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欧盟新规下, 汽车的可持续之路迫在眉睫

来源:国际塑料商情 发布时间:2023-09-26 388
化工塑料橡胶塑料加工设备模具及零件材料处理、计量与检测原料及混合物添加剂及母粒其他增强塑料 特别报道
从设计、生产、报废流程等多个方面,新提案对车辆加强了管理,如果得到落实,每辆新车的成本预计增加不到40欧元,但会产生巨大的环境效益、经济效益和社会效益。

强制要求——新车所用塑料必含报废回收料


7月13日,欧盟委员会发布了一项关于报废车辆(End-of-Life Vehicles,简称“ELV”)的法规提案。根据《欧洲绿色协议》和《循环经济行动计划》,ELV提案以两项现有指令为基础并将取代它们:关于报废车辆的指令2000/53/EC和2005/64/EC。其中,新法规将拟强制要求汽车含有25%再生塑料!此外,欧洲议会和理事会将在普通立法程序中审议这项提案。


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相关数据显示,每1000万辆报废汽车可以回收钢铁1035万吨、有色金属75万吨、塑料90万吨、橡胶75万吨、玻璃60万吨……报废车如果处理得当,将成为多种材料的来源,同时还可大幅减少资源浪费。欧盟发布的关于报废车辆的法规提案引发行业轰动,该提案从设计、生产、报废流程等多个方面对车辆加强管理。那么,这项法规有何关键内容,又有何重大意义?废旧汽车中有哪些工程塑料可以回收?汽车混合塑料废弃物闭环回收的新进展有哪些?在这里都可以找到答案。


早在2020年10月,欧盟就发布了ELV指令修订路线图,并从背景、现存问题、目标和修订思路等方面介绍了ELV指令下一步的修订方向。2021年3月,欧盟委员会完成了对 2000/53/EC 指令对报废车辆的评估,它确定了ELV指令的各种缺点。2021年7月,欧盟正式启动对该路线图的公众意见征集。


如今,新规的颁布不仅符合“欧洲绿色协议”和“新循环经济行动计划”的目标,还能实现更具可持续性和弹性的汽车行业。这对于其他国家来说,亦有重要的借鉴意义。其关键内容主要包括以下六方面:


1.提高车辆设计的循环性:该提案提出了一系列要求,以确保新车的设计有利于材料、零部件的回收再利用。此外,汽车制造商需要向拆解商提供清晰、详细的说明,说明如何在车辆使用和报废阶段更换和拆卸零部件。


2. 增加再生塑料的使用:该提案要求新车应包含至少25%的再生塑料(其中25%来自回收的报废汽车),还允许委员会根据对其附加值和可行性的适当评估,设定再生钢、再生金属和铝的目标。


3. 提高回收材料的数量、质量和价值:包括塑料、钢铁和铝。为此,应在粉碎前从报废车辆中去除有价值的零件和材料,并改进废物处理以实现高质量回收。


4. 加强对报废车辆的收集,以减少“失踪车辆”的数量:将通过新的追溯性和控制措施来实现。


5. 确保经济运营商之间公平分配报废汽车的管理成本:生产商必须确保车辆在生命周期结束时得到适当的处理。


6. 涵盖更多车辆类型:这些措施的范围将逐步扩大,包括摩托车、卡车和公共汽车等新类别,以确保各类车辆得到适当的报废处理。

重量计算——至少25%的再生塑料


那么,对于上文提及的“25%的再生塑料”,到底该如何计算呢?


根据(EU)2018/858,在法规生效72个月后的第一个月的第一天,每个(按品种批准)车辆当中所包含的塑料必须含有,至少25%的再生塑料(以重量计算),其来源是消费后塑料废弃物。而上述的目标当中,至少25%必须从相应品种报废车的回收塑料中获得。


在法规生效的23个月后第一个月的最后一天,欧委会应根据法规当中条款51(2)采纳一个实施方案,为该法规补充计算和验证从消费后废弃物所回收的塑料,以及从报废车所回收的塑料比例的方法论,包括车辆现在的和采纳的。


此外,该条款还包括欧委会被授权采纳一个最低再生钢含量的份额,而这个再生含量设定之前,欧委会还需要在法规生效23个月内完成一个可行性研究,从而为上述份额提供依据。而类似的内容还包括铝和其他材料等。

变废为宝——废旧汽车中可回收的工程塑料


现如今,塑料在汽车中的应用越来越广泛,但是,报废后的汽车中,有哪些废塑料是可以被回收呢?
1. 保险杠、仪表盘等:该部件通常选用ABS、PPO、PP、PVC等增强型工程塑料,同时还会以添加玻璃纤维的方式增强物料的强度,部件尺寸较大。因而在粉碎回收时,粉碎机刀具及粉碎腔内壁的耐磨性要求比较高。


2. 方向盘、车内拉手、车门内饰板、门窗密封件、挡泥板等:此部件大多采用PU(发泡)、PVC人造革、TPV、塑热性弹性体、EPDM橡胶等材料,弹性好、变形能力强、手感好。但在粉碎回收时,这些物料难以切断,遇热粘刀、结块、不下料。因而粉碎机的刀具材质、切削角度、转速、刀轴装配方式上均配合软胶的特性;为使物料能迅速被切断成颗粒,需配用专用筛网,使下料更顺畅。针对温度敏感的特殊弹性体和橡胶(如低温TPU、高纯PP、热熔胶等),还可加设低温环境粉碎,减少因温度升高造成的物性改变。


3. 内饰、顶棚:由于此类部件一般采用塑料纤维粘、塑料毛麻类材料粘合而成,只能以剪切的方式被粉碎,所以在粉碎时,要特别注意刀具材质和切削角度的选择。


4. 车灯、灯罩:此类部件通常采用透明的PC,PMMA等。在粉碎回收时,要避免粉碎机机身对原料的污染,同时也要注意分离粉碎中产生的粉尘,以免造成产品发黄,或是产生黑点。这类物料在粉碎时用普通的粉碎机即可达到要求,但是在粉碎的后端,最好能增加一个除尘装置。可以在粉碎后装袋的同时,去除90%以上的粉尘,使粉碎料在再次成型时,其性能和成型品质更接近原材料。


5. 汽车轮胎:汽车轮胎的主要成分包括橡胶、钢丝和纤维。其中回收价值较高的是橡胶和钢丝。目前,废轮胎热解技术由于热解过程操作条件相对温和,可产生大量的高品质燃料油,同时,能副产高热值热解气和热解炭黑,并回收金属钢丝,成为废轮胎资源化回收的有效手段之一。

效益卓越——年均减少1230万吨二氧化碳排放


从设计、生产、报废流程等多个方面,新提案对车辆加强了管理,如果得到落实,每辆新车的成本预计增加不到40欧元,但会产生巨大的环境效益、经济效益和社会效益。比如,预计到2035年可产生18亿欧元净收入,年均减少1230万吨二氧化碳排放;为废品处理和回收行业创造更多就业机会和收入来源;减少对进口原材料的依赖,助力汽车制造阶段的长期节能等。


随着环保理念的不断深入,整车企业也在不断探索以适应市场变化,而新能源车型这一环保理念更加凸显,沃尔沃、大众、奔驰、奥迪等亦在其列。


1.沃尔沃纯电车EX30含17%再生塑料
6月7日,沃尔沃汽车发布了全新的小型纯电豪华SUV EX30。该车是沃尔沃迄今为止所有生产车型中碳足迹最低的,与C40 Recharge和XC40 Recharge电动汽车相比,EX30生命周期碳排放量减少了25%。材质方面,EX30的回收塑料占比达到17%,包括车内部件、车外保险杠等。该车报废时的回收率可达到95%(图1)。


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图1:EX30的回收塑料占比达到17%


2. 大众汽车计划在电动车大规模采用再生材料

大众汽车在其ID.Buzz车型当中大量采用再生材料,并且计划推广到ID整个系列。Buzz的内饰部件采用的是海洋回收塑料,使用64个500毫升PET瓶生产,其座椅面采用了Seaqual纱,包含10%海洋成份,以及90%的再生PES纱线,而座椅面罩也包含了71%的再生材料。大众称Seaqual纱减少32%的碳排放。Buzz的蓬顶和地板面都是采用100%再生聚酯,地毯的绝缘层也是再生塑料,其他零部件包括车底覆面和车轮罩内面都包含了再生塑料(图2)。


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图2:Buzz内饰部件采用海洋回收塑料


3. 奥迪安全带扣套外壳用上再生料
奥迪Q8 e-tron的部分安全带扣套外壳利安德巴赛尔生产,以多种汽车塑料废弃物为原料再生而成(图3)。


车辆上无法再修复的塑料零配件被拆卸、粉碎,然后通过先进(分子)回收方式处理成热解油。利安德巴赛尔随后将这些热解油用作生产新塑料的原料,以取代原生化石原料。回收的成分通过质量平衡法生产奥迪产品。


图3:奥迪Q8 e-tron的部分安全带扣套外壳采用塑料制成


4. 奔驰回收废旧轮胎用于生产车门把手
梅赛德斯-奔驰公司与巴斯夫、Pyrum Innovations AG合作,利用巴斯夫的化学回收工艺,实现报废轮胎的循环使用。该技术采用热解公司Pyrum Innovations AG从旧轮胎中提取的热解油。巴斯夫将其与来自农业废物的生物甲烷结合,可制造出一种与塑料新料品质相媲美的再生料。EQE和S-Class是奔驰首批采用上述方案制成的再生塑料来生产弓形门把手的车型(图4)。


图4:奔驰回收废旧轮胎用于生产车门把手


探索策略——回收新技术的成本效益卓越


在欧盟委员会此次的提案中还提到,报废车辆中30%的塑料应回收利用。


众所周知,回收应用在汽车中的复杂的塑料部件,并不是一件容易的事情,这主要受到表面涂层、污垢和结构的制约。现行的报废汽车塑料的回收利用方法主要为物质回收和能量回收两大类,采用熔融加工、直接成型加工、溶解回收、改性、气化、化学解聚、热解油化、催化裂解、氢化等主要技术。那么,如何能将汽车废塑“变废为宝”,汽车混合塑料废弃物闭环回收的新进展有哪些?


1.报废汽车的粉碎残渣也能回收塑料
早在2021年,伊士曼(Eastman)宣布与美国汽车材料合作伙伴有限责任公司(USAMP)、汽车回收商PADNOS和全球汽车内饰供应商延锋合作进行一项研究——在汽车供应链中回收汽车工业混合废塑料的闭环项目。


直到今年5月,伊士曼正式对外宣布,该项目已经成功完成,并首次展示了从报废汽车的粉碎残渣(ASR)中回收塑料的方法。其所用到的正是伊士曼其中一种分子回收技术——碳再生技术(CRT)。


那么,到底何为ASR?据悉,汽车报废后,金属、轮胎和玻璃都可通过机械回收方式回收材料的80%-90%,另外10%-20% 就被称为汽车粉碎残渣,主要由混合塑料和其他非回收材料组成。以往,这些材料最终被填埋或通过废废弃物转化为能源技术进行回收。


在这项合作中,PADNOS为伊士曼提供了一种富含塑料的ASR作为可持续原料。伊士曼成功地演示了将ASR原料添加并转化为一种合成气,随后用于下游生产聚酯和纤维素热塑性塑料。从这个生产过程中得到的树脂被进一步配制,然后供应给延锋。由延锋制造的用于演示的零件已成功测试,可满足各种原始设备制造商(福特、通用和斯特兰蒂斯)的要求,从而证明了真正的循环解决方案的概念。


毫无疑问,这项研究证明了CRT的可行性。通过在CRT中回收这些复杂的塑料,伊士曼可以取代化石基原料,并在不影响新汽车应用性能的情况下制造聚合物。


2. PC废弃物原来大有可为
作为一种多功能工程聚合物,目前许多基于聚碳酸酯(PC)的应用(包括汽车应用中的PC和PC/ABS、玻璃填充或阻燃PC以及消费电子产品中的PC/ABS)在报废时都被认为是高度污染物,通常被填埋或焚烧。
不过,在溶解回收技术面前,这些PC废弃物大有可为!


图5:盛禧奥在荷兰开设了聚碳酸酯溶解回收试点工厂


所谓“溶解回收”,其实是一种物理回收工艺,通过选择性溶剂萃取所需的聚合物,而后可用于制造新的回收材料。4月,盛禧奥(Trinseo)就在荷兰开设了聚碳酸酯溶解回收试点工厂(图5)。


具体来说,在无需进行任何重要的预处理(如过度分拣)情况下,将含有所需聚合物的消费前或者消费后材料直接放入溶剂中,此时,溶剂会溶解所需的材料,而其他废料保持固态,并被过滤掉。提取的溶解聚合物可以被100%回收利用,并用于合成新的材料。由于使用过的溶剂可以回收并在回收系统内循环使用,因此该工艺真正实现了循环利用,且成本效益卓越。


这项技术对于很多公司来说都是可行的,其中一项重要原因是它无需大量投资即可轻松使用。同时,回收材料的质量和性能与原生材料无异,可用于多种应用领域。此外,使用回收PC制造的产品的碳足迹也大大低于使用传统化石材料制造的产品。


当然,这项技术并不局限在PC,目前,多家化工企业正在探索聚苯乙烯、聚乙烯食品包装、聚丙烯等的溶解回收工艺。此外,欧盟已通过ABSolEU项目投资这项研究,该项目由Horizon Europe计划资助。这是一项通过溶解探索丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)循环性的合作计划。


3. 聚酰胺PA66化学回收商业化
4月,旭化成(Asahi Kasei)和微波化学(Microwave Chemical)启动了一个联合示范项目,目标是使用微波技术使聚酰胺PA66化学回收商业化。该工艺利用微波解聚PA66,直接得到单体六亚甲基二胺(HMD)和己二酸(ADA)。这些单体可用于制造新的PA66。在示范项目中,用于安全气囊和汽车零件的PA66的制造废料和使用后废料被解聚(图6)。


图6:用于安全气囊和汽车零件的PA66的制造废料和使用后废料被解聚


旭化成生产化石燃料衍生的HMD和ADA作为制造Leona PA66的中间体。这种刚性耐热材料用于汽车和电子产品的塑料部件,以及用于安全气囊织物的纱线等。


4. 报废汽车丙烯酸树脂回收方案
3月22日,三菱化学集团官微发布:为实现丙烯酸树脂化学回收的商业化,三菱化学集团与东京海上日动火灾保险株式会社、株式会社ABT将联合开展报废汽车丙烯酸树脂回收方案的实证试验(图7)。


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图7:丙烯酸树脂用于汽车尾灯等零件


三菱化学集团与东京海上日动、ABT将充分利用东京海上日动和ABT的报废车辆处理网络,共同打造从汽车尾灯等零件中回收丙烯酸树脂的方案。从2023年3月开始,率先在关东地区开展实证试验,从约1000辆报废汽车中回收丙烯酸树脂。


5. 从废弃的硅涂层安全气囊中回收尼龙66
近期,东丽集团宣布开发出了一种技术,可以从废弃的硅涂层安全气囊中回收尼龙66,提供与原始尼龙66注塑等级相同的流动性和机械性能。东丽从Refinverse公司获得材料,并将其与某些添加剂混合制成高质量的回收尼龙。Refinverse是一家实现商业规模的硅涂层织物回收的公司,主要的业务是从安全气囊织物碎片上剥离硅胶,再进行清洗。


来源:荣格-《国际塑料商情》

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