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Transformation du traitement des déchets plastiques vers un recyclage vert

Transformation du traitement des déchets plastiques vers un recyclage vert

I. Les gens accordent de plus en plus d’attention au traitement des déchets plastiques

Les plastiques sont considérés comme l’une des plus grandes inventions du 20e siècle, facilitant grandement la production et la vie des gens. Cependant, une grande quantité de déchets plastiques sont empilés dans des décharges ou rejetés dans l’environnement, ce qui constitue une menace sérieuse pour l’écosystème naturel. Les méthodes de traitement traditionnelles ne peuvent pas changer le statu quo du gaspillage des ressources et de la pollution de l’environnement. Par conséquent, explorer des moyens écologiques et économiques de recycler les déchets plastiques et réaliser la transformation de la consommation de plastique d’une économie jetable à une économie circulaire du carbone sont devenus des points chauds et des problèmes dans le domaine du recyclage du plastique.

 

Les pays développés se sont très tôt orientés vers la technologie de recyclage des déchets plastiques et disposent de systèmes d’application relativement matures. L’expérience pertinente mérite d’être résumée et d’en tirer des leçons. Le Japon a imposé des exigences de production spéciales aux entreprises de plastique. Par exemple, pour les bouteilles en PET, il est stipulé qu'il ne faut pas utiliser de poignées, que la coloration est interdite et que des étiquettes et des bouchons en plastique amovibles doivent être utilisés ; les entreprises doivent produire des déchets plastiques pour former une boucle fermée de ressources. Les États-Unis comptent plus de 1 700 entreprises de recyclage des déchets plastiques. L'American Plastics Industry Association a proposé une méthode d'étiquetage et de classification des types de plastique pour le recyclage des déchets plastiques ; La NASA a mené des recherches sur l'utilisation de la télédétection par satellite pour identifier les déchets plastiques dans l'océan ; les entreprises énergétiques situées dans les zones côtières sont tenues de dispenser une formation sur les produits plastiques aux employés travaillant sur le plateau continental extérieur, et les bénévoles sont encouragés à éliminer les déchets plastiques dans les zones côtières. Certains pays de l'UE ont mis en place une méthode de recyclage relativement complète pour les emballages en plastique des déchets ménagers et ont publié des politiques exigeant que les fabricants d'emballages paient une certaine redevance aux recycleurs ou que les fabricants d'emballages soient responsables du recyclage et du traitement.

 

Grâce au développement rapide des matériaux et des industries manufacturières, l'élimination et l'utilisation des déchets plastiques ne se limitent plus aux modes d'élimination traditionnels tels que la mise en décharge et l'incinération. Avec l'enrichissement continu des types de déchets plastiques et l'amélioration des technologies de traitement, il est utile de trier de manière globale le système technologique d'élimination et d'utilisation correspondant et de clarifier la voie de développement en fonction des conditions nationales réelles pour saisir l'orientation de développement du domaine. Après un examen technique, cet article forme une classification des technologies d'élimination et d'utilisation des déchets plastiques sous quatre aspects : l'élimination mécanique, la conversion de l'énergie et des ressources, le recyclage et la réutilisation, et les nouvelles technologies ; compare les caractéristiques, les conditions d'utilisation et l'état de développement actuel de diverses technologies, saisit l'état de l'industrie et les défis de développement de l'élimination et de l'utilisation des déchets plastiques, et fournit une référence directe pour la recherche sur le recyclage, l'élimination et l'utilisation propres et efficaces des déchets plastiques .

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II. Classification des technologies d'élimination et d'utilisation des déchets plastiques

1. Technologie d'élimination mécanique

 

La technologie d’élimination mécanique des déchets plastiques vise principalement une réduction pratique, mais elle pose généralement des problèmes d’impacts écologiques et environnementaux ultérieurs. Par exemple, la mise en décharge et le déversement en mer élargiront la gamme d’impacts des microplastiques. Compte tenu de leur impact écologique continu, la mise en décharge et le déversement en mer ne sont pas des technologies idéales d’élimination des déchets plastiques et ne sont pas non plus conformes au principe du développement durable vert. Il est nécessaire de réaliser au préalable une évaluation de l’impact écologique et environnemental et d’améliorer le plan de mise en œuvre de la mise en décharge des déchets plastiques. Bien que la méthode de remplissage de matériaux de construction soit au stade de la recherche et du développement, elle présente certaines perspectives de développement dans le recyclage et l'utilisation des déchets plastiques.

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2. Conversion de l'énergie et des ressources des déchets plastiques

 

Des années 1960 à la fin du XXe siècle, le problème de la pénurie d’énergie et de ressources a fait l’objet d’une large attention. Avec l'introduction de concepts tels que le développement durable et l'économie circulaire, l'industrie du plastique s'est développée rapidement et la production de déchets plastiques a augmenté. Les chercheurs se sont tournés vers l’utilisation de l’énergie et des ressources des déchets plastiques. Le recyclage et l'élimination des déchets plastiques visent principalement à garantir l'innocuité, la réduction et l'utilisation de l'énergie ou des ressources. La technologie de recyclage chimique à des fins de protection de l'environnement est une technologie représentative de recyclage de l'énergie et des ressources, qui décompose les déchets plastiques de haut poids moléculaire en composés de petites molécules pour un recyclage secondaire. La conversion de l'énergie et des ressources comprend principalement la technologie thermochimique, l'hydrolyse, l'alcoolyse et la biodégradation.

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3. Recyclage des déchets plastiques

Les plastiques peuvent être divisés en thermoplastiques et thermodurcissables en fonction de leurs propriétés physiques : les premiers peuvent être fondus en liquide à haute température, puis transformés en objets de différentes formes selon les besoins, et peuvent être recyclés et moulés à plusieurs reprises ; ces derniers ne peuvent pas être fondus ou remodelés, et ne peuvent être transformés en objets en plastique dur et utilisés qu'une seule fois, et le chauffage augmentera leur dureté. Les thermoplastiques sont principalement utilisés pour le recyclage des ressources et de l'énergie, tandis que les plastiques thermodurcissables ne sont utilisés que pour le recyclage énergétique afin d'éviter le gaspillage.

(1) Méthode de recyclage simple

Le recyclage simple fait référence à la technologie de tri, de nettoyage, de broyage, de fusion et de transformation des déchets plastiques recyclés sans modification, et à leur utilisation directe pour le traitement du moulage du plastique. Son coût et son investissement sont faibles, mais il impose des exigences quant aux types de plastiques pouvant être traités. La méthode de recyclage simple s’applique à presque tous les déchets plastiques thermoplastiques et à une petite quantité de déchets plastiques mélangés à des plastiques thermodurcissables. Ils sont principalement divisés en trois types d'élimination : ① Les déchets issus du processus de production des usines de transformation du plastique et des usines de production de résine sont généralement propres et comportent un seul composant. Ils peuvent être directement broyés et plastifiés sans tri ; ② Déchets de plastiques issus de plastiques recyclés, tels que divers matériaux d'emballage, films, etc. Les matériaux doivent être triés, nettoyés, broyés et plastifiés ; ③ Les déchets plastiques provenant de plastiques à usage spécial, tels que les gaines de câbles, nécessitent un prétraitement spécial avant d'être réutilisés et peuvent être réutilisés ou mélangés avec d'autres polymères après dissolution, précipitation et séchage ; des déchets plastiques sont ajoutés pour réagir lors du processus de fabrication du polyester à partir de produits chimiques, tels que l'acide téréphtalique (TPA) et l'EG. Des déchets plastiques peuvent être ajoutés lors du processus de fabrication du polyester.

 

(2)  Méthode de modification et de régénération

Par rapport à la méthode de recyclage simple, la méthode de modification et de recyclage est plus compliquée. Une fois les déchets plastiques modifiés par des procédés chimiques ou mécaniques, de nouveaux plastiques répondant à des besoins spécifiques sont produits en mélangeant différents matériaux ou en ajoutant des additifs. Il peut améliorer les propriétés mécaniques de base des matériaux recyclés et répondre aux besoins de production de produits spéciaux de haute qualité. La modification des déchets plastiques comprend la modification du mélange, la modification du renforcement, la modification du remplissage, la modification du durcissement, la modification du greffage, etc., qui peuvent être grossièrement divisées en fonction de la modification physique et de la modification chimique. La méthode de modification et de recyclage est principalement adoptée par les petites et moyennes entreprises, consommant principalement les déchets plastiques générés par les entreprises industrielles et minières et l'agriculture (tels que les pièces en plastique, les produits d'emballage, les bouteilles de pesticides, les sacs alimentaires, les produits de première nécessité). Ce type de déchets plastiques contient une petite quantité de charges et de plastifiants, et le poids moléculaire peut être augmenté après un peu de traitement pour faciliter la réutilisation. Par exemple, des allongeurs de chaîne sont utilisés pour étendre la liaison entre le groupe carboxyle de l'ABS et le groupe hydroxyle terminal du polybutadiène in situ afin de réaliser une modification et une utilisation du polymère ; Le PS est débromé puis granulé à l'aide d'un processus de mélange modifié pour améliorer ses propriétés physiques et mettre à niveau la technologie de recyclage des déchets plastiques ; le bisphénol A présent dans le polycarbonate produit industriellement est éliminé par mélange pour obtenir une modification de la surface du film polymère et répondre aux exigences normales d'utilisation du produit.

 

 

La demande de produits en plastique dans la société augmente d'année en année, ce qui non seulement consomme beaucoup d'énergie, mais provoque également une pollution de l'environnement et nuit à la santé biologique. Dans ce contexte, le recyclage des déchets plastiques par des méthodes de régénération modifiées est également une méthode de développement adaptée à l’économie bas carbone. Il est nécessaire de contrôler de manière ciblée la sécurité environnementale des entreprises de transformation, de s'efforcer de réduire les problèmes de pollution de l'environnement et de poursuivre un développement durable global et coordonné. La technologie de régénération modifiée peut entraîner des modifications des performances de divers déchets plastiques. Par exemple, le PE, le PP, le PVC, le PS, l'ABS et le PA subiront tous des changements de couleur, une viscosité et une diminution de l'allongement au cours du processus de régénération, tandis que la viscosité du PE haute densité augmentera. Par conséquent, la technologie de régénération des déchets plastiques présente à la fois des avantages et des inconvénients en termes de changements de performances des plastiques recyclés. Des additifs peuvent être ajoutés ou des ajustements techniques peuvent être apportés pour garantir la qualité du produit.

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4. Nouvelles technologies pour l'élimination et l'utilisation des déchets plastiques

(1)  Technologie d’élimination et d’utilisation des fluides supercritiques

Les déchets plastiques réagissent dans des fluides supercritiques, ce qui présente les avantages d'un temps de réaction court, de l'absence de catalyseur et d'un taux de récupération élevé. Les déchets plastiques contiennent des liaisons chimiques facilement décomposables, telles que des liaisons éther, des liaisons acyle et des liaisons ester, qui peuvent être décomposées en monomères dans des fluides supercritiques, puis réorganisées pour produire de nouveaux produits en plastique. Le PET peut être décomposé en monomères dans des fluides supercritiques, et le PU peut également être recyclé grâce à la technologie de décomposition des fluides supercritiques. La technologie de décomposition des fluides supercritiques a de bonnes perspectives de développement, mais il existe des problèmes liés aux exigences élevées d'étanchéité à haute pression lorsqu'elle est utilisée.

 

(2)  Technologie de récupération d’énergie par injection de haut fourneau

La valorisation énergétique par injection dans les hauts fourneaux est généralement considérée comme une méthode efficace pour recycler les déchets plastiques. Du point de vue de l'utilisation de l'énergie, la technologie d'injection dans les hauts fourneaux a un taux d'utilisation élevé de l'énergie contenue dans les déchets plastiques (environ 80 %), réduisant principalement le minerai de fer sous forme d'énergie chimique. Du point de vue de la protection de l'environnement, la teneur en gaz toxiques produits par la technologie d'injection des hauts fourneaux est faible, ce qui est pratique pour une application à grande échelle. La technologie d’injection en haut fourneau dispose d’une forte capacité de transformation et est propice au développement d’une économie circulaire bas carbone. Cependant, les déchets plastiques recyclés ne sont généralement pas entièrement classés et ne répondent pas aux exigences de l'injection dans les hauts fourneaux pour les matériaux réactifs, ce qui fait que la technologie d'injection dans les hauts fourneaux n'est pas largement utilisée à l'heure actuelle.

 

(3)  Technologie de phototraitement

La technologie de phototraitement utilise l’énergie lumineuse comme source d’énergie pour traiter les déchets plastiques. Il présente une faible pollution et des avantages économiques et a attiré beaucoup d'attention ces dernières années. Par rapport à la technologie thermochimique, les conditions de photoréaction sont douces et la consommation d’énergie est faible. Il peut rompre avec précision des liaisons chimiques spécifiques pour atteindre une sélectivité élevée des produits cibles. La technologie de phototraitement est principalement divisée en deux catégories : la photodégradation et la photocatalyse.

Bien que les perspectives d'application de la technologie de phototraitement soient bonnes, il reste encore des problèmes à résoudre, tels que l'exploration de méthodes permettant d'identifier et de contrôler avec précision les chemins de réaction, le développement de photocatalyseurs à faible coût et de haute performance et le développement de méthodes de prétraitement économiques et respectueuses de l'environnement selon différents types de déchets plastiques.

 

(4)   Technologie électrocatalytique

 

Il existe encore peu d’études appliquées sur la conversion des déchets plastiques en produits de valeur par électrocatalyse. Bien que la technologie électrocatalytique présente les avantages d'un potentiel énergétique contrôlable, d'un électrolyte recyclable et d'une conversion sélective, elle est confrontée à de nombreux défis d'application : il est difficile de convertir un équipement de production expérimental en application industrielle, et le processus de séparation des acides organiques et des substances redox des électrolytes est une source d'énergie. -intensive, nécessitant des catalyseurs plus efficaces, plus respectueux de l'environnement et plus économiques.

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III. Suggestions sur le développement de technologies d’élimination et d’utilisation des déchets plastiques

Tout d’abord, réduisez la quantité à la source et encouragez l’utilisation de plastiques recyclés. Adopter une approche politique pour encourager les emballages de produits à choisir des alternatives telles que les plastiques biodégradables, réduire la consommation de plastiques jetables non dégradables et s'efforcer de réduire la production de déchets plastiques à la source. Formuler un système standard pour les plastiques recyclés, normaliser le recyclage et la réutilisation des déchets plastiques et améliorer la reconnaissance publique des plastiques recyclés et le taux de recyclage des déchets plastiques.

 

Deuxièmement, renforcer la classification et le recyclage des déchets plastiques. L'élimination et l'utilisation des déchets plastiques dans mon pays se sont développées relativement tard, et les mécanismes de recyclage et de gestion correspondants ne sont toujours pas solides. La conscience environnementale du public ne s'est pas encore transformée en habitudes comportementales et la compréhension de l'importance de la classification des déchets est relativement faible. Il est nécessaire de renforcer la mise en œuvre et la publicité des politiques pertinentes de classification et de recyclage des déchets, et de promouvoir efficacement l'industrialisation de la classification et du recyclage des déchets plastiques.

 

 

Le troisième est de promouvoir l'innovation technologique et la transformation des acquis. Les nouvelles technologies de traitement des déchets plastiques ne sont pas encore matures et présentent des lacunes importantes par rapport aux technologies matures. Le soutien nécessaire devrait être apporté à l'organisation de la recherche sur l'élimination et l'utilisation des déchets plastiques afin de promouvoir des percées dans les problèmes techniques clés. Le financement public devrait être utilisé pour stimuler l'enthousiasme des entreprises à participer à la recherche technologique, se concentrer sur la recherche fondamentale motivée par les besoins d'application et promouvoir la transformation en douceur des réalisations technologiques innovantes dans le traitement et l'utilisation des déchets plastiques.

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Le potentiel de marché pour le recyclage des déchets plastiques est énorme en 2024
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