比回收現有塑料更便宜。全世界每年生產超過3.8億噸的塑料，這大約相當於2,700,000頭藍鯨，是全球藍鯨群總重的100多倍。這些卻只有16%的塑料廢物被回收用於製造新塑料，而40%被送往垃圾掩埋場，25%被送往焚燒，而19%則被丟棄。

大部分可以回收的塑料，例如用於瓶子和其他包裝的聚對苯二甲酸乙二醇酯 (PET)，最終都會被掩埋。這通常是由於人們分不清街道回收該怎麼做、或包裝被食物或其他髒污污染而被丟棄。而其他的塑料，例如沙拉袋和其他食品容器，因為它們是由不同的塑料組合而組成，在回收廠中不容易分開，因此也都被送入了掩埋場。丟在街上的垃圾、留在垃圾掩埋場或非法傾倒的輕質塑料，也可能被風吹走或被雨水沖入河流，最終流入海洋。

化學回收是對不可回收物進行回收利用的一種嘗試。與某些塑料因顏色錯誤，或由複合材料製成，而被拒絕的回收系統不同，化學回收可以將所有類型的塑料送入一個“無限”的回收系統，該系統會將塑料分解成油，讓它們可以再次被做成塑料。目前塑料回收的方式與其說是無限循環，倒不如說是一種螺旋向下式。塑料通常以機械的方式回收，它們會被分類、清潔、切碎、熔化和重新成型。每次以這種方式回收塑料時，其品質都會下降。當塑料熔化時，聚合物鏈會部分斷裂，降低其拉伸強度和粘度，使其更難加工。新的低等級塑料通常不適合用於食品包裝，而且大多數的塑料也只有非常有限的回收次數，直至無法再被使用。而新興的化學回收產業，從透過將塑料分解成化學成分就可以避免這個問題，然後可以將其再用作燃料或再生塑料。

化學回收最通用的版本是“原料回收”，也稱之為熱轉化，是使用熱能將聚合物分解成簡單分子的過程。這個過程相當簡單，拿一個寶特瓶，把它和你其他的回收物一起送去回收，它與其他的廢物一起被帶到分類場。在那裡，垃圾會被機械或人工分類成不同種類的材料和不同種類的塑料。您的瓶子會被清洗、切碎、並包裝成一個球，準備運往回收中心，到目前為止，這些都與傳統的過程相同。

然後是化學回收，以前被做成瓶子的塑料會被帶到熱解中心，在那裡熔化。接下來，它會被送入熱解反應爐，在那裡它將被加熱到極端溫度。這個過程會將塑料變成氣體，然後冷卻冷凝成油狀液體，最後蒸餾成可以用於不同目的的分餾。化學回收技術正在世界被廣泛試用，總部位於英國的Recycling Technologies就開發了一種熱解機，可將難以回收的塑料（如薄膜、袋子、和層壓塑料）轉化為“plaxx”，而這種液態氫原料可用於製造新的原始品質塑料。這第一個商業規模的裝置於2020年，安裝在了蘇格蘭的珀斯。

Plastic Energy公司在西班牙擁有兩個商業規模的熱解工廠，並計劃擴展到法國、荷蘭、和英國。這些工廠將難以回收的塑料垃圾（例如糖果包裝紙、乾燥的寵物食品袋、和早餐穀物袋）轉化為“tacoil”的物質，而這種原料可用於製造食品級塑料。在美國，化學公司Ineos已成為第一個在商業規模上使用稱為解聚的技術，來生產回收聚乙烯的公司，這些聚乙烯可用於手提袋和收縮膜。Ineos還計劃建造更多新的熱解回收廠。

在英國，Mura Technology已經開始建造世界第一家能夠回收各種塑料的商業規模工廠。該工廠可以處理混合塑料、有色塑料、所有復合材料、所有腐爛階段的塑料，甚至還可以處理被食物或其他髒污污染的塑料。Mura的“水熱”技術是一種原料的循環利用，利用反應爐內的水，將熱量均勻地散佈在整個過程中。加熱到極端的溫度再加壓以防止蒸發，使水達到“超臨界”，既不是固體，也不是液體，也不是氣體。Mura表示，正是這種超臨界水的使用，避免了從外部加熱腔室的需要，使得該技術具有天生的可擴展性。

“如果你從外部加熱反應爐，保持均勻的溫度分佈真的很難。體積越大，它就越難，就像做飯一樣，”Mura的執行長Steve Mahon解釋說。“好比你很難把一塊大牛排炸熟，但如果你用煮的，就很容易確保它全熟。”塑料垃圾成包的抵達現場，這些可能被送往焚燒或廢物能源工廠的塑料，大多都是受污染的多層塑料，如柔性薄膜和硬式托盤。捆包被送入前端的分揀設備，以去除任何無機污染物，如玻璃、金屬、或砂礫，而食物殘渣或土壤等有機污染物就能夠通過該過程。然後將塑料切碎和清潔，然後與超臨界水混合。

一旦這個高壓系統減壓，並讓廢棄物離開反應爐，大部分的液體就會以蒸氣的形式蒸發出去。這種蒸氣在蒸餾塔中冷卻，而冷凝的液體則在沸點範圍內分離，以產生四種氫類液體和油：石腦油、蒸餾瓦斯油、重瓦斯油、和重蠟殘渣，類似於瀝青。最後這些產品將被運往石化業加工。與其他原料技術一樣，將再沒有向下循環，因為聚合物可以被重新形成，這將意味著塑料可以被無限的回收。這個轉化率超過了99%，幾乎所有的塑料都變成了有用的產品。

Mahon說，“原料中的碳氫化合物元素將轉化為新的、穩定的碳氫化合物產品，用於製造新塑料和其他的化學品。甚至做成某些塑料中的“填料”，如粉筆、著色劑、和塑化劑，也不是問題。它們還會落入我們最重的碳氫化合物產品，重蠟殘渣中，這是一種用於建築產業的瀝青型粘合劑。”在此過程中所產生的多餘熱氣將用於使水加熱，提高其能源效率，工廠也將使用40%的可再生能源供電。“我們希望盡可能地多使用再生能源，並在可行的情況下力求實現100%的目標，”Mahon說。

Mura的Teesside工廠將於2022年完工，作為推廣全球的藍圖，其目標是每年處理80,000噸以前無法回收的塑料垃圾，並計劃未來在德國和美國建廠。到2025年，該公司計劃在全球提供100萬噸運營或開發中的回收產能。“我們將廢塑料回收成相當於原始原料的材料，為製造100%再生塑料提供了原料，而且對相同材料的回收次數沒有限制，將塑料生產與石化資源脫鉤，讓塑料進入循環經濟，”Mahon說。

基爾大學環境科學高級講師，Sharon George等科學家對Mura的發展表示歡迎。“這個透過‘分解’塑料聚合物，提供重新開始的原始化學構件，為我們克服了品質的挑戰，”George說。“這才是真正的循環回收。”然而，在過去的30年中，化學品回收已顯現嚴重的局限性。它的能源需求非常高，面臨技術挑戰，並且難以擴大到工業規模。

而在2020年，全球焚化爐替代聯盟 (Gaia) 的一份報告就得出結論，即化學回收是污染性的、高能耗的，並且容易出現技術故障。該報告指出，化學回收並不是解決塑料問題的可行方法，尤其是在目前所需的速度和規模上。此外，如果化學回收的最終產品是用作燃料的油，那麼該過程將不會減少對原生塑料的需求，並且燃燒此類燃料會像普通石化燃料一樣釋放溫室氣體。“非政府環保組織正在密切關注新興的回收方法，”保護組織WWF的永續材料專家Paula Chin說。“這些技術都還處於起步階段，它們絕不是解決塑料廢物問題的靈丹妙藥。我們應該專注於提高資源效率，以此透過更多的再利用、再填充、和修復系統來最大限度地減少廢物，而不是依賴回收來成為救世主。”

但Mura認為，他們的工廠將填補急需回收的利基市場。“化學回收是一個新領域，但它的發展規模，特別是Mura，顯示了需要新技術來解決日益嚴重的塑料廢物和環境洩漏問題的迫切性，以及一個回收目前正在浪費的現成有價塑料資源的機會，”Mahon說。

Mura的方法是在補充現有的機械手法和設備，而不是與它們競爭，來回收原本會被掩埋、焚燒或進入環境的材料。他們處理的所有廢塑料都將被製成新塑料或其他材料，而不會被當成燃料燃燒。Mura希望其使用超臨界水進行高效傳熱，將使他們能夠擴大規模到工業水準，從而降低能源的使用和成本。在其他人失敗的情況下，這可能就是成功的關鍵所在。

至今為止，化學回收仍未能起飛的主要原因之一就是財務的崩潰。在2017年的一份報告中，Gaia指出了多個失敗的專案，包括德國的Thermoselect設施在五年內損失超過5億美元，英國的Interserve在各種化學回收項目上損失了1億美元，以及許多其他面臨破產的公司。財政困難不僅阻礙了化學回收，還阻礙了各種塑料的回收。艾倫麥克阿瑟基金會新塑料經濟專案經理Sara Wingstrand說，“這樣的成本是很高的。收集、分類、和回收包裝比生產原始包裝更昂貴。”

Wingstrand表示，實現“大規模的專用、持續和充足資金”的唯一途徑只有透過強制性的生產者責任收費延伸計劃。這將使所有引入塑料的產業都提供資金，來收集和處理使用後的他們的包裝。Wingstrand說，“如果沒有他們，包裝的回收利用就不太可能達到所需的程度。”但Mahon認為，像Mura這樣的系統是另一種透過生產可以出售獲利的石油，來改變資產負債表以支持塑料回收的方式。Mura最近宣布與塑料製造商Dow & Igus GmbH以及建築公司KBR建立合作夥伴關係。

劍橋大學劍橋創意循環塑料中心研究員Taylor Uekert說，“有趣的是，Mura可以從通常在經濟上不可用機械回收的塑料中找到價值。”即使能夠分解所有類型的塑料以便再次使用，也不可能讓塑料污染的所有問題都消失。由於垃圾掩埋場和環境中的垃圾如此之多，塑料將繼續做它應該做的事，持久。

原著出處：Katherine Latham, May 12, 2021