可持續發(fā)展既是一項重大挑戰，也是全世界關(guān)注的焦點(diǎn)。解決人類(lèi)生存、經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護之間的三重底線(xiàn)，要在滿(mǎn)足社區和員工需求的情況下減少對環(huán)境的影響，同時(shí)為企業(yè)創(chuàng )造利潤并非易事。消費者和企業(yè)都在重新審視目前的情況，尋求解決可持續性發(fā)展的方案。

塑料的生產(chǎn)和使用是可持續問(wèn)題中的重要部分，而疫情進(jìn)一步提高了人們對塑料廢棄物處理的關(guān)注。事實(shí)上，在疫情期間，所有可持續發(fā)展相關(guān)的題材都吸引了更多的關(guān)注。企業(yè)對風(fēng)險的意識越來(lái)越強，對減少塑料廢棄物等環(huán)境問(wèn)題的關(guān)注也越來(lái)越多。與此同時(shí)，我們看到，在疫情期間，人們更多地使用一次性塑料制品來(lái)確保食品衛生和防止病毒傳播。 

多年來(lái)，塑料的回收利用率一直不高，不過(guò)，加大塑料回收卻是邁向循環(huán)經(jīng)濟的關(guān)鍵。這個(gè)苛刻的概念基于以下原則：制造過(guò)程需從當前的線(xiàn)性生命周期轉變?yōu)檎蠌U棄物和副產(chǎn)品并消除排放，同時(shí)從整體上減少對自然環(huán)境的影響。

圖1 - 塑料回收是邁向循環(huán)經(jīng)濟的關(guān)鍵

根據艾倫·麥克阿瑟基金會(huì ) (Ellen MacArthur Foundation)的數據，全球只有約14%的塑料包裝被回收利用，多達三分之一的塑料包裝最終進(jìn)入生活環(huán)境當中。在最近的CERAWeek對話(huà)中，IHS Markit副總裁Anthony Palmer估計，到2050年，將有超過(guò)40萬(wàn)公噸的塑料廢棄物滲入生活環(huán)境當中。

消費品公司紛紛制定宏偉目標，將再生塑料整合到其最終產(chǎn)品和包裝之中，其中一大難題是擴大回收和收集流程，以解決塑料廢棄物數量大、分散范圍廣的問(wèn)題。

圖2 - 將再生塑料用于最終消費品和包裝的必要性

令人欣慰的是，在整個(gè)塑料價(jià)值鏈上, 許多公司都在積極努力開(kāi)展工作與合作，以解決塑料廢棄物問(wèn)題。而數字化解決方案正在幫助解決回收過(guò)程中的一些大難題。

對于使用機械回收工藝來(lái)說(shuō)，當塑料廢棄物被熔化并制造新的塑料制品時(shí)，很難將材料重新整合到價(jià)值鏈中?；诔煞莶煌?，由回收標志#1-#6標識的不同塑料類(lèi)型（如圖3所示）往往需要不同的解決方案和勞動(dòng)密集型的分揀。許多包裝更使用了混合塑料，通常標記為#7，這類(lèi)材料需要用特殊方法處理。

圖3 - 塑料回收標志

日本公司FP Corporation在其包裝和物流業(yè)務(wù)中面臨著(zhù)復雜的運營(yíng)和可持續性問(wèn)題。最終，FP公司成功地應用了數字化供應鏈解決方案來(lái)優(yōu)化復雜的生產(chǎn)和配送流程，以實(shí)現盈利和可持續發(fā)展目標。

FP公司與Time Commerce合作制定了一個(gè)詳細的調度計劃，將需求計劃和倉庫容量與生產(chǎn)、庫存和運輸的關(guān)鍵成本要素相結合。該計劃包括從消費者所在地回收廢舊塑料容器，以及在生產(chǎn)現場(chǎng)對主要由聚苯乙烯（PS#6）和聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET或PETE#1）的材料進(jìn)行再利用。FP公司估計，在2019財年，公司減少了44.3萬(wàn)公噸的塑料廢棄物填埋并減少16萬(wàn)公噸的碳排放，延續了往年的持續增長(cháng)。

數字化技術(shù)還有助于企業(yè)提升和改進(jìn)新的回收能力，即“先進(jìn)回收”。這種先進(jìn)的方法與機械回收的不同之處在于，它將聚合物分解成初始單體或原料，或另一種可用作原料的中間物。先進(jìn)回收將大量塑料廢棄物轉化為可用的材料。隨著(zhù)工藝的改進(jìn)，它還可以在可回收塑料的種類(lèi)和可變性方面提供更大的靈活性。  

熱裂解是聚乙烯（HDPE#2和LLDPE#4）和聚丙烯（#5）先進(jìn)回收的主要工藝。一些跨國公司正在致力于熱裂解工藝研究，尤其是數字化模擬解決方案，如艾斯本公司的Aspen Plus。這些解決方案可用于對聚合物分解過(guò)程中發(fā)生的復雜反應進(jìn)行建模，針對成本和排放，進(jìn)而優(yōu)化工藝操作條件。熱裂解可以作為本地回收計劃中有用的第一步，因為熱裂解獲得的液態(tài)產(chǎn)品比大量塑料廢棄物更容易運輸。

最近一項使用Aspen Plus對廢舊輪胎熱解進(jìn)行建模的研究顯示，模擬模型可以“作為一個(gè)強大的工具來(lái)響應決定燃料需求和價(jià)格的市場(chǎng)條件，同時(shí)由工藝經(jīng)濟分析驅動(dòng)來(lái)確定最優(yōu)的工藝操作條件（如溫度）”。運營(yíng)商可以根據當地市場(chǎng)對汽油、柴油和其他碳氫化合物的需求來(lái)優(yōu)化生產(chǎn)。(1)

在回收過(guò)程中的下一個(gè)步驟中，數字化技術(shù)仍然可以發(fā)揮作用，因為由此產(chǎn)生的熱解油將作為原料集成到生產(chǎn)烯烴的蒸汽裂解裝置中。如Aspen PIMS等計劃調度解決方案能幫助企業(yè)評估替代原料的裝置處理能力，并就最優(yōu)的加工條件提供指導。隨著(zhù)操作經(jīng)驗的積累，過(guò)程分析可以幫助操作員針對可靠性和維護工作（例如裂解爐除焦）提供操作指導，在平衡運營(yíng)需求的同時(shí)確保運營(yíng)高能效。

塑料在其應用中的價(jià)值，包括提高質(zhì)量和耐久性，是整個(gè)塑料價(jià)值鏈的另一個(gè)重點(diǎn)。一些消費品公司正在轉向可以重復使用的更耐用的包裝，而塑料生產(chǎn)商則在努力提升產(chǎn)品質(zhì)量，使其更易于回收，并從整體上降低目前生產(chǎn)中的浪費。

聚合物特性和工藝的模擬加速了新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，使生產(chǎn)廠(chǎng)商能夠以更低的成本，更快將新產(chǎn)品推向市場(chǎng)。例如，陶氏化學(xué)公司利用動(dòng)態(tài)模擬來(lái)調整工藝條件，從而加快產(chǎn)品上市并縮短聚合物生產(chǎn)的批次周期時(shí)間。SCG化學(xué)公司通過(guò)取消新HDPE牌號的工廠(chǎng)試驗，節省了30多萬(wàn)美元。

塑料價(jià)值也受生產(chǎn)質(zhì)量影響。數字化解決方案消除了在大批量生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常出現的低價(jià)值產(chǎn)品，同時(shí)優(yōu)化當前的聚合工藝生產(chǎn)操作，以最大限度地減少低質(zhì)量產(chǎn)品產(chǎn)量并降低能耗。計劃調度解決方案可用于聚合裝置的生產(chǎn)操作，通過(guò)優(yōu)化生產(chǎn)計劃調度和工藝操作條件，確保在高質(zhì)量產(chǎn)品牌號切換之間所產(chǎn)生的過(guò)渡料最少。

全世界都需要做出重大努力來(lái)解決塑料廢棄物的挑戰，推進(jìn)可持續發(fā)展目標。企業(yè)可以利用數字化解決方案，更好地加速實(shí)現聚合物的回收、優(yōu)化和重新設計方面的宏偉目標。

參考資料：

(1) 《廢舊輪胎的熱解：使用Aspen Plus?進(jìn)行建模和參數估計研究》，Hamza Y. Ismail, Ali Abbas, Fouad Azizi 和 Joseph Zeaiter. Waste Management，第60卷，2017年2月。

循環(huán)經(jīng)濟要求整合過(guò)程以消除廢棄物和排放