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廃プラスチック処理のグリーンリサイクルへの転換

廃プラスチック処理のグリーンリサイクルへの転換

I. 廃プラスチックの処理に対する人々の関心はますます高まっています

プラスチックは 20 世紀の最も偉大な発明の 1 つと考えられており、人々の生産と生活を大幅に促進します。 しかし、大量の廃プラスチックが埋め立て地に積み上げられたり、環境中に廃棄されたりしており、自然生態系に深刻な脅威を与えています。 従来の処理方法では、資源の浪費や環境汚染の現状を変えることはできません。 したがって、プラスチック廃棄物をリサイクルする環境に優しく経済的な方法を模索し、使い捨て経済から循環炭素経済へのプラスチック消費の転換を実現することが、プラスチックリサイクルの分野でホットスポットおよび問題となっている。

 

先進国は廃プラスチックのリサイクル技術を早くから発展させており、比較的成熟した応用システムを持っています。 関連する経験は要約して学ぶ価値があります。 日本はプラスチック企業に対して特別な生産要件を発行しました。 例えば、ペットボトルの場合は、取っ手の使用、着色の禁止、ラベルやペットボトルのキャップは物理的に剥がせるものを使用することが定められています。企業は廃プラスチックを生産に投入して資源の閉ループを形成する必要がある。 米国には1,700社以上の廃プラスチックリサイクル会社がある。 米国プラスチック工業協会は、廃プラスチックをリサイクルするためにプラスチックの種類をラベル付けおよび分類する方法を提案しました。 NASA は、海洋の廃プラスチックを特定するために衛星リモートセンシングを使用する研究を実施しました。沿岸地域にあるエネルギー会社は、大陸棚外側で働く従業員にプラスチック製品の研修を提供することが義務付けられており、ボランティアは沿岸地域で廃プラスチックを除去することが奨励されている。 一部の EU 諸国では、家庭用廃プラスチック包装の比較的包括的なリサイクル方法を確立しており、包装メーカーがリサイクル業者に一定の料金を支払うこと、または包装メーカーがリサイクルと処理の責任を負うことを義務付ける政策を発行しています。

 

素材産業や製造業の急速な発展により、廃プラスチックの処理や利用は、埋め立てや焼却といった従来の処理方法に限定されなくなりました。 廃プラスチックの種類の継続的な充実と処理技術の向上に伴い、当該分野の発展焦点を把握するためには、対応する処理・利用技術体系を総合的に整理し、国の実情に基づいて発展の道筋を明確にすることが有用である。 技術的な検討を経て、廃プラスチックの処理・利用技術を機械的処理、エネルギー・資源変換、リサイクル・再利用、新技術の4つの側面から分類した。各種技術の特性、使用状況、開発状況を比較し、廃プラスチックの処理・利用に関する業界の現状と開発課題を把握し、廃プラスチックのクリーンで効率的なリサイクル・処理・利用に関する研究に直接参考にする。 。

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II. 廃プラスチックの処理・利用技術の分類

1. 機械的処理技術

 

廃プラスチックの機械的処理技術は、主に利便性の高い削減を目的としていますが、一般にその後の生態学的および環境への影響という問題があります。 たとえば、埋め立てや海洋投棄はマイクロプラスチックの影響範囲を拡大します。 持続的な生態系への影響を考慮すると、埋め立てや海洋投棄は理想的な廃プラスチック処理技術ではなく、グリーン持続可能な開発の原則にも適合しません。 廃プラスチックの埋立処分については、生態学的・環境影響評価を事前に実施し、実施計画を改善する必要がある。 建材充填工法は研究開発段階ではあるが、廃プラスチックのリサイクル利用において一定の発展の見通しがある。

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2. 廃プラスチックのエネルギー・資源化

 

1960 年代から 20 世紀末にかけて、エネルギーと資源の不足の問題が広く注目されました。 持続可能な開発や循環経済などの概念の導入により、プラスチック産業は急速に発展し、廃プラスチックの生産量が増加しました。 研究者らは廃プラスチックのエネルギーと資源利用に注目している。 廃プラスチックのリサイクルや処理は、主に無害化、削減、エネルギーや資源の活用を目的としています。 環境保護を目的としたケミカルリサイクル技術は、廃プラスチックポリマーを高分子量で低分子化合物に分解し、二次リサイクルする代表的なエネルギー・資源リサイクル技術です。 エネルギーと資源の変換には、主に熱化学技術、加水分解、アルコール分解、生分解が含まれます。

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3. 廃プラスチックのリサイクル

プラスチックはその物性によって熱可塑性プラスチックと熱硬化性プラスチックに分けられます。前者は高温で溶かして液体にし、必要に応じてさまざまな形状の物体を作り、リサイクルして繰り返し成形することができます。後者は溶かしたり形を変えたりすることができず、硬いプラスチックの物体に加工して一度しか使用できず、加熱すると硬度が高まります。 熱可塑性プラスチックは主に資源とエネルギーのリサイクルに使用されますが、熱硬化性プラスチックは廃棄物を避けるためにエネルギーリサイクルにのみ使用されます。

(1) 簡易なリサイクル方法

簡易リサイクルとは、再生した廃プラスチックをそのまま分別、洗浄、破砕、溶解、再生し、そのままプラスチックの成形加工に利用する技術を指します。 コストも投資も低めですが、加工できるプラスチックの種類には要件があります。 簡易リサイクル法は、ほぼすべての熱可塑性廃プラスチックと、熱硬化性プラスチックが混合した少量の廃プラスチックに適用できます。 処理方法は主に 3 つに分けられます。 ① プラスチック加工工場や樹脂製造工場の製造工程から出るスクラップは、通常、単一成分でクリーンな状態です。 分別せずに直接粉砕して可塑化することができます。 ②各種包装材、フィルム等の再生プラスチックからなる廃プラスチック。 材料は分別、洗浄、粉砕、可塑化する必要があります。 ③ ケーブルシースなどの特殊用途プラスチックからの廃プラスチックは、再利用の前に特別な前処理が必要であり、溶解、沈殿、乾燥後に再利用または他のポリマーとブレンドすることができます。廃プラスチックは、テレフタル酸 (TPA) や EG などの化学物質からポリエステルを製造するプロセスで反応するために添加されます。 ポリエステルを製造する過程で廃プラスチックが混入することがあります。

 

(2)  改造・再生方法

単純なリサイクル方法と比較して、改造およびリサイクル方法はより複雑です。 廃プラスチックが化学的または機械的プロセスを通じて改質された後、さまざまな材料を混合したり、添加剤を加えたりすることによって、特定のニーズを満たす新しいプラスチックが製造されます。 リサイクル材料の基本的な機械的特性を向上させ、高品質の特殊製品の製造ニーズに対応できます。 廃プラスチックの改質には、配合改質、強化改質、充填改質、強化改質、グラフト改質などがあり、物理的改質と化学的改質に大別されます。 改質・リサイクル方法は主に中小企業で採用されており、主に工業・鉱業や農業から発生する廃プラスチック(プラスチック部品、包装製品、農薬ボトル、食品袋、日用品など)を消費しています。 このタイプの廃プラスチックには少量の充填剤や可塑剤が含まれており、少し処理することで分子量が大きくなり、再利用が容易になります。 たとえば、鎖延長剤は、ABS のカルボキシル基とポリブタジエンの末端ヒドロキシル基の間の結合をその場で延長し、ポリマーの変性と利用を実現するために使用されます。 PS は脱臭素化され、改良された混合プロセスを使用して粒状化され、物理的特性が向上し、廃プラスチックのリサイクル技術が向上します。工業的に生産されたポリカーボネート中のビスフェノール A は、ポリマーフィルムの表面改質を達成し、製品の通常の使用要件を満たすためにブレンドによって除去されます。

 

 

社会におけるプラスチック製品の需要は年々増加しており、大量のエネルギーを消費するだけでなく、環境汚染を引き起こし、生物の健康に悪影響を及ぼします。 この意味で、改良再生法による廃プラスチックのリサイクルも低炭素経済に適応した開発手法です。 加工企業の環境安全を的を絞った方法で管理し、環境汚染問題の削減に努め、包括的かつ協調的な持続可能な発展を追求する必要がある。 再生技術を改良すると、さまざまな廃プラスチックの性能が変化する可能性があります。 たとえば、PE、PP、PVC、PS、ABS、PA はすべて、再生プロセス中に変色、粘度、伸びが低下しますが、高密度 PE の粘度は増加します。 このように、廃プラスチック再生技術は、再生プラスチックの性能変化に対して一長一短の両面を持っています。 製品の品質を確保するために、添加剤を追加したり、技術的な調整を行ったりすることができます。

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4. 廃プラスチックの新たな処理・利用技術

(1)  超臨界流体の処理・利用技術

廃プラスチックは超臨界流体中で反応するため、反応時間が短く、触媒が不要で回収率が高いという利点があります。 廃プラスチックは、エーテル結合、アシル結合、エステル結合などの分解しやすい化学結合を有しており、超臨界流体中でモノマーに分解され、再組織化されて新たなプラスチック製品が生成されます。 PETは超臨界流体中でモノマーに分解でき、PUも超臨界流体分解技術によりリサイクルが可能です。 超臨界流体分解技術は開発の見通しが立っていますが、使用する際には高い高圧シールが必要となるという問題があります。

 

(2)  高炉吹込エネルギー回収技術

廃プラスチックのリサイクルには、高炉注入によるエネルギー回収が有効と一般に考えられています。 エネルギー利用の観点から見ると、高炉圧入技術は廃プラスチックに含まれるエネルギーの利用率が高く(約80%)、主に鉄鉱石を化学エネルギーとして還元します。 環境保護の観点から、高炉吹き込み技術によって発生する有毒ガスの含有量が低いため、大規模用途に適しています。 高炉注入技術は強力な処理能力を備えており、低炭素循環経済の発展に役立ちます。 しかし、リサイクルされた廃プラスチックは通常完全に分類されておらず、反応性物質の高炉注入の要件を満たしていないため、現在、高炉注入技術は広く使用されていないという事実があります。

 

(3)  写真処理技術

写真処理技術は、光エネルギーをエネルギー源として廃プラスチックを処理する技術です。 低公害で経済的なメリットがあり、近年注目を集めています。 熱化学技術と比較して、光反応条件が穏やかであり、エネルギー消費が低い。 特定の化学結合を正確に切断して、標的生成物の高い選択性を実現します。 写真処理技術は主に光分解と光触媒の2つに分類されます。

光処理技術の応用の見通しは良好ですが、反応経路を正確に特定して制御する方法の探索、低コストで高性能な光触媒の開発、経済的で環境に優しい前処理法の開発など、まだ解決すべき課題があります。さまざまな種類の廃プラスチック。

 

(4)   電極触媒技術

 

電極触媒による廃プラスチックの有価物への変換に関する応用研究はまだ少ない。 電極触媒技術は、制御可能なエネルギーポテンシャル、リサイクル可能な電解質、選択的変換などの利点を持っていますが、実験用生産装置を産業応用に転用することが困難であること、電解質から有機酸と酸化還元物質を分離するプロセスにエネルギーが必要であることなど、多くの応用課題に直面しています。 -集約的であり、より効率的で環境に優しく経済的な触媒が必要です。

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III. 廃プラスチックの処理・利用技術開発のご提案

まず、発生源からの量を減らし、再生プラスチックの使用を奨励します。 政策主導のアプローチを採用し、商品包装に生分解性プラスチックなどの代替品の選択を奨励し、使い捨ての非分解性プラスチックの消費を削減し、発生源からの廃プラスチックの排出量を削減するよう努めます。 再生プラスチックの標準制度を策定し、廃プラスチックのリサイクル・再利用を標準化し、再生プラスチックの認知度と廃プラスチックの再資源化率を向上させる。

 

第二に、廃プラスチックの分別とリサイクルを強化する。 私の国では廃プラスチックの処理と利用が比較的遅れて発展しており、関連するリサイクルと管理の仕組みはまだ健全ではありません。 国民の環境意識はまだ行動習慣にまで至っておらず、ゴミの分別の重要性についての理解は比較的希薄です。 関連するゴミの分類とリサイクル政策の実施と広報を強化し、廃プラスチックの分類とリサイクルの産業化を効果的に促進する必要がある。

 

 

3つ目は、技術革新と成果の変革を促進することです。 廃プラスチック処理の新しい技術はまだ成熟しておらず、成熟した技術と比較して顕著な欠点があります。 重要な技術的問題のブレークスルーを促進するために、廃プラスチックの処理と利用に関する研究の配置に必要な支援が与えられるべきである。 公的資金は、企業の技術研究への参加を促進し、応用ニーズに基づく基礎研究に重点を置き、廃プラスチックの処理と利用における革新的な技術成果の円滑な転換を促進するために活用されるべきである。

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