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发布时间:2024-11-05 10:27:47 | 信息来源:深圳市AG旗舰厅塑胶薄膜有限公司作为中国最大的合成树脂生产商ღ◈★,中国石化是首家加入终止塑料废弃物联盟(AEPW)的中国大陆企业ღ◈★,近年来在易回收ღ◈★、可循环ღ◈★、可降解等方面持续发力ღ◈★,不断探索合成树脂循环经济发展路径ღ◈★,打赢“白色污染”攻坚战ღ◈★。
本期专题为您展示中国石化在处置和节约利用塑料制品方面的实践和努力ღ◈★,欢迎关注ღ◈★。(文图由 郭 鑫 陈子佩 甄栋兴 潘亚楠 周梦瑾 孙宝翔 翟瑞龙 提供)
目前生活中使用的包装袋ღ◈★,一般是复合包装ღ◈★,比如牛奶外包装盒ღ◈★,由表膜ღ◈★、黏合剂ღ◈★、纸ღ◈★、PE(聚乙烯)等十几层材料构成ღ◈★。这种多材料构成的复合膜虽然机械性能更优良ღ◈★,但多层膜的紧密黏结ღ◈★,导致分开难度较大ღ◈★,即使回收PE膜ღ◈★!ღ◈★,也难以重复利用ღ◈★。目前ღ◈★,欧盟制定新的法规ღ◈★,要求“提高塑料包装的回收利用率ღ◈★,并确保2030年前所有的塑料包装都可进行回收或再利用”ღ◈★,当前广泛使用的复合包装将不能满足这一要求ღ◈★,此规定为BOPE全PE单一材料包装材料的开发和应用带来了契机ღ◈★。
BOPE薄膜(双向拉伸聚乙烯薄膜)是一种单一ღ◈★、可实现完全回收利用的塑料材料ღ◈★。使用BOPE薄膜不但可以减薄包装30%~50%ღ◈★,减少合成树脂使用量ღ◈★,而且能提高包装强度ღ◈★。
BOPE薄膜可作为包装膜ღ◈★、复合膜ღ◈★、农用膜ღ◈★、医用膜ღ◈★,特别是高强度抗穿刺复合包装袋ღ◈★、耐低温包装ღ◈★、轻量化包装ღ◈★、一体化材质可回收包装等ღ◈★。如ღ◈★:真空米砖包装ag旗舰厅网站ღ◈★、洗衣液自立袋ღ◈★、面膜袋ღ◈★、抗破包速冻食品包装ღ◈★、低温包装等ღ◈★。
BOPE薄膜就是以具有特殊分子结构的聚乙烯树脂为原料ღ◈★,经平膜法双向拉伸工艺成型的一类高强度薄膜材料ღ◈★。
通俗来说ღ◈★,在普通聚乙烯的微观结构中ღ◈★,分子链处于无规松散状态ღ◈★,如一团乱麻ღ◈★。经过吹塑AGღ◈★,ღ◈★、流延等拉伸工艺处理后ღ◈★,一部分分子便朝同一方向整齐排列ღ◈★,使材料在拉伸方向上的力学性能显著提升ღ◈★。如果从横向ღ◈★、纵向两个方向拉伸ღ◈★,就如同给这团松散的麻线织就了纵横的网架ღ◈★,材料的力学性能将大幅提升ღ◈★。
复合包装材料由两种或两种以上材料ღ◈★,经过一次或多次复合工艺组合在一起而形成ღ◈★。复合包装材料常由双向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP)ღ◈★、双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)等材料制成ღ◈★。而 BOPE由于材料中只含有聚乙烯ღ◈★,这种单一材料包装结构与传统的多种不同材料复合的包装结构相比ღ◈★,更利于回收再利用ღ◈★。
在厚度减少30%~50%的情况下ღ◈★,关键性能仍达到普通聚乙烯薄膜的性能ღ◈★,从而可以有效减少物料使用和能量消耗ღ◈★,以及运输成本和碳足迹ღ◈★。
同时ღ◈★,BOPE薄膜具有更为出众的厚度均匀性ღ◈★,热封性ღ◈★、防潮性好ღ◈★,纵ღ◈★、横向抗拉强度好ღ◈★,并具有可折叠性等优点ღ◈★。
并不是所有的聚烯烃树脂都可以通过双向拉伸工艺加工ღ◈★,在高速拉伸的作用力下ag旗舰厅网站ღ◈★,普通聚烯烃树脂存在极易破膜的技术难题ღ◈★。中国石化北京化工研究院从1999年起就参与国家相关项目的研发ღ◈★,通过调节聚烯烃的微观结构ღ◈★,首先研发出替代国外同类产品的BOPP专用料ღ◈★,于2004年获得国家科技进步二等奖ღ◈★。
2007年ag旗舰厅网站ღ◈★,北化院开始攻关BOPE产品开发ღ◈★,对BOPE专用料的分子结构和聚集态结构进行调控ღ◈★,最终成为国内首个开发出兼具高拉伸速度和高拉伸倍率ღ◈★、可满足薄膜工业生产的BOPE专用料的团队ღ◈★,专用料性能完全超越了进口产品ღ◈★,已获得中国授权专利40多件ღ◈★,欧洲ღ◈★、美国ღ◈★、日本授权专利3件ღ◈★。
我国地膜产量和使用量都居世界第一ღ◈★,年使用量超过140万吨ღ◈★,约占世界总使用量的70%ღ◈★。新疆当地专家呼吁ღ◈★,地膜残留问题如果不解决ღ◈★,再过5~10年ღ◈★,新疆将无地可种ag旗舰厅网站ღ◈★。近年来ღ◈★,中央和地方有关部门非常重视地膜污染治理工作ღ◈★,提出到2025年基本实现地膜全回收ღ◈★。
“新疆棉花好ღ◈★,地膜少不了”ღ◈★。中国石化勇担职责ღ◈★,助推农业可循环可持续发展ღ◈★,自主研发的国内首款高强度长耐候的地膜在新疆阿克苏地区棉田成功应用ღ◈★,助力新疆棉田稳产高产ღ◈★。
该专用料应用于室外经受气候的考验ღ◈★,如光照ღ◈★、冷热ღ◈★、风雨ღ◈★、细菌等造成的综合破坏ღ◈★,其耐受能力称为耐候性ღ◈★。耐候地膜专用料就具有防老耐候ღ◈★、稳定加工ღ◈★、绿色环保ღ◈★、回收率高等特点ღ◈★,其厚度仅为10微米左右ღ◈★,是国内最薄的耐候地膜ღ◈★。同时ღ◈★,耐候地膜回收后可重复利用ღ◈★,在新疆阿克苏地区棉田历经覆盖使用240天后男女车车好快的车车有点污网站ღ◈★,实现了回收再利用ღ◈★,避免了地膜残留ღ◈★。
耐候地膜生产工艺有别于双向拉伸技术ღ◈★,使用的是吹塑法ღ◈★。如果把这种工艺比作吹气球ღ◈★,耐候地膜在气球制作过程中ღ◈★,无须添加各种颜色ღ◈★、助剂等ღ◈★,可一气呵成ღ◈★;“吹”的时候也无须担心时刻会爆炸ღ◈★,可以“吹”成比常规气球更大的气球ღ◈★;吹成的气球既薄又具有力学性能ღ◈★。
2019年起ღ◈★,北化院ღ◈★、化销华北ღ◈★、中天合创ღ◈★、下游用户产销研用共同努力ღ◈★,成功开发EGF-34GL高强耐候地膜专用料ag旗舰厅网站ღ◈★。所制备的耐候地膜在阿克苏地区棉田实际覆盖使用240天后进行回收ღ◈★。回收地膜光泽度好ღ◈★,物理机械性能满足企业测试标准和新疆地方标准(DB65 3189-2014)ღ◈★。经测试ღ◈★,耐候地膜回收率高于85%ღ◈★,显著优于市场同类产品ღ◈★。2020年ღ◈★,中国石化在新疆建成34GL专用料高强耐候膜千亩示范田ღ◈★,2021年20万亩小规模推广ღ◈★,至今产销约1万吨ღ◈★。
废塑料危害虽多ღ◈★,但并非“十恶不赦”ღ◈★,它的破坏性往往与管理不当和低回收利用率有关ღ◈★。通过物理回收和化学回收两种循环方式ღ◈★,将废塑料变废为宝ღ◈★,成为当下最理想的处置方式ღ◈★。近年来ღ◈★,中国石化积极推动建立废塑料化学循环技术链和产业链ღ◈★。在回收中ღ◈★,将塑料中的高分子碳链转化为小分子男女车车好快的车车有点污网站ღ◈★,此后ღ◈★,通过加工既可以“返璞归真”ღ◈★,用于生产燃油ღ◈★、化工产品ღ◈★,实现“从石油中来ღ◈★,再回到石油中去”ღ◈★,也可以“浴火涅槃”ღ◈★,重新用于生产塑料ღ◈★,实现“从塑料到塑料”的闭环ღ◈★。
废塑料化学循环产业链需要回收ღ◈★、分拣ღ◈★、加工ღ◈★、生产等多个环节的多家企业密切配合方可顺利运转(如下图)ღ◈★,因此“各自为战”“等米下锅”形势十分严峻ღ◈★。石油化工科学研究院自主研发出废塑料连续热解(RPCC)技术ღ◈★,成为同类技术中的佼佼者ღ◈★。
RPCC技术是废塑料化学循环的关键核心技术ღ◈★,也是目前废塑料化学循环的主流研究方向ღ◈★。废塑料热解技术可以在特定条件下使塑料的大分子链断裂ღ◈★,使固态的废塑料变身为液态的“热解油”ღ◈★。然后ღ◈★,通过对热解油进行催化裂化后加工ღ◈★,高效ღ◈★、低排放地生产塑料单体ღ◈★,形成烯烃—塑料—废塑料—烯烃的闭合回路ღ◈★,实现塑料的再生利用ღ◈★。
形象地说ღ◈★,塑料是由烯烃等一个个塑料单体经过聚合反应形成的高分子化合物ღ◈★。每个塑料单体就好比一颗颗珍珠ღ◈★,在未经过加工时各自独立ღ◈★,但在生产塑料的过程中ღ◈★,各个塑料单体间会发生聚合反应ღ◈★,形成新的化学键将彼此连接ღ◈★,最终形成塑料产品ღ◈★,这一过程就好比用一条条丝带(化学键)将一颗颗珍珠(塑料单体)串联起来ღ◈★,共同形成一串珍珠项链(塑料)ღ◈★。而RPCC技术就是把连接珍珠的丝带剪断ღ◈★,让已经老旧的珍珠项链重新变回一颗颗珍珠ღ◈★,并且利用回收后的珍珠重新制作各式各样的珍珠项链ღ◈★,从而变废为宝ღ◈★。
2019年ღ◈★,中国石化成为首家加入终止塑料废弃物联盟(AEPW)的中国大陆企业ღ◈★,加大投入研发拥有自主知识产权的可降解塑料ღ◈★,并努力探索循环经济发展路径ღ◈★。目前ღ◈★,常见的可降解材料有PGAღ◈★、PLAღ◈★、PBSTღ◈★、PEAT等ღ◈★,而这些材料中都有中国石化努力的身影ღ◈★。
PLA(聚乳酸)是目前最广泛ღ◈★、投入研究应用最多的可降解材料ღ◈★,以玉米ღ◈★、秸秆等生物质为原料ღ◈★,是典型的可再生ღ◈★、生物全降解高分子材料ღ◈★,具有良好的机械性能ღ◈★、物理性能和生物相容性ღ◈★,可广泛应用于膜袋包装ღ◈★、一次性餐具ღ◈★、3D打印材料ღ◈★、医疗辅助器材等众多领域ღ◈★。
丙交酯是PLA的关键原料ღ◈★,目前ღ◈★,丙交酯合成技术是整个PLA产业链的关键“卡脖子”环节ღ◈★,其技术壁垒高ღ◈★、投资费用大ღ◈★、成本高ღ◈★。
中石化(大连)石油化工研究院从2014年开始丙交酯技术研发工作ღ◈★,经过近十年攻关ღ◈★,解决了影响丙交酯技术规模化应用的关键技术及工程难题ღ◈★,形成了具有自主知识产权的丙交酯合成技术ღ◈★,完成了技术中试ღ◈★,打通了全流程ღ◈★,验证了自主研发工艺和关键设备的可行性ღ◈★,研制出满足各项指标的丙交酯产品ღ◈★,可用于下游纤维级PLA合成ღ◈★,当前ღ◈★,正在进行万吨级丙交酯合成工艺包开发ღ◈★。
PGA(聚乙醇酸)作为重要的可降解高分子ღ◈★,是一种单元碳数最少男女车车好快的车车有点污网站ღ◈★、降解速度最快的脂肪族聚酯类高分子材料ღ◈★。与其他可降解塑料相比ღ◈★,PGA在自然环境下就可降解为二氧化碳和水ღ◈★,甚至在海水中也可以得到有效分解男女车车好快的车车有点污网站ღ◈★。PGA除了应用于各类饮料和防腐食品包装ღ◈★,在医疗可吸收手术缝合线ღ◈★、农业地膜ღ◈★、油气开采等高端领域也具有广阔的应用空间ღ◈★。
为加快PGA的研究攻关ღ◈★,上海石油化工研究院成立4个工作小组ღ◈★,内外部联合攻关ღ◈★。在PGA合成领域ღ◈★,上海院建有PGA模试装置一套ღ◈★,于2019年打通乙醇酸-乙交酯-PGA的模试全流程ღ◈★,自制PGA各项性能达到了进口医用级PGA的要求ღ◈★,并经下游厂家试用成功制备出手术缝合线样品ღ◈★,相关性能达到企业要求ღ◈★。目前ღ◈★,该院已完成工艺包编制ღ◈★,正在开展PGA中试装置建设ღ◈★。
此外ღ◈★,2021年7月6日ღ◈★,中国石化贵州50万吨/年PGA项目一期20万吨/年工程开工ღ◈★,建成后将大力推进可降解塑料下游应用加工产业的发展ღ◈★。
在众多可降解材料品类中ღ◈★,PBS(聚丁二酸丁二醇酯)系列聚酯由于其成膜性好ღ◈★、耐热性高ღ◈★、力学强度高ღ◈★、耐水解性高ღ◈★,且可实现100%生物降解等特点ღ◈★,是包装ღ◈★、餐具ღ◈★、化妆品瓶及药品瓶ღ◈★、一次性医疗用品ღ◈★、农用薄膜等一次性塑料制品的最佳替代品ღ◈★。
丁二酸真人ღ◈★,ღ◈★,又称琥珀酸ღ◈★,是PBS系列可降解材料的重要合成原料ღ◈★,广泛应用于合成可降解塑料ღ◈★、食品ღ◈★、医药ღ◈★、香料ღ◈★、油漆ღ◈★、电镀ღ◈★、表面活性剂ღ◈★、润滑剂ღ◈★、弹性体等领域ღ◈★。
目前ღ◈★,丁二酸成熟制备工艺主要有电解法和生物发酵法ღ◈★,存在成本高ღ◈★、产量小等问题ღ◈★,无法满足我国现有可降解市场对丁二酸的原料需求ღ◈★,成为制约PBS发展的主要因素之一ღ◈★。另一工艺为顺酐加氢ღ◈★、水解工艺ღ◈★,相较于前者ღ◈★,成本低ღ◈★、更为环保ღ◈★,但因技术难度大ღ◈★,目前尚未有工业化装置ღ◈★。
自2009年开始ღ◈★,中国石化着力开展顺酐加氢制丁二酸方面的技术研发工作ღ◈★,经过十几年的科研攻关ღ◈★,2021年ღ◈★,由大连院开发ღ◈★、上海工程公司研发的国内首套“10万吨/年顺酐加氢水解制丁二酸工艺包”ღ◈★,北化院自主研发的“顺酐加氢催化剂及2万吨/年顺酐加氢制丁二酸成套技术工艺包”ღ◈★,接连通过中国石化科技部审查ღ◈★。至此ღ◈★,中国石化解决了生物可降解材料关键原料问题ღ◈★,进而形成该领域完整技术研发链和价值链ღ◈★。
PBST(聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚丁二酸丁二醇酯)具有较好的热稳定性男女车车好快的车车有点污网站ღ◈★、力学性能和生物降解性ღ◈★,能够广泛用于一次性日用品ღ◈★、包装材料ღ◈★、塑料袋ღ◈★、农用薄膜等领域ღ◈★,是解决塑料“白色污染”问题的重要途径ღ◈★。
北化院从2004年初开始以稀土化合物作为催化剂进行PBST的聚合研究ღ◈★,先后完成不同装置规模的小试ღ◈★、模试ღ◈★、中试和工业生产装置的聚合试验ღ◈★。同时ღ◈★,依据对PBST的分子结构设计ღ◈★,开发了形状记忆材料ღ◈★、室温塑型骨折固定材料ღ◈★、3D打印线材等ღ◈★。该技术目前已经落地海南炼化ღ◈★,正在进行6万吨/年装置建设ღ◈★,预计2023年底实现装置中交ღ◈★,该套装置为国内外首套PBST专用连续聚合装置ღ◈★。
此外ღ◈★,2019年2月28日ღ◈★,仪征化纤生物可降解材料PBST(产品牌号TS159)在万吨级装置上实现工业化生产ღ◈★。
生物可降解PBAT(己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯聚合物)是一种半结晶型聚合物ღ◈★,熔点在120摄氏度以下ღ◈★,具有良好的延展性ღ◈★、断裂伸长率ღ◈★、冲击性ღ◈★,以及优异的生物降解性ღ◈★,最大的优点是热稳定性好ღ◈★、加工性能好ღ◈★。除了应用于农膜生产ღ◈★,通常与PLA(聚丙交酯)等共混改性制成终端产品ღ◈★,还可用于塑料包装薄膜ღ◈★、一次性用具ღ◈★、医用材料等领域ღ◈★。
2022年4月ღ◈★,仪征化纤成功生产出高品质低熔融指数的生物可降解材料PBATღ◈★,用其生产的后期制品强度更高ღ◈★,更加结实耐用ღ◈★。产品品质达到了国内领先水平男女车车好快的车车有点污网站ღ◈★,得到了国内高端用户认可ღ◈★,PBAT熔融指数可以实现自由调控ღ◈★,满足不同用户的需求ღ◈★。
PBSA(聚丁二酸丁二醇酯共聚己二酸丁二醇酯)由丁二酸ღ◈★、1,4-丁二醇(BDO)ღ◈★、己二酸(AA)共聚而成ღ◈★,可以通过添加碳酸钙和淀粉降低成本ღ◈★。与PBSTღ◈★、PBAT相比ღ◈★,具有熔点低ღ◈★、结晶快ღ◈★、流动性高等特点ღ◈★,可用于生产3D打印线材ღ◈★、热粘合纤维ღ◈★、医用材料ღ◈★、膜袋类等产品ღ◈★。
在PBATღ◈★、PBST的工业化生产基础上ღ◈★,2020年10月27日ღ◈★,仪征化纤生物降解塑料产品再添新成员ღ◈★。历时数年ღ◈★,他们攻关的PBSA在万吨级装置上实现了工业化生产, 采用国内独有工艺技术ღ◈★,工艺路线国际领先ღ◈★。
答ღ◈★:目前的第一大难点ღ◈★,是循环产业链前端缺乏稳定规范的塑料来源ღ◈★。我国废塑料回收率普遍较低ღ◈★,废塑料循环再生产业仍处于发展初期和蓝海阶段ღ◈★,未建立起适用于构建循环型社会的专业稳定的收集ღ◈★、分选和供应渠道ღ◈★。当前废塑料的回收端存在原料分散ღ◈★、与其他废弃物混杂ღ◈★,且多为小作坊式企业回收等情况ღ◈★,难以实现跨领域ღ◈★、跨区域资源和市场的统筹ღ◈★,收集规模严重受限ღ◈★,分拣水平低ღ◈★,行业高精度ღ◈★、自动化ღ◈★、大型化的分拣设备少ღ◈★、成本高ღ◈★,影响了分拣的效率和质量ღ◈★。我国废塑料收集以拾荒大军为主ღ◈★,缺乏规范性ღ◈★、稳定性ღ◈★,而另一大主力城卫系统与塑料回收系统分属不同机构ღ◈★,无法高效协同ღ◈★。
第二大难点是循环产业链中技术ღ◈★、装备不成熟ღ◈★,影响工业化进程ღ◈★。在物理循环中ღ◈★,很多塑料是复合包装ღ◈★,并非单一材质ღ◈★,缺乏专业的设备分拣ღ◈★,导致再生料性能不稳定ღ◈★。在化学循环中ღ◈★,热解技术目前还存在四大亟待解决的问题ღ◈★:一是非牛顿流体ღ◈★,热溶入物黏度比较大ღ◈★;二是导热系数小ღ◈★,导热性能差ღ◈★;三是炉内温度不均匀ღ◈★,反应时间过长ღ◈★,二次裂解严重ღ◈★;四是杂质元素含量相对较高ღ◈★。
第三大难点是循环产业链的后端政策激励有待完善ღ◈★。一是废塑料规范化深加工制造合格产品的环节较多ღ◈★,加工流程复杂ღ◈★,成本较高ღ◈★,影响了生产积极性ღ◈★;二是再生塑料产品的生产范围及产品的应用范围尚不清晰ღ◈★,具体产业政策也不明确ღ◈★,有关税收优惠政策并未兼顾产业链中后端ღ◈★;三是由于再生料在生产过程中存在一些污染环节ღ◈★,此类项目的审批经常按危废项目提级管理ღ◈★,增加了审批难度ღ◈★。
答ღ◈★:一是强化政策推动ღ◈★。建议国家将废弃物循环再生产业纳入环保和产业发展规划ღ◈★,指导地方政府ღ◈★、生态环境部门将废塑料等废弃物循环再生作为补充的条款ღ◈★,列入建设项目环境影响评价分类管理目录ღ◈★。按照环保减碳类项目简化合规性及环评等审批流程ღ◈★。建议增加资金扶持ღ◈★,加大对下游石化企业的税收优惠力度ღ◈★,通过碳税政策调高不可再生产品的价格ღ◈★,提高产业链利润率ღ◈★,调动企业生产积极性ღ◈★。
二是构建稳定的废塑料循环利用的来源ღ◈★。在政府主导下ღ◈★,加强生产企业与城市环卫ღ◈★、物资回收等单位之间的合作ღ◈★,减少中间环节ღ◈★,降低回收利用成本ღ◈★;鼓励和支持生活垃圾填埋场ღ◈★、塑料制品企业等废塑料集中的单位ღ◈★,将产生的废塑料配套提供给有资质的企业进行再生ღ◈★,建立稳定的废塑料供货关系ღ◈★;因地制宜研究集中处理半径ღ◈★,合理设置回收点位ღ◈★,以便快捷稳定获取废塑料资源ღ◈★。
三是加强绿色循环技术的创新与攻关ღ◈★。建议持续将废塑料循环利用技术纳入国家重点研发计划和重大科技专项ღ◈★,布局国家重点实验室ღ◈★。建设一批废塑料循环经济国家级创新平台ღ◈★,发挥新型举国体制优势ღ◈★,加快突破瓶颈技术ღ◈★。鼓励石化企业产学研用深度融合ღ◈★,建设绿色低碳循环技术创新项目孵化器和协同创新平台ღ◈★,推动技术转移和创新成果转化ღ◈★。
四是加快新型化学循环技术的产业化步伐ღ◈★。我国能源化工企业一方面应加快关键技术攻关ღ◈★,加紧评估相关技术的规模化ღ◈★、可行性与经济性ღ◈★;另一方面建议尽快选取一两家小炼化企业进行试点改造ღ◈★,形成可复制ღ◈★、可推广的模式ღ◈★,同时强化规划布局ღ◈★,在主要城市型炼厂附近通过自建或者合作方式设立回收网点ღ◈★,确保性质和数量相对稳定的废塑料原料供应ღ◈★,建立“原料-产品-回收利用深加工-再生产品”全产业链模式ღ◈★,使其作为物理回收有效的补充及填埋和焚烧的替代方案ღ◈★。
五是强化数字技术赋能ღ◈★。研究“互联网+”资源循环利用的有关政策措施ღ◈★,推动数字技术在废塑料循环产业链前端ღ◈★、中端ღ◈★、后端多场景的应用ღ◈★。“互联网+”模式为废塑料资源回收打通了一条新渠道ღ◈★,可加速构建一个比传统的产业链更精简的回收再利用闭环ღ◈★。有国家政策的支持ღ◈★,借“互联网+”的东风ღ◈★,运用物联网ღ◈★、大数据等手段ღ◈★,建立再生资源回收的新产业模式ღ◈★,有望开启废塑料循环利用跨越式前进新征程ღ◈★。