循环利用从垃圾填埋场回收的废塑料

欧洲国家正面临着日益严重的垃圾填埋场管理问题。欧洲有超过 50 万个垃圾填埋场，其中 90% 在实施规范安全的具体指令（1999/31/EC）之前就已在使用。垃圾填埋场卫生和复垦的责任越来越多地落到了公共机构的肩上。

一种新的废物管理方法催生了将垃圾填埋场视为原始资源“矿场”的想法。垃圾填埋场开采（LFM）作业涉及挖掘、分离和处理废物。这个方案的好处是既环保（复垦和改善垃圾填埋场）又经济（回收和再循环利用材料）[1]。

强化垃圾填埋场开采

强化垃圾填埋场开采（ELFM）是实现垃圾填埋场可持续管理的强大工具。它需要创新的技术和综合的方法，来详细分析所有的环境效益和负担。

塑料通常是垃圾填埋场的主要成分[2]。这些塑料中含有大量的聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）等聚烯烃材料，以及不同数量的聚氯乙烯等其他常见聚合物[3]。然而，使用 ELFM 进行的研究发现，垃圾填埋场材料的回收通常仅限于金属、玻璃和骨料，而塑料、木材、纺织品和纸张通常被转化为燃料[4]。

这可能是因为将塑料回收制成次生原料时会面临诸多挑战。这些挑战包括需对聚合物进行分类、以及土壤、有机渗滤液和重金属等有害物质污染[5]、填埋条件造成的材料降解，等等。

环境影响

本研究[6]使用生命周期分析（LCA）法对正在进行处理和加工的垃圾填埋场废物进行了环境影响评估。其目的是生产 PE 颗粒形式的次生塑料。为了确保次生产品具有良好的机械性能，研究团队使用了各种添加剂和额外的制造工艺。

本研究是基于意大利一个无监管的工业垃圾填埋场的废塑料材料。该废物材料中主要成分为塑料，以及一些煤（4.6%）和铝（1.17%）。其他类型的废物有阴极和阳极、电缆、铁、石棉、轮胎和木材，它们每一种的含量都不到处理废物总量的 1%。研究采用多阶段工艺，包括使用一项已获专利的湿法处理技术来处理废物，然后对其进行加工，直至生产出可回收的塑料。研究中还比较了两种添加剂（马来酸化线性低密度聚乙烯（MAPE）和低密度聚乙烯（LDPE））作为粘附促进剂的使用情况。

研究团队使用了一系列分析技术对次生产品的成分进行了研究。其中一项技术是固体 13C MAS 核磁共振波谱。他们使用了配有 4 mm 的 MAS 探头的布鲁克 Avance II 400 波谱仪。将磨碎的湿法处理样品装入 4mm 氧化锆转子中，用 Kel-F 盖密封并以 10 kHz 旋转。在高功率质子去耦条件下，以 5 s 弛豫延迟和 2 ms 接触时间记录交叉极化谱。

核磁共振结果显示，次生产品中 PE 含量高，受 PP、纤维素和聚苯乙烯污染的量极少。研究小组认为这是由于在拣选过程中进行了彻底清洗并使用了粘附促进剂添加剂。值得注意的是，污染的减少意味着次生原料的机械性能已相当于原生 PE。

LCA 强调，从资源和排放的角度来看，回收是一个非常好的环保选择。制造次生塑料的主要好处是，它可避免不可再生资源（原油）的开采和原油精炼过程中的排放，这两者均涉及原始产品。

本研究还考虑了在此过程中产生的其他影响。例如，他们特别关注磨碎进料，这是次生颗粒生产过程中的主要步骤之一。研磨会影响人类健康，因为工人会吸入生产过程中产生的排放物。然而，研究人员发现，在每个磨床上安装抽尘系统，并为工人提供个人防护设备，可以很好地控制健康风险。

该小组得出的结论是，对 ELFM 工艺的改进应该主要集中在处理阴极和阳极等不可回收废物，特别是沙子。不可回收废物需要用船来运输，因为往往数量庞大或者距离处理厂很远。研究人员建议，更彻底地清洗沙子能够减少污染，并且在进行恰当的适用性验证后，建筑行业或许可以对其重新利用。由此沙子成为了此处理过程的副产品，还能降低其作为不可回收废物运输的能源成本。

综上所述，本研究采用了综合实验法和 LCA 法，表明通过 ELFM 回收塑料废物是可行的，在环保上是可持续的，并且适当的处理可以提高产生的次生产品的性能和价值。

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参考文献：

• Jones, P.T., et al (2013). Enhanced Landfill Mining in view of multiple resource recovery: a critical review. J. Clean. Prod. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0959652612002442
• Pecorini, I. and Iannelli, R. et al (2020). Characterization of Excavated Waste of Different Ages in View of Multiple Resource Recovery in Landfill Mining Sustainability. https://www.mdpi.com/2071-1050/12/5/1780
• Schwarzböck, T. et al (2016. Determining the amount of waste plastics in the feed of Austrian waste-to-energy facilities. Waste Manag. Res. https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/0734242X16660372
• Canopoli, L. et al (2018). Physico-chemical properties of excavated plastic from landfill mining and current recycling routes. Waste Manag. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0956053X18301855?via%3Dihub
• Wolfsberger, T. et al (2015). Landfill mining: Resource potential of Austrian landfills - Evaluation and quality assessment of recovered municipal solid waste by chemical analyses. Waste Manag. Res. https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/0734242X15600051
• Ferrari, A.M. et al (2020). Environmental life cycle assessment of the recycling processes of waste plastics recovered by landfill mining. Waste Manag. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0956053X20304268?via%3Dihub