释放循环经济的潜力：评估从填埋的城市固体废物中回收的塑料进行热解后生产高价值化学品的可能性

《Waste Management》：Unlocking circular economy potential: Evaluating high-value chemical production from pyrolysis of plastics recovered from landfilled municipal solid waste

从垃圾填埋场回收的塑料经热解-气相色谱-质谱分析表明，500-650℃时产率最高的小链烃（C6-C10）可作为裂解生产乙烯、丙烯等高价值化合物的原料，芳香烃（如苯乙烯、甲苯）和氟/溴化物也具工业应用潜力，长期埋藏对热解性能影响有限

　　近年来，随着全球塑料产量的持续增长，塑料废弃物对环境的影响也日益加剧。根据相关研究，全球塑料年产量已从1950年的150万吨攀升至2022年的4亿吨，其中一半的塑料被设计为一次性使用。这一趋势导致了大量塑料最终被填埋或遗弃在自然环境中，给环境带来了巨大的压力。因此，寻找有效的塑料回收与再利用方法成为解决这一问题的关键。在这一背景下，科学家们开始关注如何从废弃塑料中提取有价值的化学产物，以实现资源的循环利用和减少废弃物对环境的负担。

本研究通过分析从市政固体废弃物（MSW）填埋场中回收的塑料样品，评估了将其转化为有价值化学产品和燃料的潜力。研究使用了热解–气相色谱–质谱（Py-GC–MS）技术，对10种塑料样品进行了分析，包括不同填埋时间的原始和挖掘样品。这些塑料包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、含有PE、PP、聚苯乙烯（PS）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚氯乙烯（PVC）的混合材料。所有样品在350、500、650和800摄氏度下进行了热解，以半定量方式识别不同温度下产生的化合物种类。

研究结果显示，在500摄氏度和650摄氏度时，产生的碳氢化合物最为丰富，其中相当一部分属于汽油范围（C6-C10），这一范围的化合物在塑料工业中具有重要价值。这些碳氢化合物可以通过裂解进一步转化为高附加值的化学品，如乙烯和丙烯，占比可达55%。此外，芳香族化合物如苯、甲苯和苯乙烯在混合样品中表现出较高的产量，这些化合物在化学工业中可用于聚合物、溶剂和染料的生产，展现出广阔的应用前景。

值得注意的是，虽然塑料在填埋过程中会经历老化，这种老化可能改变其化学和机械特性，增加杂质含量，但研究发现，老化对热解过程的影响相对较小。大多数情况下，热解产生的化合物种类和比例与未填埋的塑料相似，表明即使经过长期埋藏，塑料仍然可以作为有价值的化学中间体来源。这一发现为开发可持续的废物管理策略和推动循环经济提供了重要的理论依据。

研究还探讨了热解过程中不同温度对产物分布的影响。在较低温度下，如350摄氏度，主要产生的是长链碳氢化合物；而在较高温度下，如650摄氏度，裂解过程更加剧烈，能够产生更多的短链碳氢化合物和芳香族化合物。此外，含有PET和PVC的混合样品在热解过程中会产生更多的含氧和含氯化合物，这些化合物虽然在某些情况下可能带来污染风险，但也可以通过适当处理转化为有用的化学品。

为了进一步评估从填埋场回收塑料的经济潜力，研究还进行了初步估算。假设通过热解将混合塑料转化为汽油，可以带来显著的经济效益。例如，仅考虑欧洲地区2022年填埋的塑料，其潜在收入可达15亿至18亿美元。这表明，从填埋场回收塑料并将其用于生产高附加值化学品不仅有助于资源回收，还可能带来可观的经济收益。

尽管本研究提供了初步的证据支持从填埋场回收塑料的可行性，但仍需进一步研究以全面评估其技术经济性和环境效益。未来的研究应侧重于更大规模和更复杂的混合废物处理过程，以验证这些方法在实际应用中的可行性和可持续性。同时，还需考虑废物收集、回收和处理的成本，以及市场波动对收益的影响。通过这些研究，可以为塑料的可持续管理和资源回收提供更全面的解决方案。