在法國 “塑料谷”，IPC（法國塑料與復(fù)合材料研究所）率先開辟了第三條回收路徑，用于凈化塑料以實(shí)現(xiàn)高價(jià)值再利用（圖片來源：iStock）
在法國?"塑料谷"，IPC 技術(shù)中心（聚合物與復(fù)合材料研究所）的研究人員正在對一種采用超臨界二氧化碳的塑料回收方法展開測試。這種處于高壓、高溫狀態(tài)的二氧化碳兼具氣體與液體的雙重特性。此項(xiàng)技術(shù)有望徹底革新我們現(xiàn)有的塑料回收模式，更讓食品級回收材料的規(guī)?；瘧?yīng)用成為觸手可及的現(xiàn)實(shí)。
在法國里昂近郊的 “塑料谷” 核心地帶，一項(xiàng)顛覆性創(chuàng)新正在孕育成型。位于奧約納克斯的 IPC 技術(shù)中心（聚合物與復(fù)合材料研究所）正攜手行業(yè)協(xié)會(huì) Polyvia，對一種前景廣闊的再生塑料凈化新工藝展開測試。該工藝通過超臨界二氧化碳（CO?）技術(shù)，有望為現(xiàn)有回收技術(shù)體系提供補(bǔ)充與升級。這一創(chuàng)新不僅旨在助力行業(yè)達(dá)成嚴(yán)苛的監(jiān)管目標(biāo)，更將推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)向真正意義上的塑料循環(huán)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型。
塑料：困境與機(jī)遇
塑料污染是我們這個(gè)時(shí)代最嚴(yán)峻的環(huán)境挑戰(zhàn)之一。從生態(tài)系統(tǒng)退化到人類健康威脅，塑料已在陸地和海洋環(huán)境中大量堆積 —— 包括臭名昭著的太平洋大垃圾帶。許多這類材料可能存續(xù)長達(dá)千年之久。
然而，盡管監(jiān)管趨嚴(yán)、消費(fèi)者意識提升，塑料產(chǎn)量仍在持續(xù)增長。行業(yè)的目標(biāo)并非淘汰塑料，而是讓其生命周期更具可持續(xù)性和循環(huán)性。這一愿景是否現(xiàn)實(shí)仍存爭議，但在法國 “塑料谷”，人們正付諸行動(dòng)，努力使之成為可能。
IPC 與“3Rs”戰(zhàn)略
這場變革的核心力量是 IPC—— 法國塑料與復(fù)合材料技術(shù)中心。該中心通過創(chuàng)新平臺為中小企業(yè)及行業(yè)參與者提供支持，助力其優(yōu)化生產(chǎn)流程以滿足當(dāng)下及未來的監(jiān)管要求，尤其是 3R 戰(zhàn)略：減量化（Reduce）、再利用（Reuse）、再循環(huán)（Recycle）。
“3R 戰(zhàn)略” 解析
“3R 戰(zhàn)略” 源自法國《反浪費(fèi)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)法》（Loi AGEC）及歐盟 2019 年《一次性塑料指令》。該戰(zhàn)略以 2040 年前逐步淘汰一次性塑料包裝為目標(biāo)，圍繞三大核心支柱構(gòu)建：
- 減量化（Reduction）：在不影響性能的前提下，減少塑料使用量，尤其注重從設(shè)計(jì)階段把控源頭。
- 再利用（Reuse）：建立包裝多次重復(fù)使用的系統(tǒng)，需在生態(tài)設(shè)計(jì)、收集、清潔及物流環(huán)節(jié)同步創(chuàng)新。
- 再循環(huán)（Recycling）：將塑料廢棄物轉(zhuǎn)化為新原材料，涵蓋機(jī)械回收與化學(xué)回收，同時(shí)納入新興技術(shù)路徑。
核心目標(biāo)包括：
- 到2025年，一次性包裝使用量減少 20%，其中一半通過再利用實(shí)現(xiàn)。
- 到2025年，塑料包裝實(shí)現(xiàn) 100% 可回收。
- 到2027年，10% 的包裝可重復(fù)使用。
- 自2025年1月起，全面遵循歐盟《包裝及包裝廢棄物法規(guī)》（PPWR）的監(jiān)管要求。
IPC 的塑料重復(fù)利用技術(shù)平臺
IPC（法國塑料與復(fù)合材料技術(shù)中心）搭建技術(shù)平臺，供制造商測試塑料包裝的重復(fù)利用性、可回收性及其他創(chuàng)新性能。
該中心的核心計(jì)劃之一是設(shè)立專用平臺測試食品包裝的重復(fù)使用性。這一設(shè)施可模擬即食餐盒的完整生命周期，涵蓋清洗、消毒、干燥等流程，以確保包裝能安全地重復(fù)用于同一用途。
自 2024 年投入運(yùn)行的重復(fù)使用測試生產(chǎn)線，可幫助制造商評估包裝在反復(fù)洗滌周期中的耐用性，并測算干燥效率。這最后一步至關(guān)重要 —— 若塑料干燥不徹底，可能成為細(xì)菌滋生的溫床。
在參訪過程中，我們看到一條清洗隧道，可在不同條件（溫度、洗滌劑類型、水壓）下測試聚丙烯托盤。該隧道采用噴淋式清潔，適用于固體食品容器，但不適合化妝品瓶 —— 后者需浸泡才能徹底消毒。
在另一個(gè)測試工位，協(xié)作機(jī)器人（cobot）模擬刀痕和磨損，以檢驗(yàn)包裝經(jīng)多次使用后的機(jī)械抗性。
這一試點(diǎn)項(xiàng)目由 IPC 與 CITEO 合作開發(fā)，于今年早些時(shí)候啟動(dòng)，首批測試結(jié)果尚待公布。
IPC 的核心計(jì)劃之一是設(shè)立專用平臺測試食品包裝的重復(fù)使用性（圖片來源：IPC）
超臨界二氧化碳：塑料回收的第三條路徑？
除了機(jī)械回收和化學(xué)回收，國際塑料中心（IPC）還在開發(fā)一種提升回收塑料品質(zhì)的 “第三條路徑”—— 利用超臨界二氧化碳（CO?）進(jìn)行凈化。這一工藝不會(huì)改變聚合物的分子結(jié)構(gòu)，而是通過去除雜質(zhì)來提升塑料的高價(jià)值再利用潛力，甚至可用于食品級應(yīng)用場景。
“我們的目標(biāo)是開發(fā)高質(zhì)量的機(jī)械回收工藝，以生產(chǎn)可凈化、可重復(fù)利用的材料。” IPC 材料與回收項(xiàng)目經(jīng)理弗洛倫斯?伊斯納德（Florence Isnard）博士表示。
當(dāng)前，塑料行業(yè)主要依賴兩種成熟的回收方法：
- 機(jī)械回收：已廣泛應(yīng)用超 15 年，尤其適用于飲料瓶 PET 材質(zhì)的處理。盡管能耗較低，但正如 IPC 研究總監(jiān)吉勒斯?登勒（Gilles Dennler）所解釋：“機(jī)械回收的優(yōu)勢在于低能耗，但其核心局限是無法從分子層面改變聚合物結(jié)構(gòu)，因此難以完全消除塑料‘生命歷程’中積累的污染物或添加劑。”
- 化學(xué)回收：通過分解聚合物鏈并重組，在分子層面進(jìn)行操作。登勒指出：“我們將聚合物分解，從根本上改變其化學(xué)結(jié)構(gòu)，這使得材料凈化成為可能 —— 有效將其還原至類似原生石化原料的初始狀態(tài)?！?/i>
然而，化學(xué)回收的環(huán)境影響遠(yuǎn)大于機(jī)械回收，從可持續(xù)發(fā)展的角度來看，其吸引力相對較低。
為何選擇超臨界二氧化碳？
這一挑戰(zhàn)促使研究人員將超臨界二氧化碳視為頗具潛力的 “第三條路徑”—— 作為一種輔助工藝，它既能提升回收塑料的性能與純度，又避免了完全化學(xué)轉(zhuǎn)化帶來的弊端。
超臨界二氧化碳是在高溫高壓（超過 31°C 和 74 巴）下形成的獨(dú)特物質(zhì)狀態(tài)，兼具氣體與液體的雙重特性。在此狀態(tài)下，它成為強(qiáng)大的溶劑，能夠滲透塑料并溶解各類添加劑、增塑劑或污染物。
這種方法已在脫咖啡因、精油提取等其他行業(yè)廣泛應(yīng)用，而國際塑料中心（IPC）正將其引入塑料領(lǐng)域。
在法國啟動(dòng)的一項(xiàng)試點(diǎn)項(xiàng)目（主要由 Citeo 提供資金支持），首次實(shí)現(xiàn)了超臨界二氧化碳技術(shù)在消費(fèi)后塑料處理中的實(shí)際應(yīng)用測試?；诔醪匠晒?，國際塑料中心（IPC）與超臨界 CO?設(shè)備頭部制造商 SFE Process 達(dá)成戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，推動(dòng)該技術(shù)向工業(yè)化規(guī)模邁進(jìn)。
吉勒斯?登勒（Gilles Dennler）介紹道，這一合作已結(jié)出碩果：
“我們在歐洲安裝了同類型中規(guī)模最大的設(shè)備 —— 這是一臺工業(yè)級壓力容器，堪稱‘巨型高壓鍋’，專為通過創(chuàng)新工藝處理塑料材料而設(shè)計(jì)。”
除機(jī)械回收和化學(xué)回收外，國際塑料中心（IPC）還在開發(fā)其稱之為改善回收塑料品質(zhì)的 “第三條路徑”—— 利用超臨界二氧化碳（CO?）進(jìn)行凈化。（圖片來源：IPC）
工藝概覽
在參觀過程中，我們目睹了超臨界二氧化碳凈化系統(tǒng)的運(yùn)行 —— 這是一套先進(jìn)的多步驟工藝，可將機(jī)械回收的塑料顆粒轉(zhuǎn)化為高純度材料，適用于要求更嚴(yán)苛的應(yīng)用場景。
該工藝的起始原料是機(jī)械回收產(chǎn)生的顆粒，這些顆粒會(huì)被裝入兩個(gè) 100 升容量的不銹鋼高壓釜（填充率約 80%）。高壓釜經(jīng)密封處理后，與加壓二氧化碳回路相連。
初始存儲(chǔ)在鋼瓶中（50 巴壓力）的二氧化碳首先通過冷卻液化，隨后被壓縮至極高壓力（最高達(dá) 750 巴），再通過專用換熱器加熱，使其進(jìn)入超臨界狀態(tài) —— 在此獨(dú)特物態(tài)下，二氧化碳兼具氣體的擴(kuò)散性與液體的溶解能力。
當(dāng)二氧化碳達(dá)到超臨界狀態(tài)后，會(huì)被引入高壓釜內(nèi)，并垂直循環(huán)穿過塑料材料。這使其能夠滲透聚合物基質(zhì)，萃取出各類目標(biāo)物質(zhì)，如添加劑、增塑劑和有機(jī)污染物。隨后，被萃取的分子會(huì)被收集并分析，確保僅去除有害物質(zhì)，同時(shí)不損害基礎(chǔ)聚合物的結(jié)構(gòu)完整性與性能。分析完成后，萃取物將被丟棄。
每次凈化循環(huán)結(jié)束后，高壓釜會(huì)用乙醇清洗，為下一批處理做準(zhǔn)備，以確保結(jié)果的一致性。
熱拉爾迪娜?卡布雷拉（Géraldine Cabrera）博士解釋道：“通過調(diào)節(jié)溫度和壓力控制超臨界二氧化碳的密度，我們能夠選擇性萃取揮發(fā)性或高密度分子。”
每種塑料類型都需要特定的 工藝配方“壓力和溫度”。例如，農(nóng)用薄膜中的聚乙烯與聚氯乙烯（PVC）的處理參數(shù)差異顯著。該方法已在 PVC 處理中證明能有效去除有毒增塑劑。
對于食品接觸類應(yīng)用，需達(dá)到 90% 的凈化閾值才能重新獲得授權(quán)。盡管目前測試仍需通過物理采樣進(jìn)行分析，但國際塑料中心（IPC）計(jì)劃在不久的將來實(shí)現(xiàn)這一流程的自動(dòng)化。
技術(shù)優(yōu)勢與局限性
登勒（Dennler）指出，這項(xiàng)技術(shù)甚至能回收處理 20 世紀(jì) 70 年代的老舊塑料 —— 這類材料至今仍缺乏有效處理方案，其實(shí)際效果將由時(shí)間驗(yàn)證。
不過，該技術(shù)并未繞開機(jī)械回收環(huán)節(jié)。系統(tǒng)運(yùn)行的前提是已通過機(jī)械回收獲得塑料顆粒，因此嚴(yán)格來說，它并非獨(dú)立的 “第三種方法”，而是機(jī)械回收的輔助工藝，旨在實(shí)現(xiàn)塑料凈化。但它填補(bǔ)了一個(gè)關(guān)鍵空白：提升材料品質(zhì)，尤其是針對已達(dá)到食品級標(biāo)準(zhǔn)的材料。
關(guān)于環(huán)境影響，國際塑料中心（IPC）仍謹(jǐn)慎對待數(shù)據(jù)披露，但登勒表示：“我們堅(jiān)信，其環(huán)境影響顯著低于化學(xué)回收?！?/i>
在經(jīng)濟(jì)成本方面，登勒坦言該技術(shù)成本高于機(jī)械回收，但其目標(biāo)是將成本控制在低于全化學(xué)解聚工藝的水平。
IPC?之外：行業(yè)探索的多元解決方案
在探索新型回收技術(shù)的道路上，IPC 并非孤軍奮戰(zhàn)。法國石油與新能源研究院（IFPEN）的研究人員正致力于開發(fā)可無限循環(huán)回收聚對苯二甲酸丁二醇酯（PT）的化學(xué)工藝。
其他實(shí)驗(yàn)室則在嘗試酶促回收技術(shù)，而中國科研團(tuán)隊(duì)近期在《自然》雜志發(fā)表的一項(xiàng)成果中，設(shè)計(jì)出一種 “活體塑料”—— 通過嵌入孢子實(shí)現(xiàn)材料的自然降解。
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該文章轉(zhuǎn)載自《How Supercritical CO? Could Revolutionize Plastic Recycling in Europe》by Camille Rustici，原文章鏈接為：https://emag.directindustry.com/2025/04/11/supercritical-co%E2%82%82-a-promising-frontier-in-plastic-recycling/。
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