在循环经济中促进聚酯回收的工业合作

《Resources, Conservation and Recycling》:Fostering industrial collaboration for polyester recycling in a circular economy

【字体: 时间:2026年03月24日 来源:Resources, Conservation and Recycling 11.8

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  再生聚酯循环经济中台湾工业合作路径研究,通过整合输入输出分析(IO)与物质流分析(MFA),揭示再生聚酯材料在低附加值产业集中与间接产业潜力未充分挖掘现状下,如何通过战略联盟建立高价值应用渠道,为跨行业伙伴匹配提供数据驱动的决策支持。

  
施晓青|卢永辉|赵佳仪|杨浩然|马宏文
台湾国立大学环境工程研究生院

摘要

为了促进循环聚酯经济所需的产业合作伙伴关系,本研究识别并优先考虑了能够最大化回收材料价值和流动的战略性协同。我们在台湾应用了改进的投入产出物料流分析(IO-MFA)模型,将经济交易与实物物料流联系起来,以揭示关键的合作路径。该分析为匹配提供了重要见解:首先,目前回收的聚酯主要集中在低附加值行业中,这突显了需要将材料重新导向更高价值的应用;其次,循环经济规划中经常被忽视的间接行业通过现有供应链嵌入回收材料具有巨大的未开发潜力。通过识别这些特定路径,IO-MFA框架为物料流每个阶段的行业协同提供了有针对性的建议,提供了一种可扩展的、数据驱动的方法来提升回收聚酯市场的竞争力和可持续性。

引言

全球塑料使用的增加,加上管理不善,对环境构成了重大威胁(Geyer等人,2017年;经合组织,2022年)。年塑料产量翻了一番,从2000年的2.34亿吨增加到2019年的4.6亿吨。相应地,塑料废物也从2000年的1.56亿吨增加到2019年的3.53亿吨。在考虑回收过程中的损失后,只有9%的塑料废物被最终回收,19%被焚烧,近50%被填埋处理。剩余的22%最终流入了无控制的垃圾场、露天焚烧或泄漏到环境中(经合组织,2022年)。
塑料相关产品主要用于包装、建筑、运输、电子、个人和机构用品以及工业制造等行业(Geyer等人,2017年)。大多数塑料被归类为“一次性塑料”。根据联合国环境规划署(UNEP)的统计,大约98%的一次性塑料直接由化石燃料生产;全球生产的一次性塑料中约有36%用于食品和饮料容器。大约85%的一次性塑料产品被立即丢弃。一旦被丢弃,塑料废物就会进入自然环境,通常最终流入海洋;据估计,已有7500万至1.99亿吨塑料废物在海洋中积累(UNEP,2019年)。除了塑料产品外,纺织业使用的聚酯纤维也来源于化石燃料。全球纤维产量从2010年的5800万吨增加到2020年的1.09亿吨,其中聚酯纤维占52%。其中,高达85%的聚酯纤维仍来自化石燃料,而剩余的15%来自回收的PET瓶(Textile Exchange,2021a)。
为了解决日益严重的塑料问题,Ellen MacArthur基金会(EMF)自2018年以来与UNEP合作,成功吸引了500多家企业、政府、非政府组织和大学共同致力于到2025年实现塑料的循环经济愿景。这一愿景包括通过重新设计、创新和新的商业模式减少对一次性包装的需求,使100%的塑料包装可重复使用、可回收或可堆肥,并管理相关的能源消耗和有害化学物质(EMF,2020年)。在纺织管理方面,欧盟2022年宣布的战略包括在其领土内引入强制性的生态规范,停止销毁未售出或退回的商品,解决微塑料污染问题,实施可持续纺织品的数字产品档案,延长生产者责任,并促进纺织废物的再利用和重新利用(欧盟委员会,2022年)。关于回收聚酯纤维的比例,85个品牌和供应商承诺到2025年将其产品中的回收聚酯纤维比例提高到45%,总计1710万吨回收聚酯纤维,并在2030年达到90%的产品回收率。“纤维到纤维”技术的发展应继续推进,使纺织品能够通过化学回收重新制成回收聚酯纤维(Textile Exchange,2021b)。
为了更有效地通过实施塑料循环经济模型实现回收材料的目标,明确识别参与回收塑料交易的关键各方至关重要。在这方面,“自愿合作协议”在企业之间发挥着关键作用,例如荷兰的绿色协议,随后欧盟的创新协议。这两种协议允许包括企业、民间社会组织、地方政府和中央政府在内的各方签署合作协议,实施计划而不受过时法规的限制。在政府的帮助下,他们可以共同实现协议设定的目标(环境部,2019a)。始于2011年的荷兰绿色协议是自愿合作协议的先驱。它是一种具有具体步骤的政策工具,旨在克服过时的监管限制,提供签署绿色协议的指导并促进利益相关者的合作(荷兰企业机构,2021年)。2011年至2021年间,荷兰成功促成了300多项绿色协议,涵盖能源、食品、水、原材料、生物多样性、交通、生物经济、气候和建筑等领域。这些协议通常具有至少2-3年的合同期限,明确界定了参与方在合作期间应采取的目标和行动;绿色协议甚至在到期后仍可推动新的协议并继续实施(荷兰企业机构,2021年)。为了促进回收聚酯材料的使用,台湾采用了受荷兰绿色协议启发的模式,并建立了塑料循环经济联盟。在政府的推动下,企业之间形成了合同关系,以确保回收材料的来源并提高实现既定目标的可能性。与聚酯颗粒产品相关的联盟包括“塑料容器循环经济联盟”和“台湾循环纺织联盟”(环境部,2019a,2019b)。
在文献中,通常通过回顾各国实施塑料策略的情况(Xanthos和Walker,2017年)、技术经济评估以及使用净现值和成本等经济方法评估回收策略来评估产业合作的潜力。塑料废物出口对塑料市场的影响也通过构建水平理论进行了评估(Barnes,2019年)。通过生命周期评估分析了禁止一次性塑料产品作为环境保护策略的适当性(Herberz等人,2020年)。最近,产业匹配的重点是循环经济中的供需匹配数字平台(K?rppen等人,2024年)。上述研究主要关注产业合作的经济效益和环境影响,以及产业匹配过程中实时工业数据的披露。然而,这些研究缺乏对利益相关者之间废物和回收材料流动的全面调查,限制了它们为产业实施提供可操作建议的能力。随着对所有塑料产品回收塑料需求的增加,对废塑料的整体需求也随之上升,导致短缺,尤其是PET瓶废物(Textile Exchange,2021a)。回收市场作为供应链中各种参与者(包括公共部门、公司、交易商和制造商)的交换平台,通过创造利润激励更高的回收率。更大更深入的市场使回收材料能够更好地与原生材料竞争,从而增强回收的环境效益。然而,尽管全球回收塑料的产量增加了四倍,它们仍然主要被视为原生材料的替代品,而不是其自身的价值。原生材料价格的波动(回收塑料紧密跟随)以及回收价格与回收生产成本(如收集、分类和加工)之间的脱节影响了回收的经济可行性。因此,回收塑料市场仍然规模较小且脆弱(经合组织,2022年)。
自愿合作协议可以通过多样化回收材料的来源并通过产业合作建立高价值路径来解决供应短缺问题并提高回收率。本研究旨在通过识别和优先考虑关键利益相关者来支持此类协议的启动,以促进回收聚酯的流动。需要明确利益相关者的角色和合作潜力,并提出可操作的策略来加强这种潜力。为此,本研究通过整合投入产出分析(IO)(提供整个经济的视角,Duchin和Lange,1998年;Huang等人,2020年)和物料流分析(MFA)(关注实物物料流,Van Eygen等人,2018年;Eriksen等人,2020年;Lombardi等人,2021年;Lase等人,2021年)来探索参与自愿合作协议的行业之间的货币交易和物料流动之间的关系。IO与MFA的结合减少了追踪物料流所需的努力,从而能够快速评估策略实施后的物料流变化(Nakatani等人,2020年),例如WIO-MFA(Nakamura等人,2007年)、UPIOM(Nakamura等人,2011年)和IO-MFN(Chen等人,2016年)。
本研究通过综合IO-MFA方法探讨了如何促进工业合作伙伴关系,以促进各种行业中回收聚酯芯片(来自废PET的回收材料,用于回收容器和纤维)的使用。该方法结合了两种方法:投入产出(IO)分析,这是一种由Wassily Leontief教授开发的全球公认的分析工具,基于整个经济的货币交易提供潜在产业联系的全面评估(Miller和Blair,1985年);以及物料流分析(MFA),专注于进入、穿过和离开特定系统的物料流(Brunner和Rechberger,2016年)。IO-MFA方法通过直接将经济交易与行业间的实物物料流联系起来,提供了对回收材料潜在影响的更准确评估,从而能够识别出推动聚酯循环经济的关键利益相关者。

方法论和材料

本研究使用以聚酯芯片为中心的IO-MFA方法评估哪些行业应形成合作伙伴关系,以有效推进回收聚酯芯片、回收聚酯容器和回收聚酯纤维的循环经济。回收聚酯芯片的范围包括废物来源、回收行业和其他相关行业。基于回收聚酯芯片的来源和流动,本研究探讨了回收聚酯芯片的顺序流动,从

结果与讨论

本研究分析了由产品交易驱动的回收聚酯颗粒物料流,以探索跨行业合作的可行性和潜力。

结论

本研究开发的改进IO-MFA模型有效整合了IO和MFA,以估计回收物料流。IO-MFA模型生成的物料流展示了回收聚酯材料在各个行业和最终需求中的流动情况,提供了对物料主要流动路径的清晰理解。这些信息可用于为循环经济倡议匹配合作伙伴。
  • 1)
    IO-MFA框架可以提供分阶段的建议
  • CRediT作者贡献声明

    施晓青:撰写 – 审稿与编辑,撰写 – 原稿,方法论,概念化。卢永辉:方法论,数据管理。赵佳仪:撰写 – 原稿,可视化,数据管理,概念化。杨浩然:方法论,概念化。马宏文:撰写 – 审稿与编辑,撰写 – 原稿,方法论,概念化。

    利益冲突声明

    作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。

    致谢

    作者感谢国家科学技术委员会提供的部分资金(NSTC 113-2621-M-002-002-->
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