塑料包裝化學(xué)循環(huán)：發(fā)展動(dòng)力和產(chǎn)業(yè)模式

隨著全球?qū)Φ吞及l(fā)展、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、綠色包裝的政策倡導(dǎo)以及消費(fèi)者環(huán)保意識(shí)不斷加強(qiáng)，快消品、電商物流等領(lǐng)域包裝的產(chǎn)業(yè)浪潮將越來(lái)越推向綠色化、循環(huán)化、低碳化、可持續(xù)化。塑料包裝占據(jù)包裝行業(yè)半壁江山，因其用量大、分布廣，既是白色污染的主要元兇，也是循環(huán)經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵據(jù)點(diǎn)?？泼瘜W(xué)回收研究院整理分析多年科研和商業(yè)發(fā)展成果，撰寫(xiě)該報(bào)告，嘗試從循環(huán)利用的角度闡述塑料包裝的綠色循環(huán)方案。

1.可持續(xù)轉(zhuǎn)型

激發(fā)千萬(wàn)噸PCR塑料包裝需求

01 | 塑料包裝可持續(xù)轉(zhuǎn)型政策

近年來(lái)，多個(gè)國(guó)家和地區(qū)制定一系列治理塑料污染、促進(jìn)塑料循環(huán)、使用再生塑料的戰(zhàn)略和政策。

例如歐盟出臺(tái)的《循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的歐洲塑料戰(zhàn)略》，呼吁各利益方作出承諾，確保到2025年歐盟市場(chǎng)的新產(chǎn)品中含有1000萬(wàn)噸再生塑料；還出臺(tái)了《包裝和包裝廢棄物指令》，規(guī)定到2025年，至少50%的塑料包裝要被回收，到2030年，至少55%塑料包裝的要被回收，同時(shí)規(guī)定回收不包括焚燒和填埋。

除此之外，多國(guó)還出臺(tái)有利于推動(dòng)PCR塑料的法案和公約，例如：麥克阿瑟基金會(huì)發(fā)起的《塑料公約》，數(shù)十個(gè)國(guó)家和地區(qū)承諾到2025至2030年，塑料包裝中含有25%-30%再生組分；英國(guó)塑料包裝稅將對(duì)少于30％再生塑料的包裝征收每噸200英鎊稅款。

這些在強(qiáng)制要求使用的政策法規(guī)推動(dòng)了PCR塑料市場(chǎng)的出現(xiàn)，很大程度上激發(fā)了PCR塑料的使用需求。

02 | 品牌企業(yè)可持續(xù)轉(zhuǎn)型

根據(jù)艾倫·麥克阿瑟基金會(huì)全球承諾的報(bào)告，全球領(lǐng)先的品牌企業(yè)都承諾到2025年塑料包裝要含有5%-50%不等的PCR組分，平均PCR組分占比30%左右。全球承諾的簽署使塑料循環(huán)經(jīng)濟(jì)從可做可不做的理念，變成了企業(yè)可持續(xù)部門(mén)、產(chǎn)品部門(mén)、包裝部門(mén)等的績(jī)效指標(biāo)，推動(dòng)PCR塑料的市場(chǎng)需求急劇增加。

03 | 包裝企業(yè)可持續(xù)轉(zhuǎn)型

作為品牌企業(yè)的供應(yīng)商，全球頂尖的包裝企業(yè)也做出了承諾，到2025年使用10%-20%左右PCR組分。

04 | 石化企業(yè)可持續(xù)轉(zhuǎn)型

作為包裝和品牌企業(yè)的上游，排名靠前的40多家跨國(guó)巨頭建立了“終結(jié)塑料廢棄物聯(lián)盟（AEPW）”，承諾終結(jié)環(huán)境中的塑料垃圾，并且為客戶(hù)提供PCR材料。比如利安德巴塞爾承諾到2030年每年提供200萬(wàn)噸循環(huán)和可再生基聚合物；殼牌承諾到2025年，每年使用100萬(wàn)噸塑料垃圾作為原料；到2030年，包裝中的再生塑料用量增加到30%。

科茂化學(xué)回收研究院預(yù)計(jì)，到2025年食品級(jí)PCR塑料包裝的需求將超過(guò)1000萬(wàn)噸。這既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)，包括塑料包裝在內(nèi)的整個(gè)化工材料領(lǐng)域朝著低碳循環(huán)方向發(fā)展是必然的趨勢(shì)。提供食品藥品級(jí)PCR塑料材料和包裝，是下一個(gè)十年服務(wù)全球高端客戶(hù)的門(mén)票，如果無(wú)法跟上趨勢(shì)，可能會(huì)丟失很大一部分市場(chǎng)份額。

物理循環(huán)和化學(xué)回收都能產(chǎn)出PCR塑料，物理回收達(dá)到食品和藥品級(jí)品質(zhì)要求面臨高品質(zhì)原料、成本和產(chǎn)品質(zhì)量的挑戰(zhàn)。頂級(jí)品牌企業(yè)對(duì)包裝物品質(zhì)要求極高，化學(xué)回收憑借低碳、循環(huán)、產(chǎn)品不降級(jí)甚至升級(jí)的特性，成為全球關(guān)注的技術(shù)。

2.聚烯烴類(lèi)廢塑料化學(xué)循環(huán)技術(shù)發(fā)展方向

01 | 聚烯烴類(lèi)廢塑料化學(xué)循環(huán)的技術(shù)進(jìn)化

（1）原始階段

即土法煉油，可處理橡膠和輕度混合塑料，產(chǎn)出重油和蠟。單條生產(chǎn)線(xiàn)每日可處理0~3噸級(jí)。由于技術(shù)安全性差、產(chǎn)品質(zhì)量低、污染嚴(yán)重，2007年原國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局明文規(guī)定“不宜以廢塑料廢原料煉油”，土法煉油被禁止。

（2）第1代化學(xué)回收

釜式（回轉(zhuǎn)窯）熱裂解，通過(guò)間歇式反應(yīng)，明火外加熱的方式，可處理橡膠和輕度混合塑料，產(chǎn)出重油和蠟。單條生產(chǎn)線(xiàn)每日可處理0~3噸級(jí)。曾經(jīng)在山東、河南等地盛行，由于產(chǎn)品質(zhì)量差、環(huán)保達(dá)標(biāo)難、安全保障弱等原因，國(guó)內(nèi)發(fā)展受到限制，目前少量裝備銷(xiāo)往非洲地區(qū)，國(guó)內(nèi)危廢或污泥熱解領(lǐng)域有一定應(yīng)用等。

（3）第2代化學(xué)回收

第二代技術(shù)在兩個(gè)方向上拓展了第一代技術(shù)，一是在熱解基礎(chǔ)上將裝置逐漸從間歇式拓展向連續(xù)式，二是在間歇式生產(chǎn)基礎(chǔ)上提升催化深度。因?yàn)樵线M(jìn)料效率低，換熱效率不高、催化深度不足等原因，難以實(shí)現(xiàn)較好的經(jīng)濟(jì)性和產(chǎn)品品質(zhì)。

1）管式熱裂解：裂解釜呈現(xiàn)管狀形態(tài)，連續(xù)性螺旋式推進(jìn)物料前進(jìn)同時(shí)發(fā)生反應(yīng)，可處理橡膠和輕度混合塑料，缺乏有效催化劑，廢塑料無(wú)序裂解、無(wú)序重組，易結(jié)焦，產(chǎn)出少量輕油、大量重油和蠟。單條生產(chǎn)線(xiàn)每日可處理5~10噸級(jí)廢橡膠或廢塑料。

2）溶劑熱裂解（共混裂解法）：連續(xù)性反應(yīng)，用有機(jī)溶劑（如重油）加熱融化塑料并進(jìn)行裂解，可處理輕度混合塑料，缺乏有效催化劑，反應(yīng)深度不夠，產(chǎn)出少量輕油、大量重油和蠟。單條生產(chǎn)線(xiàn)每日可處理5~10噸級(jí)廢塑料。

3）超臨界水熱裂解：在高溫高壓下，超臨界水作為溶劑和熱載體，同時(shí)起到微催化作用，可處理重度混合塑料，反應(yīng)不連續(xù)，產(chǎn)出少量輕油、大量重油和蠟。單條生產(chǎn)線(xiàn)每日可處理5~10噸級(jí)廢塑料。

4）釜式催化裂解：在釜式熱裂解裝置基礎(chǔ)上加入有效催化劑，催化深度得到提升，可處理中度混合塑料，但反應(yīng)不連續(xù)，有限的熱交換和進(jìn)料效率限制了產(chǎn)能放大，產(chǎn)物中仍有一定量重組分。單條生產(chǎn)線(xiàn)每日可處理0~3噸級(jí)廢塑料。

（4）第3代化學(xué)回收

管式催化裂解催化重組技術(shù)，由于高效催化劑以及連續(xù)性進(jìn)料、連續(xù)反應(yīng)裝置的突破，熱交換效率和反應(yīng)深度提升，可處理重度混合塑料，液態(tài)產(chǎn)品收率高，可實(shí)現(xiàn)完全輕組分化。單條生產(chǎn)線(xiàn)每日可處理10-30噸級(jí)。技術(shù)經(jīng)濟(jì)性在這一代實(shí)現(xiàn)突破。兩座4萬(wàn)噸/年采用科茂環(huán)境該技術(shù)的工廠正在建設(shè)中。

（5）第4代化學(xué)回收

內(nèi)熱催化裂解催化重組技術(shù)，在與第三代相同化學(xué)原理的基礎(chǔ)上，在大規(guī)模預(yù)處理、大規(guī)模進(jìn)料和高效換熱方式上實(shí)現(xiàn)工藝和裝置突破，由外加熱轉(zhuǎn)向內(nèi)加熱，反應(yīng)效率提升，能夠處理重度混合塑料，產(chǎn)出輕油。單條生產(chǎn)線(xiàn)日處理量可達(dá)百?lài)嵓?jí)。

（6）第五代化學(xué)回收

高選擇性催化裂解烯烴重組，通過(guò)催化裂解為不飽和烴類(lèi)，再進(jìn)行烯烴重組，可處理重度混合塑料，直接產(chǎn)出丙烯、低碳烷烴及BTX單體。目前科茂環(huán)境采用該技術(shù)的數(shù)十萬(wàn)噸級(jí)處理量工廠正在建設(shè)中，該工廠系目前全球首個(gè)以徹底的化學(xué)循環(huán)（Absolute Chemical Recycling）為目標(biāo)的工廠。

02|聚烯烴類(lèi)廢塑料化學(xué)循環(huán)技術(shù)發(fā)展方向

總結(jié)聚烯烴類(lèi)廢塑料化學(xué)循環(huán)的技術(shù)發(fā)展，產(chǎn)物由重油和蠟向輕油過(guò)渡，最終發(fā)展到雙烯苯等高價(jià)值組分，產(chǎn)品也從主要適宜做燃料，到越來(lái)越多組分適宜做材料。同時(shí)隨著設(shè)備工藝的提升，單條線(xiàn)處理能力從數(shù)噸到數(shù)十噸再到數(shù)百?lài)崱?/p>

3.化學(xué)循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈：

廢塑料到食品級(jí)新塑料

01|化學(xué)循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈全貌

科茂化學(xué)回收研究院對(duì)廢塑料化學(xué)循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈的梳理如下：

（1）物理循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈

品牌商和零售商把產(chǎn)品賣(mài)給個(gè)人和企業(yè)消費(fèi)者，消費(fèi)者產(chǎn)生垃圾，環(huán)衛(wèi)企業(yè)收集垃圾，垃圾中品類(lèi)單一、較為干凈的廢塑料被回收企業(yè)收集，進(jìn)行物理回收，得到降級(jí)的PCR塑料，用于再做產(chǎn)品或包裝，再到品牌商和零售商，由此完成塑料的循環(huán)。

（2）聚烯烴塑料化學(xué)循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈

低值的、混合的、受污染的塑料垃圾進(jìn)入化學(xué)循環(huán)，產(chǎn)出塑料油或丙乙烯和苯單體，由化工企業(yè)進(jìn)一步做成原生質(zhì)量的PCR PP、PE、PET和化纖單體，進(jìn)而做成可用于食品和醫(yī)藥等高價(jià)值領(lǐng)域的包裝物或高品質(zhì)織物，從而回到品牌商和零售商，完成塑料的循環(huán)?，F(xiàn)有化工企業(yè)還少有專(zhuān)門(mén)處理塑料油的裝置，需與原油或石腦油混合后加工，通過(guò)認(rèn)證以Mass balance的方法來(lái)確保可追溯性。

（3）PET、廢紡織品和尼龍化學(xué)循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈

通過(guò)解聚的方式回收PET和尼龍的單體，通過(guò)化纖企業(yè)制成原生質(zhì)量的PCR PET和化纖，經(jīng)過(guò)包裝企業(yè)或紡織服裝業(yè)進(jìn)入市場(chǎng)。

02|化學(xué)循環(huán)樹(shù)脂產(chǎn)業(yè)鏈

（1）產(chǎn)業(yè)鏈介紹

未來(lái)數(shù)年之內(nèi)，化學(xué)循環(huán)樹(shù)脂的主要生產(chǎn)者還是現(xiàn)有的化工企業(yè)，原料使用原油、石腦油，同時(shí)也會(huì)有數(shù)家中小型化學(xué)回收工廠（數(shù)萬(wàn)噸級(jí)）向化工廠供塑料油，通過(guò)Mass balance認(rèn)證的方法保障PCR樹(shù)脂的可追溯性。

（2）案例一：SABIC案例

SABIC、聯(lián)合利華和plastic energy聯(lián)合推出了夢(mèng)龍冰激凌包裝盒，這是世界上第一個(gè)上市的食品級(jí)塑料化學(xué)循環(huán)案例。Plastic Energy用化學(xué)回收的方式提供塑料油，SABIC的化工廠以塑料油生產(chǎn)PCR PP，聯(lián)合利華以此原料做了夢(mèng)龍冰激凌的盒子。雖然體量還不大，但具有劃時(shí)代意義。

（3）案例二：lyondelbasell案例

第二個(gè)是利安德巴塞爾、歐舒丹和plastic energy聯(lián)合推出的化妝品盒子和蓋子。

03 |化學(xué)循環(huán)化纖產(chǎn)業(yè)鏈

化學(xué)循環(huán)化纖產(chǎn)業(yè)鏈：一條為化學(xué)回收工廠將廢塑料制成塑料油或雙烯苯，通過(guò)石化工廠制成PET和化纖的單體，再制成瓶片、薄膜和纖維；另一條為PET瓶、廢紡織品和尼龍能通過(guò)解聚法制成單體，再聚合后制成瓶片、薄膜和纖維。格外強(qiáng)調(diào)的是，聚烯烴基廢塑料也可通過(guò)制PCR乙烯、苯再進(jìn)一步制PET單體，最終產(chǎn)出原生品質(zhì)的PCR PET，避免了瓶到瓶原料成本過(guò)高的問(wèn)題，是一個(gè)潛力很大的方向。

04 |化學(xué)循環(huán)行業(yè)參與者

以上是化學(xué)回收的主要參與企業(yè)，中國(guó)的技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位。隨著政策打開(kāi)和在建工廠的落地，未來(lái)很有可能會(huì)成為重要的技術(shù)輸出國(guó)。

05 |化學(xué)循環(huán)原料來(lái)源

（1）場(chǎng)景一：環(huán)衛(wèi)固廢+廢塑料化學(xué)回收工廠

第一種場(chǎng)景是與環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)接軌，通過(guò)大型垃圾分選裝置，在干垃圾、濕垃圾、混合垃圾、裝修垃圾中分選出低值廢塑料做化學(xué)回收，生成塑料油，剩余垃圾通過(guò)焚燒或填埋處理。

（2）場(chǎng)景二：垃圾焚燒+廢塑料化學(xué)回收

第二種場(chǎng)景是在焚燒前將垃圾經(jīng)過(guò)分選設(shè)備，分選出其中的低值廢塑料，進(jìn)入化學(xué)回收裝置，剩余垃圾進(jìn)入焚燒設(shè)備。歐洲的焚燒廠已呈現(xiàn)這樣的趨勢(shì)。這樣不僅可以很好地實(shí)現(xiàn)垃圾減量化和資源化，還可以提升垃圾焚燒廠的利潤(rùn)，實(shí)現(xiàn)垃圾處置碳減排，讓垃圾焚燒廠擁有更強(qiáng)的垃圾吸納能力。廢塑料的充分資源化有潛力使城市垃圾焚燒減碳25%-40%。

（3）場(chǎng)景三：農(nóng)業(yè)/工業(yè)/危廢廢塑料+化學(xué)回收工廠

其他應(yīng)用場(chǎng)景，比如農(nóng)膜、農(nóng)藥包裝、造紙廠尾渣、醫(yī)療廢塑料等，許多難以進(jìn)行物理回收的廢塑料，也是化學(xué)回收很好的原料。

4.廢塑料化學(xué)循環(huán)：

低碳可持續(xù)時(shí)代材料行業(yè)下一條增長(zhǎng)曲線(xiàn)

01 |市場(chǎng)規(guī)模

增量而言，我國(guó)每年新增塑料垃圾總量已達(dá)7000萬(wàn)噸左右，其中約50%左右可以通過(guò)化學(xué)回收處置，即3000-4000萬(wàn)噸。存量而言，我國(guó)垃圾填埋場(chǎng)陳腐垃圾中的廢塑料在5億噸左右，因?yàn)榛祀s度高、品質(zhì)差，化學(xué)回收可能是最好的解決方案。

按照發(fā)展水平和人口數(shù)量計(jì)算，全球廢塑料體量大約為中國(guó)的5-6倍，即全球每年新增2億噸低值廢塑料，垃圾填埋場(chǎng)陳腐垃圾中的廢塑料約有30億噸，除焚燒外，化學(xué)回收處理應(yīng)該是最好的路徑。

根據(jù)麥肯錫的研究報(bào)告，預(yù)計(jì)到2030年，全球廢塑料約有50%會(huì)被回收，其中三分之一是化學(xué)回收。

02 |低碳可持續(xù)時(shí)代材料行業(yè)下一條增長(zhǎng)曲線(xiàn)

（1）化學(xué)循環(huán)將成為碳中和時(shí)代的重要技術(shù)

廢塑料化學(xué)循環(huán)技術(shù)可代替焚燒處理塑料廢棄物，將碳固化在產(chǎn)品中，而不是釋放到大氣中，從而大幅減少碳排放。國(guó)際化工巨頭和化學(xué)回收企業(yè)LCA報(bào)告顯示，廢塑料化學(xué)回收相對(duì)于焚燒處置塑料廢棄物可減少碳排放50%-60%，即處置1噸廢塑料可減少碳排放2噸以上。

用化學(xué)循環(huán)處理全世界每年2億噸左右新增低值塑料垃圾，可減碳約4億噸；若在未來(lái)20年內(nèi)，用化學(xué)回收處理全世界填埋場(chǎng)陳腐垃圾中的廢塑料，每年可減碳約3億噸?；瘜W(xué)回收理想的減碳效應(yīng)在每年7億噸以上，超過(guò)全球190多個(gè)國(guó)家的年碳排放量。

（2）化學(xué)回收可能是石化和材料行業(yè)未來(lái)最大的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)之一

根據(jù)麥肯錫預(yù)測(cè)，未來(lái)10年，塑料回收有可能為石化行業(yè)貢獻(xiàn)三分之二利潤(rùn)增長(zhǎng)，其中化學(xué)循環(huán)占比約40%。預(yù)計(jì)到2050年，近60%的塑料使用回收塑料作為原材料，化學(xué)回收對(duì)石化行業(yè)的貢獻(xiàn)可能超過(guò)50%。麥肯錫預(yù)計(jì)到2030年，化學(xué)循環(huán)的投資規(guī)模有望超過(guò)400億美元?？泼瘜W(xué)回收研究院預(yù)測(cè)，化學(xué)循環(huán)全球投資規(guī)?？赡軙?huì)達(dá)到500-1000億美元。

03 |全球最大的廢塑料化學(xué)循環(huán)市場(chǎng)在中國(guó)

科茂化學(xué)回收研究院認(rèn)為，中國(guó)會(huì)成為全球最大的廢塑料化學(xué)循環(huán)市場(chǎng)，有以下幾方面原因：①中國(guó)14億人口，大城市多，人口密集度高，擁有全球最大的塑料垃圾體量和集中度；②隨著中國(guó)垃圾分類(lèi)、無(wú)廢城市、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、越來(lái)越明確的垃圾資源化目標(biāo)等政策施行，過(guò)去不被分離出來(lái)的塑料垃圾逐漸可以更低成本、更高效率地從垃圾中分離出來(lái)；③如果塑料垃圾被大量分離出來(lái)，因其混合性和受污染，化學(xué)回收將成為塑料垃圾減量化、無(wú)害化、資源化的繞不開(kāi)的解決方案；④中國(guó)的化學(xué)回收企業(yè)已經(jīng)過(guò)10余年技術(shù)積累，具備大規(guī)模快速發(fā)展的基礎(chǔ)。

中國(guó)前瞻性企業(yè)對(duì)化學(xué)循環(huán)進(jìn)行戰(zhàn)略性投入，再加上政策的保駕護(hù)航，可能會(huì)推動(dòng)中國(guó)成為全球化學(xué)循環(huán)PCR材料的最大生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)。

5.總結(jié)

1.低碳可持續(xù)時(shí)代，食品級(jí)PCR塑料包裝需求猛增，2025年將達(dá)到千萬(wàn)噸級(jí)；

2.化學(xué)循環(huán)PCR塑料可用于食品接觸、減碳效益卓越，會(huì)成為未來(lái)塑料包裝綠色循環(huán)的主流解決方案；

3.經(jīng)過(guò)十余年技術(shù)積累，中國(guó)廢塑料化學(xué)循環(huán)技術(shù)領(lǐng)先世界，第三代技術(shù)領(lǐng)先2-3年，第五代技術(shù)領(lǐng)先5-7年；

4.廢塑料化學(xué)循環(huán)產(chǎn)業(yè)模式已趨明晰，原料來(lái)源渠道豐富，市場(chǎng)規(guī)模萬(wàn)億級(jí)別，投資潛力巨大，最大市場(chǎng)在中國(guó)。