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瓶到瓶回收

2021-07-23 来源:榆树市农业机械网

瓶到瓶回收

相当一段时间以来,塑料包装物被收集,并被加工成高品质的回收材料。然而,只是在前十年里才真正完成了这个回路的闭合,一件新的食品包装由包装碎料制成。这种进展缓慢有许多原因。首先,此问题尚无明确的法规。确定的是,一部欧洲法规已经被讨论了一段时间,但它什么时候能被颁布出来还不清楚。其次,欧盟各成员国可以推行自己的法规。在意大利和西班牙等几个国家,回收料可能完全不能被用在包装方面。德国和瑞士等其它国家对回收技术的进展和科技新知识反应迅速:明确推荐和性能规范已经为回收业成为高增长领域打开了大门。

HDPE瓶回收得来的清

洁碎片

回收PET,食品安全

瓶-瓶的回收除了需要最新的回收技术以外,还需要对聚合物污染物和净化效率有丰富的认识。这是确保从含有回收料的包装物没有杂质被带入食品中的唯一方法。消费者健康保护有赖于这种安全性。而且,回收过程必须是经济的。只有这样,高昂的投资费用才会得到回报。尽管将安全性与经济性结合在一起并不总是轻而易举,但看一看回收企业,就会发现PET的瓶-瓶回收成为常规作业已经很长时间了。这要归因于新型或改进的回收工艺与对PET瓶中物质迁移的研究进展。PET是一种非常不活性的材料,也就是说它只吸收极少量的消费后成分。附着在外部的污染物无论如何都不是很大的问题,因为可以不费力就把它们清除掉。在“再生”过程中消费者面临的唯一风险就是什么时候污染成分扩散到聚合物当中并没有被回收过程所清除。

图1:PET废瓶的大规模分隔

图2:在英国,HDPE被用于奶瓶中

PET被用于饮料瓶的事实意味着数量庞大的单一树脂材料可以被收集,所以可用于闭合回路的回收当中。而且,PET所含添加成分极少,所以从这一点来讲预计不会有问题出现。加之按工业规模对PET瓶进行回收有很长时间了(图1)。从食品的观点来说,消费者用后的回收性PET实际上比纯净的PET还要胜出一筹。可在附带的除污或“超净”回收工艺里发现这里的原因。它们有着极高的清洁效率,不只是把瓶子原有成分中不需要的物质清除掉,而且去除了典型的聚合物污染物,例如残余单体(乙二醇)、低聚体和类似乙醛的分解产物。PET饮料瓶含有三成至五成的回收料现在很普遍了。

PET和HDPE的比较

是否也有可能回收其它惰性较弱的聚合物成为了问题。例如,高密度聚乙烯(HDPE)在英国被用于奶瓶(图2)。英国每年有大约9万吨的HDPE被加工成奶瓶,它们又被填充、销售、倒空和收集。如果证明可以把单一树脂的部分分隔开来,那么出来的结果就会是吸引人的、可用于闭合回路回收的原材料。到目前为止,在这个方向上的努力因为对瓶料中杂质浓度缺乏了解而受到阻碍。因为HDPE比PET的惰性较弱,我们可以估计得到这些浓度会比PET瓶的高出很多。事实上,初步分析显示的刚好相反。因为鲜奶的货架寿命较短,被储存在冷藏条件下,所以消费后成分的浓度与PET瓶的极为相近。还没有发现不恰当利用HDPE瓶的证据。这是对几乎3万只用后的HDPE瓶所做分析而得到的发现。只是探查到了食品中常见成分或是HDPE。

英国WRAP组织决定与一家欧洲协会组织合作,来开发一种合适的工业级工艺,能与HDPE奶瓶回收方法展开经济上的竞争。原料是收集的混合塑料(图3),含有大概20%的HDPE奶瓶。

图3:不同奶瓶的收集

单一树脂HDPE回收之路

首先,HDPE瓶必须与包装废料分隔开。因为在整个回收过程中聚合物可能起着负面的作用,所以分隔是重要步骤之一。其次,对HDPE瓶的优化给予了特别的注意。特别是,有必要把已经被用于液体肥皂和清洁剂的HDPE瓶分隔开,哪怕它们和奶瓶为同一个颜色。所采用工艺做出了纯度约为98%的树脂(图4),并清除掉了大量非食品用的HDPE瓶。这是一种重要的有效方法,因为非食品用HDPE瓶可能含有食品常有的成分和气味而难于从聚合物中清除掉。手工后续分隔将纯度大幅提高到99%以上。被分拣的瓶子然后被碾碎成薄片(见标题图),并经受高强度的热洗过程。这种清洗过程清除掉了附着在表面上的任何污染物,还有标签和粘接剂。而且,它利用了浮沉方法来分离外来聚合物部分。因为除了奶瓶以外,料流还含有着色的HDPE瓶盖,所以一种特别的色彩分拣步骤被引入到HDPE碎料当中。被清洗与色彩分拣的碎片在外部不含有污染物,分析显示它们在这一步中的迁移可能性比得上纯净HDPE。然而,被清洗过的碎片被发现含有更高浓度的两种成分:气味成分柠檬油精和二叔丁基苯酚,这是聚合物添加剂热分解的产物。两种成分从毒物学的角度来看都不是至关重要的。但是,它们在回收料的浓度必须保持在最小。为此,引入了又一个除污步骤。碎片在一个连续反应器内被加热到刚好低于熔点的温度,并施加上高真空,进一步降低可迁移成分的浓度。此过程的完成不会使添加剂分解,所以没必要再添加更多添加剂。在这个除污步骤之后,材料就被做成粒状了。

图4:包装塑料的红外频谱

回收工艺得到的最终产品现在比纯净HDPE的迁移可能性还要低得多,因为HDPE的典型低聚体如辛烷、癸烷和十二烷的浓度被降低了。然后这种材料被做成具有回收料浓度不等的测试瓶。含有100%回收料的测试瓶不能从视觉等感官上与由纯净树脂构成的HDPE瓶相区别出来。测试瓶通过了纯净树脂瓶要承受的所有迁移测试。常规机械测试也没有显示出任何发现。这些测试瓶接着被用于涉及到鲜奶的充填测试。结果再一次没有显示任何感官或微生物方面的作用。所以含有回收料的HDPE奶瓶适合用于鲜奶。

生态性与经济性

根据项目出来的结果,回收工艺的生产成本算出来是每公斤HDPE要0.41欧元。当管理费用包括在一起时,食品接触可用HDPE回收料的生产成本是每公斤0.61欧元。而且,生态均衡计算显示,此工艺比掩埋方法在生态上更有好处,即使入料包括的HDPE只占20%。如果在分拣中也被分开作为单一树脂的约一半的PET瓶也要经历高水平的回收,那么此回收工艺的生态均衡就是更好的了。

此项目显示,除PET以外的聚合物可以用作高品质瓶-瓶回收的起始材料。对于扩散性高的成分,例如聚烯烃,需要对早期污染进行严格测试,胜过PET。在这里,分析是毫无疑问必不可少的。清洁效率或回收工艺然后不得不适应于早期污染的程度。同样,在现实条件下必须测试向食品的迁移性。

一旦搞清楚了所有要点,接下来更多品种的聚合物就将接受闭合回路的回收。考虑到现在的聚合物价格不菲,这可以对于许多领域是个诱人的前提条件。(完)

信息来源: 国际塑料商情

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