排放绿化

       废塑料等废弃材料脱碳与碳收集是“堵点”,对应生物降解塑料、塑料回收、CCUS产业链塑料增长和排放增长将加剧气候变化。但是,塑料在全生命周期的温室气体排放正威胁着我们全球气候目标的实现:


一、化石燃料的燃烧释放大量 CO。应对气候变化,国际社会必须迅速减少使用化石燃料,然而几乎所有塑料都源自化石燃料。


二、塑料制造是能源密集型和排放密集型的,通过将烷烃裂解成烯烃,将烯烃聚合和塑化成塑料树脂,以及其它化学精炼工艺,将产生极大的温室气体排放量,这与我们的全球气候目标是相悖的。


三、塑料生命周期的每个阶段都会排放温室气体:1) 化石燃料的开采和运输,2) 塑料的精炼和生产制造,3) 塑料废弃物的管理,4) 塑料进入海洋、水体和陆地环境后产生的持续影响。



“四项并举”,减少塑料碳足迹


       根据《自然气候变化》(Nature Climate Change)杂志刊登的一项研究:塑料树脂生产阶段的温室气体排放量占全生命周期排放量的 61%,塑料加工阶段占 30%,塑料废弃物管理阶段占 9%。在此基础上,该研究评估了四种措施在减少塑料温室气体排放方面的潜力:


1) 需求管理(即减少生产塑料)


2) 能源脱碳(用可再生能源替代化石能源)


3) 回收利用


4) 生物基塑料(即利用生物质资源)


      该项研究显示,生物基塑料在整个生命周期内产生的温室气体排放量低于石化基塑料。但是,相比于在生产阶段利用生物质资源生产塑料,在废物管理阶段对塑料进行回收利用可以带来更低的温室气体排放,也就是说使用回收再生塑料,比使用原生生物质塑料将产生更少温室气体[2]。


     该研究发现,最终可以使全球塑料生命周期的温室气体排放降至最低的是:100%生物基塑料,100%能源脱碳,100%回收利用,需求增长减少。以到 2050 年的全球塑料温室气体排放量计算,与目前的趋势相比,采取这一措施组合(需求增长减少假设全球塑料需求的年增长率降至 2%)有望使排放量减少 93%[2]。


      四项措施需要协调一致,若只单独采取其中任何一项措施,并不能实现亟需的温室气体减排力度。这表明,从技术意义上讲,大幅减少全球塑料生命周期的温室气体排放量是可能的,但这需要以前所未有的规模和速度推动所有四项措施的实行。





1.生物降解塑料产业链


      生物降解塑料是指一类由自然界存在的微生物如细菌、霉菌(真菌)和藻类的作用而引起降解的塑料。


      生物降解塑料产业链的上游为原材料的生产,按照原料来源分类,原材料大致分为生物基塑料和石油基塑料。其中,生物基塑料(如淀粉基塑料、PLA、PHA等)的基本原料是可再生的天然生物质资源如淀粉(如玉米、土豆等)、植物秸秆、甲壳素等,石油基塑料(如PBAT、PCL、PBS、PGA等)则是以石化产品为单体形成的;生物可降解塑料产业链的中游为可降解塑料制品的生产;产业链下游为生物可降解塑料的应用,涉及领域包括包装、电子、汽车&运输、消费品、纺织、农业、涂料、3D打印、现代医药、建筑&建造等。


      2019年至2020年,亚洲地区多个国家也发布了限塑政策,包括中国、巴基斯坦、印度、菲律宾、泰国、阿尔及利亚等国家,未来一段时期,亚洲地区生物降解塑料需求量将快速增长。


      PLA、PBAT是可降解材料未来的主要发展方向。PLA是最常见的可降解塑料之一,生产过程无污染,而且产品可以降解为二氧化碳和水,不会对环境产生影响。


      PLA还具有可靠的生物安全性、生物可降解性、良好的力学性能和易加工性,广泛用于包装、纺织行业、农用地膜和生物医用高分子等行业。


      而PBAT属于热塑性可降解塑料,既有较好的延展性和断裂伸长率,也有较好的耐热性和冲击性能。由于PBAT的成膜性能良好,易于吹膜,广泛用于一次性包装膜及农膜领域。PBAT因其石油基材料成本更低,技术工程更加成熟,投资强度更小。结合PBAT的性质、使用领域、生产成本,未来有望成为最大的可降解塑料品类。


      目前,中国国内生产PLA与PBAT的代表性企业包括金发科技、金丹科技、中粮科技、望京龙、华信新材、光华伟业、丰原集团、海正生物、天仁生物、同杰良生物、恒力石化、彤程新材、亿帆医药、瑞丰高材、万华化学、蓝山屯河等。




2.塑料回收


      塑料回收是指采用一定的回收工艺将废弃塑料回收再利用实现变废为宝的目的。我国废弃塑料主要为塑料薄膜、塑料丝及编织品、泡沫塑料、塑料包装箱及容器、日用塑料制品、塑料袋和农用地膜等。


     再生塑料的下游行业应用主要为:1)再生PS塑料下游产品以家居建材为主,2)再生PET塑料下游产品以包装盒、饮料盒等日常消费品为主。


回收利用方法:


(1) 机械法循环再生:机械法循环再生电子废物塑料适用于能够大垃产生、具有稳定供应源以及收集点距离从事拆卸厂商、材料加工和潜在产品用户近的地方。


(2) 作为化工原料:塑料作为化工原料包括使用混合塑料作为金属冶炼过程中的还原剂适用于以下情形:


a 塑料较少且树脂种类繁多;

b. 产品分类和拆解困难; 

c. 塑料供应商、回收商和最终用户彼此距离很远,其中塑料的跨区再生的运输费用就超过了塑料潜在的经济效益。


(3) 加工为工程燃料


      将塑料加工成工程燃料的比例很小,但是却具有商业可行性。该方法很大程度取决于燃料制造商和终端用户之间的紧密合作情况。经济性方面取决于燃料制造商的制造成本、运输费用、替代石油或其他油的售价以及焚埋的费用。


(4) 能源回收


       能源回收有如下定义:将日常用过的塑料盒没有消费国的废塑料制品直接燃烧或者作为其他燃料的助燃剂,通过产生和回收热能的资源回收方式进行利用。主要的例子有生活垃圾焚烧以得到蒸汽、电能和热水; 其他例子有在水泥窑和火力发电厂中作为化石燃料替代物、用于煤炭气化、炉渣熔融和金属回收系统中垃圾衍生燃料的高热值组分。




3.CCUS(碳捕集、利用与封存)


      CCUS技术是十二个领域中壁垒最高、发展阶段最早的技术,但若形成经济适用性,则可以实现真正的“负排放”,从而抵消部分难以实现低碳转型领域的排放(如航空),当前CCUS发展缓慢的主因是成本高昂,据中国碳捕集与封存协会,未来实现CCUS大规模使用的出路是:1)技术进步使成本减半以上,2)发展碳排放交易市场,碳排放价格市场化。


      CCUS是指一套涉及CO2捕集、利用与封存的技术。捕集即从大型点源和非点源捕集CO2的技术,包括发电和使用化石燃料或生物质做为燃料的工业设施,这项技术也可以直接从大气中捕集CO2。捕集之后如果不在现场利用,可以将CO>压缩然后通过船舶、卡车或者管道运输,然后将其进行一系列的利用。封存即将捕集的CO注入地层中,如油气藏或者咸水层中永久封存。CO排放量减少的程度取决于从点源/非点源捕集的气体量以及利用和封存的气体量。


      根据IEA的报告“清洁能源转型中的CCUS”,中国、欧洲和美国电力和工业设施的CO排放量发现,70%的排放量在100公里的潜在封存范围内。这意味着产生的CO2可以就地使用,而无需对CO运输基础设施进行过度投资。这一经济优势将使碳封存和利用更加实际,从而加强部署CCUS技术的情况。


      在使命创新计划部长级组织(MissionInnovation)中,CCUS是公认的创新挑战。使命创新计划部长级组织是由24个国家和欧盟发起的全球倡议,旨在加速全球清洁能源创新,印度政府科技部是该计划的积极合作伙伴。看到这些发展,CCUS在全球能源转型的四大支柱中扮演着重要角色,与可再生能源电气化、生物能源和氢气并驾齐驱。


      捕集的CO可有多种利用方式,包括生产清洁的航空燃料。认识到这一潜力,自2008-2009年金融危机以来,CCUS的部署已增长了300%,潜在应用范围大大扩大。





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