综述：电子废弃物塑料热解技术的综合评估：研究现状、技术挑战与前景

《Journal of Analytical and Applied Pyrolysis》：Comprehensive evaluation of e-waste plastic pyrolysis technology: Research status, technical challenges and prospects

电子废弃物中塑料回收面临传统方法效率低、污染重等问题，真空、催化、共热、微波辅助及等离子体热解技术因其高效资源转化和污染控制优势成为主流方案。本文系统分析五类热解技术的反应机制、发展现状及工程挑战，提出多技术协同耦合策略以突破转化效率与污染控制瓶颈，为工业化应用提供理论支撑与技术路径。

　　电子废弃物（e-waste）的快速增长已成为全球面临的重要环境与资源问题。随着信息时代的到来，电子产品数量激增，使得电子废弃物的产生量远远超过了全球消费的增长速度。据联合国大学发布的《全球电子废弃物监测报告》，2022年全球电子废弃物总量已达到6200万吨，较2010年增长了82%。预测模型显示，受当前消费模式的影响，到2030年，全球电子废弃物总量将上升至8200万吨，甚至可能超过11000万吨，增长速度远超同期全球GDP的增长率。这一趋势表明，电子废弃物的处理和资源回收已成为不可忽视的课题。

电子废弃物中包含大量塑料组件，其占比约为30%-50%。这些塑料主要包括聚碳酸酯（PC）、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物（ABS）、聚苯乙烯（PS）和聚氯乙烯（PVC）等。它们广泛应用于计算机、工业设备、通信器材、消费电子产品等多种设备中。由于塑料的环境持久性和多介质迁移特性，塑料废弃物已形成“水-土-气”三位一体的全球污染模式。具体而言，塑料中的添加剂在水体中溶解后会增加化学需氧量（COD），从而干扰水生生物的结构和功能；塑料垃圾不仅占用土地，还会降低土壤的孔隙度，影响作物产量；植物根系对纳米塑料的内吞作用会抑制叶绿素合成，影响植物生长；微塑料则可通过大气传播，造成空气污染，并对人类健康产生潜在影响。

传统的电子废弃物处理方式主要包括填埋、机械回收、焚烧、热解、气化和水热液化等。尽管这些技术在一定程度上实现了塑料废弃物的回收利用，但在实际应用过程中仍存在诸多不足。例如，填埋方式虽然简单，但会导致土壤和水体污染，且无法实现资源的再利用；机械回收受限于塑料种类的复杂性、添加剂的丰富性和分类的困难，难以获得高纯度的回收材料；焚烧虽然能快速减少体积并回收能源，但会产生二噁英、氢卤化物等有害污染物；气化则需要严格的工艺条件和复杂的设备，对混合原料的适应性较差。相比之下，热解技术因其对原料的强适应性、产品种类的多样性以及工艺的可控性，展现出更大的优势。它能够将聚烯烃、ABS、PS、PVC等混合塑料转化为高附加值的能源产品，如可持续航空燃料、低碳烯烃和富氢合成气等。

从技术经济性角度来看，热解技术在高门费、大规模运行、高聚烯烃原料比例以及完善的产物升级链条件下，相较于焚烧具有更高的净现值（NPV）和更强的市场适应性。然而，在小规模运行、原料中卤素含量较高、催化剂寿命较短或缺乏高附加值产物的情况下，焚烧可能在经济上更具优势。近年来，随着聚合物识别、分离和可回收性评估技术的突破，为热解工艺提供了更加均质的原料。早期研究主要采用磁密度分离、浮选筛选和人工识别等方法，但这些方法效率较低且回收纯度不足。而多光谱融合结合机器学习的方法在塑料废弃物识别方面表现出色，通过深度学习对红外和拉曼光谱数据进行定量分析，可以实现塑料的高效分类和回收。

随着原料均质化和工艺集成化的不断推进，热解技术的环境表现也得到了显著改善。相比焚烧，热解过程能够显著减少二噁英、氢卤化物和颗粒物的排放。双阶段热解和真空热解技术能够实现选择性脱卤和HCl的捕集，从而减少卤素污染物的生成。二氧化碳辅助热解技术则在调节反应气氛和抑制催化剂失活方面表现出色，同时实现碳减排。生命周期评估（LCA）分析也确认了其在整个生命周期内的温室气体排放显著低于焚烧和气化路径。由此可见，热解技术不仅能够有效回收塑料资源，还能显著降低环境影响。

热解技术的创新在提升资源转化效率方面发挥了重要作用。其核心创新路径主要包括五个方面：1）真空热解通过负压环境提高质量传递效率并减少副反应；2）催化热解利用催化剂特性调节产物选择性；3）共热解基于材料成分的协同作用优化热力学平衡；4）微波辅助热解通过电磁场介电加热实现分子的均匀活化；5）等离子热解通过高能电子激发的自由基链反应突破传统活化能壁垒。这些技术通过反应界面调节和能量传递优化，能够有效降低能耗并提高高附加值产物的产率。

在追求可持续发展的背景下，本文从清洁资源的角度系统分析了五种热解技术的现状、挑战和发展趋势，旨在推动该技术从实验室研究走向工业应用，实现环境效益与经济可行性的统一。未来的研究应以多种技术的协同耦合为核心，构建涵盖预处理、热解反应到产物的全链条集成路径。通过技术创新和工程实践，推动电子废弃物中塑料资源的高效转化和可持续利用，为环境保护和资源循环提供更加可行的解决方案。