在法国 “塑料谷”，IPC（法国塑料与复合材料研究所）率先开辟了第三条回收路径，用于净化塑料以实现高价值再利用（图片来源：iStock）
在法国 "塑料谷"，IPC 技术中心（聚合物与复合材料研究所）的研究人员正在对一种采用超临界二氧化碳的塑料回收方法展开测试。这种处于高压、高温状态的二氧化碳兼具气体与液体的双重特性。此项技术有望彻底革新我们现有的塑料回收模式，更让食品级回收材料的规模化应用成为触手可及的现实。
在法国里昂近郊的 “塑料谷” 核心地带，一项颠覆性创新正在孕育成型。位于奥约纳克斯的 IPC 技术中心（聚合物与复合材料研究所）正携手行业协会 Polyvia，对一种前景广阔的再生塑料净化新工艺展开测试。该工艺通过超临界二氧化碳（CO₂）技术，有望为现有回收技术体系提供补充与升级。这一创新不仅旨在助力行业达成严苛的监管目标，更将推动整个产业向真正意义上的塑料循环经济转型。
塑料：困境与机遇
塑料污染是我们这个时代最严峻的环境挑战之一。从生态系统退化到人类健康威胁，塑料已在陆地和海洋环境中大量堆积 —— 包括臭名昭著的太平洋大垃圾带。许多这类材料可能存续长达千年之久。
然而，尽管监管趋严、消费者意识提升，塑料产量仍在持续增长。行业的目标并非淘汰塑料，而是让其生命周期更具可持续性和循环性。这一愿景是否现实仍存争议，但在法国 “塑料谷”，人们正付诸行动，努力使之成为可能。
IPC 与“3Rs”战略
这场变革的核心力量是 IPC—— 法国塑料与复合材料技术中心。该中心通过创新平台为中小企业及行业参与者提供支持，助力其优化生产流程以满足当下及未来的监管要求，尤其是 3R 战略：减量化（Reduce）、再利用（Reuse）、再循环（Recycle）。
“3R 战略” 解析
“3R 战略” 源自法国《反浪费与循环经济法》（Loi AGEC）及欧盟 2019 年《一次性塑料指令》。该战略以 2040 年前逐步淘汰一次性塑料包装为目标，围绕三大核心支柱构建：
- 减量化（Reduction）：在不影响性能的前提下，减少塑料使用量，尤其注重从设计阶段把控源头。
- 再利用（Reuse）：建立包装多次重复使用的系统，需在生态设计、收集、清洁及物流环节同步创新。
- 再循环（Recycling）：将塑料废弃物转化为新原材料，涵盖机械回收与化学回收，同时纳入新兴技术路径。
核心目标包括：
- 到2025年，一次性包装使用量减少 20%，其中一半通过再利用实现。
- 到2025年，塑料包装实现 100% 可回收。
- 到2027年，10% 的包装可重复使用。
- 自2025年1月起，全面遵循欧盟《包装及包装废弃物法规》（PPWR）的监管要求。
IPC 的塑料重复利用技术平台
IPC（法国塑料与复合材料技术中心）搭建技术平台，供制造商测试塑料包装的重复利用性、可回收性及其他创新性能。
该中心的核心计划之一是设立专用平台测试食品包装的重复使用性。这一设施可模拟即食餐盒的完整生命周期，涵盖清洗、消毒、干燥等流程，以确保包装能安全地重复用于同一用途。
自 2024 年投入运行的重复使用测试生产线，可帮助制造商评估包装在反复洗涤周期中的耐用性，并测算干燥效率。这最后一步至关重要 —— 若塑料干燥不彻底，可能成为细菌滋生的温床。
在参访过程中，我们看到一条清洗隧道，可在不同条件（温度、洗涤剂类型、水压）下测试聚丙烯托盘。该隧道采用喷淋式清洁，适用于固体食品容器，但不适合化妆品瓶 —— 后者需浸泡才能彻底消毒。
在另一个测试工位，协作机器人（cobot）模拟刀痕和磨损，以检验包装经多次使用后的机械抗性。
这一试点项目由 IPC 与 CITEO 合作开发，于今年早些时候启动，首批测试结果尚待公布。
IPC 的核心计划之一是设立专用平台测试食品包装的重复使用性（图片来源：IPC）
超临界二氧化碳：塑料回收的第三条路径？
除了机械回收和化学回收，国际塑料中心（IPC）还在开发一种提升回收塑料品质的 “第三条路径”—— 利用超临界二氧化碳（CO₂）进行净化。这一工艺不会改变聚合物的分子结构，而是通过去除杂质来提升塑料的高价值再利用潜力，甚至可用于食品级应用场景。
“我们的目标是开发高质量的机械回收工艺，以生产可净化、可重复利用的材料。” IPC 材料与回收项目经理弗洛伦斯・伊斯纳德（Florence Isnard）博士表示。
当前，塑料行业主要依赖两种成熟的回收方法：
- 机械回收：已广泛应用超 15 年，尤其适用于饮料瓶 PET 材质的处理。尽管能耗较低，但正如 IPC 研究总监吉勒斯・登勒（Gilles Dennler）所解释：“机械回收的优势在于低能耗，但其核心局限是无法从分子层面改变聚合物结构，因此难以完全消除塑料‘生命历程’中积累的污染物或添加剂。”
- 化学回收：通过分解聚合物链并重组，在分子层面进行操作。登勒指出：“我们将聚合物分解，从根本上改变其化学结构，这使得材料净化成为可能 —— 有效将其还原至类似原生石化原料的初始状态。”
然而，化学回收的环境影响远大于机械回收，从可持续发展的角度来看，其吸引力相对较低。
为何选择超临界二氧化碳？
这一挑战促使研究人员将超临界二氧化碳视为颇具潜力的 “第三条路径”—— 作为一种辅助工艺，它既能提升回收塑料的性能与纯度，又避免了完全化学转化带来的弊端。
超临界二氧化碳是在高温高压（超过 31°C 和 74 巴）下形成的独特物质状态，兼具气体与液体的双重特性。在此状态下，它成为强大的溶剂，能够渗透塑料并溶解各类添加剂、增塑剂或污染物。
这种方法已在脱咖啡因、精油提取等其他行业广泛应用，而国际塑料中心（IPC）正将其引入塑料领域。
在法国启动的一项试点项目（主要由 Citeo 提供资金支持），首次实现了超临界二氧化碳技术在消费后塑料处理中的实际应用测试。基于初步成果，国际塑料中心（IPC）与超临界 CO₂设备头部制造商 SFE Process 达成战略合作伙伴关系，推动该技术向工业化规模迈进。
吉勒斯・登勒（Gilles Dennler）介绍道，这一合作已结出硕果：
“我们在欧洲安装了同类型中规模最大的设备 —— 这是一台工业级压力容器，堪称‘巨型高压锅’，专为通过创新工艺处理塑料材料而设计。”
除机械回收和化学回收外，国际塑料中心（IPC）还在开发其称之为改善回收塑料品质的 “第三条路径”—— 利用超临界二氧化碳（CO₂）进行净化。（图片来源：IPC）
工艺概览
在参观过程中，我们目睹了超临界二氧化碳净化系统的运行 —— 这是一套先进的多步骤工艺，可将机械回收的塑料颗粒转化为高纯度材料，适用于要求更严苛的应用场景。
该工艺的起始原料是机械回收产生的颗粒，这些颗粒会被装入两个 100 升容量的不锈钢高压釜（填充率约 80%）。高压釜经密封处理后，与加压二氧化碳回路相连。
初始存储在钢瓶中（50 巴压力）的二氧化碳首先通过冷却液化，随后被压缩至极高压力（最高达 750 巴），再通过专用换热器加热，使其进入超临界状态 —— 在此独特物态下，二氧化碳兼具气体的扩散性与液体的溶解能力。
当二氧化碳达到超临界状态后，会被引入高压釜内，并垂直循环穿过塑料材料。这使其能够渗透聚合物基质，萃取出各类目标物质，如添加剂、增塑剂和有机污染物。随后，被萃取的分子会被收集并分析，确保仅去除有害物质，同时不损害基础聚合物的结构完整性与性能。分析完成后，萃取物将被丢弃。
每次净化循环结束后，高压釜会用乙醇清洗，为下一批处理做准备，以确保结果的一致性。
热拉尔迪娜・卡布雷拉（Géraldine Cabrera）博士解释道：“通过调节温度和压力控制超临界二氧化碳的密度，我们能够选择性萃取挥发性或高密度分子。”
每种塑料类型都需要特定的 工艺配方“压力和温度”。例如，农用薄膜中的聚乙烯与聚氯乙烯（PVC）的处理参数差异显著。该方法已在 PVC 处理中证明能有效去除有毒增塑剂。
对于食品接触类应用，需达到 90% 的净化阈值才能重新获得授权。尽管目前测试仍需通过物理采样进行分析，但国际塑料中心（IPC）计划在不久的将来实现这一流程的自动化。
技术优势与局限性
登勒（Dennler）指出，这项技术甚至能回收处理 20 世纪 70 年代的老旧塑料 —— 这类材料至今仍缺乏有效处理方案，其实际效果将由时间验证。
不过，该技术并未绕开机械回收环节。系统运行的前提是已通过机械回收获得塑料颗粒，因此严格来说，它并非独立的 “第三种方法”，而是机械回收的辅助工艺，旨在实现塑料净化。但它填补了一个关键空白：提升材料品质，尤其是针对已达到食品级标准的材料。
关于环境影响，国际塑料中心（IPC）仍谨慎对待数据披露，但登勒表示：“我们坚信，其环境影响显著低于化学回收。”
在经济成本方面，登勒坦言该技术成本高于机械回收，但其目标是将成本控制在低于全化学解聚工艺的水平。
IPC 之外：行业探索的多元解决方案
在探索新型回收技术的道路上，IPC 并非孤军奋战。法国石油与新能源研究院（IFPEN）的研究人员正致力于开发可无限循环回收聚对苯二甲酸丁二醇酯（PT）的化学工艺。
其他实验室则在尝试酶促回收技术，而中国科研团队近期在《自然》杂志发表的一项成果中，设计出一种 “活体塑料”—— 通过嵌入孢子实现材料的自然降解。
该文章转载自《How Supercritical CO₂ Could Revolutionize Plastic Recycling in Europe》by Camille Rustici，原文章链接为：https://emag.directindustry.com/2025/04/11/supercritical-co%E2%82%82-a-promising-frontier-in-plastic-recycling/。