中石化北京化工研究院院长吴长江:
废旧高分子材料绿色资源化利用技术是主攻方向
中国石化北京化工研究院（以下简称“北化院”）1958年6月1日正式挂牌成立，是中国最早从事石油化工综合性研究的科研机构之一，经过近65年的积淀与发展，已形成“材料设计—原料—催化剂—聚合工艺—加工成型—制品检测—废旧材料绿色资源化利用”的完整高分子材料创新链，开发了一系列国内外领先的技术和产品，为我国材料产业快速发展提供了坚实支撑。
记者：您提出的“废旧高分子材料绿色资源化利用”与大众理解的“废旧塑料回收”是一回事儿吗？
吴长江：“废旧高分子材料的绿色资源化利用”是在分子结构上提出的理论构想，比“废塑料的回收利用”范围更广、更贴合人类使用实际的一个资源化利用概念。它不仅仅局限于废旧的高分子材料回收后再应用，还讲究回收的方法要符合科学规律，能够实现资源最大化利用，且不能造成二次污染、能源消耗成本还要低，从而真正实现绿色资源化利用。
高分子材料一般分为天然高分子材料和合成高分子材料，后者一般分为合成树脂（塑料）、合成橡胶、合成纤维三大类，品种繁多，有成千上万种。小到水瓶、塑料袋、衣物，大到建筑物、高铁、飞机、汽车用合成材料，在人类的生产生活中随处可见，还广泛应用于国防航天、电子通信、智能制造等诸多高精尖领域，已成为人类生活和国民经济中重要的一部分。
高分子材料有生命周期，过了生命周期，就会成为废旧高分子材料。但必须树立一个理念，即废旧高分子材料不是废物，而是放错了地方的宝贵资源。在化学家、材料学家眼中，物质都是由分子、原子组成的，废旧高分子材料是重要的碳氢资源。
这是一笔巨大的资源，据相关数据统计，截至目前全球的废旧高分子材料量已达上百亿吨。而随着智能芯片、电池材料、高性能电缆等领域智能化、高性能化发展，高端合成材料的应用会越来越广泛，因此废旧高分子材料的数量必然会随之增加。人类正在积极开发相关技术，以期将这笔资源充分利用起来，推动真正实现绿色、低碳、可循环发展，这对整个人类来说意义重大。
吴长江：集团公司党组书记、董事长马永生在今年两会上的提案，充分体现了中国石化在推进废旧材料高效绿色资源化利用方面的责任感和使命感。中国石化作为全球最大的高分子材料生产企业，责无旁贷地要在推动废旧高分子材料绿色资源化利用方面有所作为。早在2019年，中国石化就加入终止塑料废弃物联盟（AEPW），成为首家加入该联盟的中国大陆企业，并在集团科技委布局了这个领域的战略研究。我作为这一课题的具体负责人，组织近50人团队，用时一年完成了《废旧高分子材料资源化利用》的研究报告，提出“废旧高分子材料绿色资源化利用”概念。这份长达100多页的专业报告，是我国较早的一份系统研究废旧高分子环境问题、国内外相关政策、回收利用方法和未来发展趋势的研究报告，是中国石化最早、最系统的废旧高分子材料绿色资源化利用方面的战略性研究报告。
在国家“十四五”推动经济社会发展全面绿色转型的时代背景下，中国石化提出更加注重绿色发展，全力加速推进废旧高分子材料绿色资源化利用技术攻关，加快打造绿色低碳循环发展的产业体系，是担当“国家战略科技力量”的具体体现。
北化院作为中国石化高分子材料领域的排头兵，已形成“材料设计—原料—催化剂—聚合工艺—加工成型—制品检测—废旧材料绿色资源化利用”的闭环创新研发链条，同时具有完善的化工环保和标准化工作体系，30多年前就开展了废旧高分子的物理回收研究，化学回收也进行了近10年的研究，目前正在全面推进“大兵团”作战，在研课题16项，其中国家项目2项，集团公司项目11项。在用量最大的合成树脂方面，北化院积极开发混合塑料多相增容、废旧地膜高值化回收、微波等离子体裂解、废塑料蒸汽裂解、催化裂解等物理和化学回收技术。占全球超过50%产量的聚酯（PET）回收方面，打通了PET化学解聚和产物分离流程，进行了解聚污染控制技术开发。在废旧橡胶方面，开发化学废旧橡胶再生及资源化利用技术和自修复可再生橡胶材料。同时推进资源化利用过程环保技术发展和相关标准化工作，并与清华大学共同进行塑料全链条治理综合评估系统的开发及应用。
记者：目前在实现废旧高分子材料绿色资源化利用方面有哪些技术方向？
吴长江：所谓物尽其用，延长使用寿命本身就是一种“资源化利用”，因此在高分子材料的生命周期内最大限度地发挥材料的功能作用，是解决废旧高分子材料引发资源环境问题的一个重要发展方向。例如开发延长聚烯烃服役期的高耐候长效应用技术，通过提高聚烯烃系统的抗老化、抗蠕变等性能，延长材料使用寿命，实现对高分子材料的长周期资源化利用。我院开发的燃气管用聚乙烯、汽车保险杠用聚丙烯、地暖管用聚丁烯等，都是这一技术方向的应用实例。
在高分子材料生命周期结束后，废旧高分子材料资源化利用一般有物理回收和化学回收两种方式。
物理回收是通过加热软化、力学粉碎等物理方式对废旧高分子材料重新加工塑形进行再利用最终实现循环利用的方法，技术门槛相对较低，发展起步较早，是现阶段较为常见并被广泛采用的废旧高分子材料资源化利用方案。但物理回收无法解决杂质问题，回收材料的制品应用场合有限，无法应用于高端领域。由于大部分塑料具有不相容性，未来物理回收的研究重点是能实现混合塑料相容的增溶剂技术，使废旧高分子材料回收时可不分类，且回收材料的力学性能不降低，从而降低分类回收成本，提高回收料通用性。
相较于物理回收，化学回收是将废旧高分子材料降解，回收利用得到单体再聚合成新的高分子材料的过程，从而实现“单体—聚合物—再生单体—聚合物”的循环利用，是技术发展的必然趋势。化学回收的本质是通过输入热、光、微波等能量的方法打断高分子链结构的共价键，所谓知所来、明所往，只有深谙高分子材料的聚合、加工技术，才能实现对废旧高分子材料资源化利用的精准设计，即依据不同类别废旧高分子材料的性质，采取相应的化学回收方法，获得预期的裂解/解聚产物，然后将所获得的裂解/解聚产物再作为单体，进入新的高分子材料或精细化学品的生产过程。未来可重点关注高分子材料微波裂解、催化裂解、化学解聚等制单体原料方面的技术开发。
记者：在推进废旧高分子材料绿色资源化利用的发展方面，有什么亟待解决或者需要引起重视的问题？
吴长江：废旧高分子材料是一笔宝贵的碳氢资源，我们不能急于求成，仅满足于能够回收利用，而忽视回收利用过程中资源的浪费和能源的消耗。目前要实现废旧高分子材料绿色资源化利用，还存在一系列的科学问题要解决，需要基础理论、技术创新、产业、政策等全方位的支撑。
首先，从单体到形成高分子材料，人类经历了上百年的研究和发展过程。将高分子材料还原为单体，这个研究过程仍存在一系列技术问题亟待解决，需要在理论研究尤其是基础研究方面加大力度。高分子材料种类繁多，解聚原理不尽相同，如何通过外部输入能量的方法打断分子链中的共价键，这本身需要充足的理论研究、科学实验等基础研究做支撑。分子的微观结构决定了产品的性能，北化院在分子构效关系方面具有坚实的研究基础，我们将在废旧高分子材料绿色资源化利用领域发挥专长，与中国石化各相关单位形成合力，共同攻克基础科学领域的技术难题。
其次，废旧高分子材料绿色资源化利用涉及产业链各环节，流程长、质量控制困难，需要确定资源化利用的相关标准，但目前尚缺少相应回收过程控制及再生产产品质量控制的标准。需要从国家层面开展废旧高分子材料回收过程中物理分离及清洗技术、再生产品质量、再循环含量、表征分析等技术领域的标准化研究，建立相应的标准化体系，支撑废旧高分子材料绿色资源化利用规范化、标准化，使环境效益最大化。目前北化院也在标准化研究方面积极努力，预计今年可完成一项可降解材料的专用原料标准立项。
此外，在废旧高分子材料绿色资源化利用过程中还要做好环保工作，对污染的控制技术开发尤为重要。通过废旧高分子材料绿色资源化利用过程中产生污染物的迁移转化机理研究，开发特征有机物、重金属、含氯化合物等污染物的处理技术，实现污染物资源化回用及排放达标，以免对环境造成二次污染。今年北化院将完成对化学解聚、微波裂解、蒸汽裂解、催化裂解等过程中排放废水中污染物的分析鉴定，实现特征污染物有效处理，废水达标排放。
总之，高分子材料形成和回收利用过程紧密相关，从原料、催化剂、聚合反应、材料加工利用到最后回收进行资源化利用，是一个全产业链的闭环。我们要尊重科学规律，集中力量各施所长，形成完整的价值链、产业链和创新链，如此，资源化利用才能实现效率的最大化，科学性和经济性才能达到最优。