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  • 废渔网中的尼龙6可通过解聚还原成己内酰胺,再生为接近新品品质的线。
  • 东丽于2022年发布了以渔网为原料的N6CR,并在名古屋工厂建成年处理约400吨的能力。
  • 课题包括回收的配合、异物去除、混合材料、成本以及环境效果的透明评价。
约10%
遗弃、丢失或丢弃的渔具占海洋垃圾的比例(FAO·UNEP,2009)
约400吨
东丽名古屋工厂以渔网为原料的N6CR年处理能力
最多90%
ECONYL全球变暖潜能值削减(企业公布·从摇篮到工厂大门)

大多数渔网由耐用的尼龙制成,用完之后也几乎不会分解而留存下来。反过来利用这一性质,在分子水平上分解并再生为新线的举措正在扩大。

本文基于公开的一手信息,梳理解聚的化学原理、东丽和Aquafil的具体案例,以及回收、分选方面的现场课题。

另外,环境效果的数值包含企业公布的内容。为了便于读者区分各项评价的范围,我们也列出了出处和前提。

本文将学到什么

  • 为什么尼龙是废渔网的主角
  • 解聚如何将尼龙6还原为原料
  • 机械回收与化学回收的区别
  • 东丽N6CR与ECONYL的具体案例
  • 回收、分选和成本方面的现场课题

为什么废渔网是尼龙的“资源宝库”

大多数渔网由轻而结实、遇水不腐烂的合成纤维制成。刺网、定置网和围网广泛使用尼龙(聚酰胺),绳索类则还会用到聚乙烯和聚丙烯。尼龙在强度和价格之间取得平衡,是网衣材料的标准选择。但这种“结实耐用”的性质,在渔具报废之后就成了麻烦。

换个角度看,用过的渔网是大量成分均一的高分子材料,具有很高的价值。与家庭塑料垃圾不同,渔网由同一种纤维制成,只要成分一致,再资源化的效率就会提高。本文将从化学原理与现场课题两方面,梳理废渔网中的尼龙会变成什么。

渔网使用的主要材料

材料主要用途特点
尼龙6/尼龙66刺网、定置网、围网的网衣强度高、有伸展性,会吸水
聚乙烯(PE)网衣、绳索、浮子轻且浮于水面,易于回收
聚丙烯(PP)绳索、养殖资材轻,耐化学药品性强
聚酯部分渔网和绳索耐候性强,不易伸长
铅/金属沉子(坠子)、含钢丝的绳索必须分离,否则会妨碍再生
渔具所用材料举例(一般性整理)

尼龙作为纤维的优势

尼龙在20世纪30年代投入实用,是世界上最早的合成纤维之一,耐拉伸、耐磨、质轻,而且易于染色。它适合做渔网,是因为在水中反复拉拽也不易断裂,即使是细线也能保证强度,使网更不容易被鱼察觉。在服装领域,丝袜、泳衣和户外服装等既要强度又要轻薄的场合也在使用。

不过,尼龙吸水后会变得易伸长,也会因紫外线和热而劣化。渔网是每隔几年就要更换的消耗品,因此每年都会产生相当数量的废网。用过的渔网混有海水、污垢、附着生物和油分,所以清洗和分选是再生不可缺少的环节。

材料本身的“品质”是否已经劣化

即使是在海上使用过的渔网,高分子本身往往也没有严重损坏,只要经过适当的预处理就可以再生。相反,长期漂在海里或搁在海滩上的渔网,会被紫外线和海浪破坏成小碎片,回收和再生都很困难。回收得越早,作为资源的价值越高,这正是再资源化与防止流失相互关联的原因。

为什么瞄准尼龙

再资源化主要针对尼龙制渔网是有原因的。尼龙6可以在化学上分解为单体,再重新聚合。这样就有了一条用旧渔网制造出与新品同等品质尼龙的道路。

展示堆放在港口的废渔网变成尼龙纤维的示意图
废渔网变成颗粒和线的示意

本节要点

  • 渔网的主要材料是尼龙、PE、PP等合成纤维
  • 尼龙6可在分子水平上分解,再生为与新品同等的品质
  • 成分均一的渔网比其他塑料垃圾更适合再资源化

流入海洋的渔具:用数字看背景

再资源化受到关注的背景,是流失到海里的渔具问题。联合国粮农组织(FAO)与联合国环境规划署(UNEP)2009年发布的报告估计,遗弃、丢失、丢弃的渔具约占海洋垃圾的10%,约64万吨。FAO指出,渔具多因风暴、强海流和渔具之间的缠绕而丢失,而经久耐用的合成材料使问题持续得更久。

幽灵捕捞的危害

留在海里的渔网继续捕获鱼类、海鸟和海龟的现象称为幽灵捕捞。据UNEP介绍,丢失的刺网可能持续捕捞数月甚至数年。其机制可参阅关于幽灵渔具的文章。

日本海岸的漂着垃圾与渔网

据日本环境省的漂着垃圾调查,2016年度漂到日本的塑料垃圾按重量计,约四成是废渔网和绳索。另有报告称,日本国内海洋塑料垃圾中渔具按重量计约占三成。数值随调查地点和年度而变,但渔具占海洋垃圾很大一部分,这一点是共通的。

劣化的渔具也会成为微塑料的来源

留在海里的渔具会因海浪、紫外线以及与岩石和沙子的摩擦逐渐变成碎片,被指出是微塑料的来源之一。纤维状的碎片几乎无法回收,生物是否会摄入也在讨论之中。因此,在变成碎片之前回收渔网本身,意义重大。部分影响仍在研究中,无法断言,但出于预防的考虑推进回收的想法正在国际上扩大。

读数字时的注意事项

  • FAO和UNEP的64万吨是2009年的估计值,不能直接代表之后各年的流出量
  • 关于日本国内废渔网的年产生量,我们没有找到一手统计数据,因此本文不把估计值当作定论
展示海中漂浮的废渔网以及靠近的鱼和海龟的示意图
留在海里的渔网持续捕获生物的示意

减少这类危害的第一步,是不让渔具流失,并确实回收用过的渔网。如果回收后的渔网有再资源化这一去处,也会形成回收的动力。

尼龙6的化学:为什么能分解后还原

尼龙6是由名为ε-己内酰胺的环状分子连成链状的高分子(聚己内酰胺)。连接的反应称为开环聚合。反过来,利用加热、催化剂或水蒸气切断连接,就能还原成己内酰胺。这个逆向反应就是解聚。

机械回收与化学回收的区别

方面机械回收化学回收(解聚)
处理清洗、粉碎、熔融后造粒将分子分解成原料,再重新聚合
品质每次熔融分子链都容易变短经精制后可以追求与新品同等的品质
对杂质的耐受容易受混入物影响通过精制容易去除杂质
能耗与设备相对简单需要高温处理和精制设备
主要用途注塑部件、渔具等树脂制品服装、工业用纤维等高品质用途
两种回收方式的比较(一般性整理)

机械回收设备简单、成本低,但缺点是反复进行后品质会下降。化学回收设备投资大,但可用于纤维这类要求高品质的用途。重要的不是哪个更好,而是根据用途和回收物的状态区别使用,这才是现实的做法。

按顺序看解聚的工序

  1. 将粉碎、清洗后的渔网或树脂投入反应器
  2. 通过加热和催化剂,或水蒸气、亚临界水,切断酰胺键(链的连接处)
  3. 己内酰胺以蒸气或溶液形式被取出
  4. 通过蒸馏等方法精制,去除杂质(染料、添加剂、异种材料)
  5. 将精制后的己内酰胺再次聚合成尼龙6树脂
  6. 熔融后挤出成细线(纤维)

最影响品质的是精制工序。如果残留杂质,就会出现聚合后分子量上不去、颜色浑浊、线容易断等问题。反过来说,由于精制可以去除杂质,即使是脏的或带色的废弃物,也有可能还原到接近新品的品质。这是化学回收最大的优点。

能耗与成本的现实

解聚需要高温处理,设备也很庞大。再生量少就难以盈利,所以稳定的原料供应是事业成立的条件。东丽设置年处理约400吨的设备,并把销售目标设在数亿日元规模,可以理解为是考虑到了这条盈亏线的计划。

补充:己内酰胺这个词

  • 它是尼龙6原料的小型环状分子(ε-己内酰胺)
  • 再生品称为“再生内酰胺”,可在与新料相同的聚合工序中处理
  • 这一性质是尼龙6易于循环的原因

尼龙66不能同样处理

同样是尼龙,尼龙66由己二胺和己二酸两种原料制成,不能还原成己内酰胺。由于材料的识别会左右回收方式,回收时的分选十分重要。

本节小结

  • 尼龙6可通过解聚还原为己内酰胺
  • 机械回收简便,但品质容易下降
  • 化学回收品质高,但需要设备和精制

日本国内案例:东丽的N6CR与化学再生

作为国内的具体例子,东丽于2022年12月5日宣布,面向日本市场销售以废渔网为原料的尼龙6化学回收纤维“N6CR”。它将用回收渔网制造再生树脂的Refineverse Group公司的树脂,与东丽的解聚·再聚合技术相结合,计划自2023年3月起推广。

名古屋工厂的设备与销售计划

  • 在名古屋工厂新建再生树脂投料设备和再生内酰胺储罐
  • 处理能力为每年约400吨
  • 销售目标为2023年3月期约8亿日元,2025年3月期约12亿日元
  • 设想用途是运动服、户外服装、内衣、袜类等薄型高功能材料

重要的一点是,再生内酰胺是在与新原料相同的工序中再聚合的。最终的纱线性能很可能比机械再生品更稳定。

再生纱线的用途与所需品质

用于接触皮肤的薄型服装的再生尼龙纱线,需要粗细均匀和良好的染色性。化学回收品可以通过与新原料相同的工序,在品质上有优势。东丽把运动、内衣、袜类等薄型材料列为设想用途,被认为反映了对再生品品质的一定信心。再生纱线价格高于新品时,开发会以重视品牌和环保考量的客户为中心。

向汽车部件拓展:东丽与本田

尼龙6的化学回收不仅限于纤维。东丽与本田正在共同开发一项技术:用亚临界水对玻璃纤维增强尼龙6汽车部件进行解聚,使其还原成己内酰胺。该项目入选了环境省的事业,计划在年处理约500吨的试验设备上进行验证。这是在渔网上积累的尼龙6再生思路扩展到其他领域的例子。

展示渔网尼龙通过解聚还原为原料并再生为线的工序示意图
解聚与再聚合的再生流程(概念图)
本文三个关键数字的图示
用数字看:本文涉及的三个指标

另请参阅废渔网回收的整体情况和ECONYL的产品案例。

海外代表例:ECONYL的循环模式

把废渔网尼龙6再生推向世界的代表例,是意大利Aquafil公司的ECONYL(艾可尼尔)。该公司于2011年在斯洛文尼亚卢布尔雅那工厂启动再生工艺。据其介绍,这是一个六步循环:回收渔网和地毯边角料等尼龙废弃物,解聚还原成己内酰胺,再重新聚合为尼龙6。

如何解读环境效果的数字

Aquafil在2019年可持续发展报告中称,与原生(石油来源)尼龙相比,全球变暖潜能值最多可降低90%。另一方面,英国水产业支持机构Seafish的文章介绍为“最多80%”,不同资料的数字并不相同。该公司的LCA范围是从摇篮到工厂大门,并明确使用后的工序不在范围内。

企业公布的数值要结合条件来读

  • 削减率取决于评价范围(从摇篮到工厂大门)和比较对象
  • 写作“最多”的数值,并不一定在所有条件下都能达到
  • 要确认是否有第三方验证及其范围

品牌与使用方式

再生尼龙已被用于泳衣、运动服、地毯、包袋等。即使是再生品,也因容易获得与新品相同的强度和手感而受到好评。另一方面,再生纱线往往比新品价格更高,因此成本与品牌价值的平衡是普及的关键。产品案例也可参阅Bureo NetPlus的文章。

确保回收网络是事业的基础

ECONYL案例显示的重要一点,不是再生技术本身,而是持续收集作为原料的废弃物的机制。只有与渔民、港口和养殖业者合作的回收网络,才能实现稳定供应。在日本,制造商、商社、渔协和地方政府也在各自发挥作用,逐步扩大合作。回收网络的构建需要时间,但一旦建成,就容易扩展到其他材料和地区。

从回收到再生的流程与现场课题

再资源化从回收和分选开始。用过的渔网汇集到渔协和渔港,经运输、去除异物后,被制成树脂并再生。在日本,企业主导的回收也在扩大,丰田通商宣布自2023年7月起在千叶县外房地区开始废渔网的试点回收。

把流程列成清单

  1. 在渔港和渔协回收并保管
  2. 按材料分选(尼龙、PE、PP等)
  3. 去除绳索、坠子、鱼钩等异物
  4. 清洗、切断、粉碎
  5. 树脂化(造粒)或解聚
  6. 加工成再生线和树脂制品

现场有哪些障碍

  • 回收的配合:让全国的渔业者了解这项举措并配合回收,本身就被认为是一个课题
  • 去除异物的工夫:去除缠在网上的垃圾、鱼钩和转环,需要大量人力
  • 混合材料:尼龙以外的材料和含铅绳索需要另外处理。对含铅绳索,也有热解油化等例子
  • 运输成本:轻而体积大的渔网,远距离运输效率低
  • 材料标识不清:难以分辨是哪种材料,分选判断需要熟练

分选的思路:什么去哪里

回收物适合的处理备注
尼龙6网衣解聚纤维再生/树脂化用于纤维时,去除异物最为重要
尼龙66/混纺机械回收或其他再生方法不能还原成己内酰胺
PE/PP制绳索机械回收因密度浮于水面,易于分选
含铅绳索/附金属分离金属后考虑热解等需注意铅的处理
劣化或污染严重的能量回收或适当处置可能不适合再生
按回收物种类划分的处理方向(一般性整理)

制度与商业视角:如何把回收变成机制

为了不让再资源化只停留在少数先进企业的努力上,需要理顺费用负担和责任归属。近年来,由渔具制造商对使用后的回收和再生负责的生产者延伸责任(EPR)的引入,在国际上受到讨论。详情整理在关于渔具生产者延伸责任的文章中。

促进回收的机制

  • 在渔具上标注材料名称和回收方法,减少分选的工夫
  • 通过各渔协的集中点和定期回收,提高运输效率
  • 确定地方政府、企业和渔业者之间回收费用的分担
  • 先确保再生材料的买家(服装、汽车等)

在地区推进回收时的视角

各地区的渔具种类、渔业规模和到港口的距离差别很大。比起全国统一的机制,更现实的做法是先从处理较多可再生尼龙网的地区开始,分享成果并逐步扩大。事先确定谁承担回收费用、再生品的销售收入如何回馈,会让举措更能持久。

消费者能做什么

我们直接能做的事情有限,但选择使用再生材料制成的产品,有助于支撑回收的经济性。不过,不要认定再生材料就一定对环境好,还要从耐用性以及报废时的回收等角度来考虑。长期使用,用完后送去回收,归根结底最能节约资源。

读者可以确认的检查要点

  • 再生材料的比例(100%,还是部分混合)
  • 原料来源(废渔网、地毯、工厂边角料等)
  • 环境效果的评价范围及有无第三方验证
  • 产品使用后是否有回收机制

今天就能做的事

  • 选购再生尼龙产品时,确认对材料来源和回收机制的说明
  • 长期使用,不需要时送到有回收渠道的店铺
  • 在钓鱼或潜水中发现渔具时,不要勉强拉起,请联系地方政府或渔协

今后的课题与展望

从技术上看,废渔网的尼龙再资源化是可行的。课题可归结为四点:原料的稳定获取、分选的效率化、成本的降低,以及环境效果的透明评价。

技术方面的展望

提高解聚效率,以及研究在亚临界水等较温和条件下处理的方法,都在推进。把混合材料的渔网按材料分开、用各自最合适的方法处理的设计,也将变得重要。

评价的透明性

再生材料的环境效果会随算定范围和比较对象而变化。公开第三方验证的内容,并展示包含使用后阶段的评价,是信任的基础。

从保护海洋的角度

再资源化是出口一侧的对策。只有把作为入口的防止渔具流失、不遗弃的管理和便于回收的设计结合起来,对海洋的负担才会真正下降。

以要点列表形式整理的本文要点图示
本文要点,各章将详细说明

总结

  • 废渔网是以尼龙6为主的均一材料,再资源化价值高
  • 通过解聚,可以再生出接近新品品质的线
  • 课题是回收、分选、成本和透明的评价
  • 入口的防止流失和出口的再资源化,两者缺一不可

参考文献·出处

  1. 联合国粮农组织(FAO)|Ghost nets hurting marine environment(2009) – 估计遗弃、丢失、丢弃的渔具约占海洋垃圾的10%,约64万吨
  2. 东丽|以废渔网为原料的尼龙6化学回收纤维在日本国内销售(概要) – N6CR,年产约400吨,名古屋工厂(2022年12月发布)
  3. Toray to recycle plastic from fishing nets(ecotextile) – 关于东丽废渔网再生项目的报道
  4. Toray, Honda Motor to Jointly Develop Chemical Recycling Technology – 利用亚临界水对尼龙6进行解聚的联合开发
  5. Aquafil|Better recycling through chemistry – ECONYL再生工艺的说明(企业信息)
  6. Aquafil|LCA ECONYL polymer – 经第三方验证的LCA(从摇篮到工厂大门)
  7. Seafish|Aquafil's ECONYL yarn – 废弃渔具的使用后管理与ECONYL介绍
  8. 丰田通商|废渔网试点回收(2023) – 在千叶县外房地区开始回收
  9. 环境省|海洋垃圾相关资料 – 渔具在漂着垃圾中所占比例等

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