什么是将废塑料还原成油的“油化”技术？热解原理与海洋垃圾处理、产业化难题

废塑料的“油化”是什么

正如其名，油化是一种通过化学反应，将用过的塑料重新还原成油的技术。在专业上，它被归类为“化学循环利用”的一种。塑料的原料若追根溯源，来自从原油中提炼出的石脑油（粗汽油）。也就是说，塑料是由源自石油的碳氢化合物长链连接而成的高分子。油化的思路，正是通过化学方法将这条长链切割成短分子，以常温下呈液态的“油”的形式取出。

取出的油会被送往炼油厂或石脑油裂解装置（石油化学工业核心的分解炉），再次转化为乙烯、丙烯等塑料的基础原料。无需重新开采石油，就能从手边的垃圾中重新制造出原料——这正是油化技术的重大意义所在。

为什么油化如今备受关注

其背景在于，塑料垃圾的数量在全球范围内持续膨胀这一现实。流入海洋的塑料在紫外线和海浪的作用下被逐渐击碎，最终变成5毫米以下的微塑料，人们已经了解到它们会从深海一路进入我们的体内。将“只制造、只丢弃”的单向使用方式，转变为资源持续循环的“循环型”模式，如今已成为全球共同面对的课题。

油化之所以备受期待,尤其是因为它有可能应对沾有污渍或混杂多种树脂的塑料。与需要彻底清洗、分拣后才能使用的传统循环利用方式不同，油化会“一次性还原到分子层面”，因此对一定程度的污渍或混合物具有较大的接受空间。就像被冲上海滩的各种杂乱垃圾一样，这些过去只能被焚烧的塑料，或许也能借此重新获得作为资源复活的道路。

另一个原因是，它能够在不降低材料“品质”的前提下实现循环。材料循环利用每熔化、重新固化一次，分子链就会逐渐受损，颜色和强度也随之下降。因此，塑料瓶并不能反复变回同样的塑料瓶，很多情况下只能被“降级利用”（Downcycle）为纤维等其他产品。而油化会将材料一次性还原到原料阶段，因此原理上可以无数次重新制造出接近原生（全新）品质的树脂。这被称为“水平循环利用”或“瓶到瓶（Bottle to Bottle）”，更接近循环经济本应追求的形态。

不过，油化并非万能。切断分子需要巨大的能量，设备规模也很庞大。正因如此，必须将多种方法因地制宜地组合运用：首先减量（Reduce）、反复使用（Reuse），品质良好的材料通过熔化再生（材料循环利用），而剩下的污渍多、混杂多种材质的塑料则交由油化或气化处理。将油化定位为闭合循环之环的“最后一块拼图”，其角色便会清晰地呈现出来。

热解的原理——塑料还原成油的化学过程

油化的核心在于热解（Pyrolysis）这一化学反应。要点在于“在几乎不引入氧气的状态下进行加热”。通常，若在空气中燃烧塑料，它会与氧结合生成二氧化碳和水，作为热量消散掉。然而，若在隔绝氧气的状态下加热至高温，塑料并不会燃烧，而是分子因热能从内部被切断，转变为更小的分子。这一区别，正是划分油化与单纯焚烧的决定性界线。

在400～800℃下切断分子链

在热解过程中，塑料会被加热到大约400～800℃。聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等聚烯烃类塑料，由碳和氢连接而成的简单长链构成，在这一温度区间会在链条的各处断裂，变成较短碳氢化合物的混合物。冷却后，其中大部分可作为常温下呈液态的油——即热解油——被回收。所得到的油中含有烷烃、烯烃（烯类）、芳香烃等多种碳氢化合物，成分上接近石脑油。

回收的热解油会在石脑油裂解装置中，与高温水蒸气一起进一步分解（蒸汽裂解），转化为乙烯、丙烯等成为塑料“原料”的单体。到了这一步，其品质几乎与原生（全新）原料无法区分，甚至有可能用于食品容器等对卫生标准要求严格的用途。这正是油化相较于下一节将提到的材料循环利用所具备的优势。

换一种更容易理解的方式来说明这一反应：聚乙烯是由数万个名为“乙烯”的小单元连接成链状而形成的巨大分子。加热后，这条链的各处结合会被切断，短分子会不断从断裂处飞出。这被称为“自由基反应”，就像项链的线断裂后珠子四处散落一样，长长的高分子会一点点解开，变成大量零散的小分子。生成物会根据断裂位置的不同，分为气体（气）、液体（油）、固体（蜡状或炭状残渣），通过调节温度和时间，可以使其比例逐渐接近所需目标。

催化剂让反应变得更温和

热解需要高温，因此大量消耗能源是其弱点。这时便轮到催化剂大显身手。加入沸石、二氧化硅-氧化铝等酸性催化剂后，就能在更低的温度下切断分子链，而且更容易有选择性地增加所需成分（轻质油或烯烃）的产量。目前也在推进利用石油精炼中用旧的FCC催化剂（流化催化裂化催化剂）进行再利用的研究，这在成本和能耗两方面都是使油化得以成立的关键。

“超临界水”这一新主角

近年来，在油化领域备受关注的是使用超临界水的方式。当水处于高温高压的特殊状态（约374℃、22兆帕以上）时，会转变为兼具液体与气体性质的“超临界”状态。这种超临界水能够很好地溶解油类物质，成为一种有助于化学反应进行的神奇溶剂。在这种水中分解塑料时，即便原料含有污渍或水分，也相对容易处理，反应据说也能均匀进行。三菱化学和ENEOS在茨城县采用的英国Mura Technology公司的技术，也正是以这种超临界水热解为基础。以水为主角，正为长期困扰于污渍问题的油化技术开辟出新的可能性。

与材料循环利用的区别——梳理三种循环利用方式

塑料的循环利用大致可分为三种类型。理清这一区别，就能更清楚地看出油化究竟处于怎样的技术定位。

三种循环利用方式的区别

• 材料循环利用：将用过的塑料粉碎、熔化，再次成型为塑料制品的方法。能耗较低、效率较高，但不耐污渍和混合材质，且每熔化一次品质就会下降。
• 化学循环利用（油化、气化、解聚）：通过化学反应分解至分子层面，还原为油、气体或单体的方法。较容易应对含污渍的材质，也能使品质接近原生材料，但需要高温、高能耗，设备成本较大。
• 热能循环利用（热能回收）：通过焚烧将热量用于发电或供暖的方法。严格来说并非“循环利用”，作为资源已经消失。在日本，这一比例格外高。

让我们用具体数字来看看日本的现状。据塑料循环利用协会统计，2023年废塑料总排放量为769万吨，有效利用率为89%。但若细看内部构成，材料循环利用占22%，化学循环利用仅占3%，剩余64%则是通过焚烧提取热量的热能循环利用。也就是说，“有效利用率89%”这一数字，其实大部分实质上是被焚烧掉了。扩大包括油化在内的化学循环利用，正被寄予厚望，希望以此改变这一结构。

油化有潜力承接材料循环利用所不擅长的“沾有污渍、混杂多种材质的塑料”，将过去只能焚烧的那64%中的一部分重新拉回资源之列。若能与将回收塑料转化为新产品的努力及渔网回收利用相结合，就能让海洋资源循环变得更加厚实。

化学循环利用本身也有多种类型

虽然统称为化学循环利用，但实际上方法可分为好几种。油化（热解）是其中的代表，但除此之外，还有将塑料转化为一氧化碳和氢气、作为化工产品原料的气化，以及像塑料瓶所用的PET那样，有针对性地切断分子结合、干净地还原为原本单体的解聚（化学解聚）。油化适合仅由碳和氢构成的PE、PP，解聚则适合PET、尼龙等——不同类型的树脂各有其适合与不适合的方法。因此并非“油化就能解决一切”，只有将这些方法组合运用，才能真正实现各种塑料的广泛循环。

此外，日本还有在焦炉中将塑料转化为化学原料和还原剂的方法，以及在高炉炼铁时用作还原剂的方法，这些也都被计入化学循环利用之列。由于各国对“何为循环利用”的定义不尽相同，在比较数字时，仔细确认其内容十分重要。

日本的示范工厂与产业化前线

长期以来，油化一直被认为“技术上可行，但作为产业却不划算”。然而进入2020年代后，日本各大化学、能源企业相继建成大规模设备，油化终于开始迈入实用化阶段。下面让我们来看看具有代表性的项目。

三菱化学×ENEOS——茨城县的国内最大级工厂

最受瞩目的，是三菱化学与ENEOS在茨城县神栖市三菱化学茨城事业所建设的油化设备。该设备于2025年7月举行竣工仪式，年处理能力达2万吨废旧塑料，规模位居国内最大级。所采用的是英国Mura Technology公司基于“超临界水（HydroPRS）”的热解技术，利用高温高压水分解塑料。所得的分解油将被用作邻近炼油装置及石脑油裂解装置的原料，目标是在2025财年内启动商业化运营。

三井化学——以物料平衡方式启动产品化

2024年3月，三井化学在其大阪工厂的石脑油裂解装置中投入源自废塑料的热解油，开始以物料平衡方式制造并销售化学循环利用制品。这被认为是日本首个实现“生物与循环裂解装置（Bio & Circular Cracker）”的案例。关于物料平衡方式的详细内容将在后文详述，它是一种能将少量再生原料巧妙融入现有大型设备的现实可行机制。

出光兴产×环境能源——在千叶县市原市走向商业化

出光兴产与环境能源公司组建的合资企业“Chemical Recycle Japan”在千叶县市原市建设了年处理能力约2万吨规模的油化工厂“市原事业所”，已于2026年1月竣工。计划自当年4月起启动商业化运营，目前正在推进相关准备工作。该项目将炼油厂这一石油精炼基地与油化设备毗邻布局，充分发挥了所得油品可直接用作原料的优势。

这些项目的共同点在于，均以“年处理2万吨级”这一规模建设，其目标已超越示范阶段、瞄准商业化运营。以往的油化项目大多以小型装置零星开展，往往因难以盈利而相继退出。而进入2020年代后，化学企业与能源企业携手合作，将其与既有的庞大基础设施相结合，终于达到了“或许能够作为产业运转”的规模。这对日本的油化产业而言，可谓一个重大转折点。

另一方面，考虑到日本全国废塑料排放量每年高达769万吨，年处理2万吨的规模，尚不足整体的0.3%。示范工厂能否证明其技术可行性与盈利能力，并将由此获得的经验推广至下一座大型工厂乃至全国——油化能否从“特殊实验”转变为“理所当然的选择”，取决于接下来的这几年。

在海洋垃圾中的应用——期待与高高的门槛

迄今为止所介绍的油化技术，主要面向来自工厂或家庭的“相对干净”的废塑料。那么，本文开篇提到的海洋垃圾，是否也能应用这项技术呢？结论是：虽有可能，但现实中需要跨越的门槛，远比陆地垃圾更高。

海洋垃圾为何被认为“只能焚烧”

漂浮在海上的塑料，会长时间受到海水、泥沙和生物的侵蚀。因此，回收时往往带有大量盐分（氯）、泥沙、水分以及附着的生物。氯在热解时会产生氯化氢，不仅会腐蚀设备，若加以焚烧，还可能生成二噁英等有害物质。泥沙和污渍会降低反应效率，堵塞设备。基于这些原因，在海岸收集到的塑料，大多未被送去循环利用，而是直接焚烧处理。

此外，海洋垃圾的材质也十分杂乱。渔网、绳索、发泡聚苯乙烯、塑料瓶、打火机、鞋底等混杂在一起，其中不少还与金属或布料融为一体。像流失海洋的渔具（幽灵渔具）这样多种材质缠绕在一起的垃圾，分拣十分困难，难以直接送去进行油化或材料循环利用。

即便如此，油化仍被寄予期待的原因

即便如此，油化之所以仍被视为海洋垃圾的希望所在，是因为它具有“对污渍和混合材质有一定耐受性”这一特性。若采用能将材质一次性还原至分子层面的油化技术，或许能够减少清洗和精细分拣的工序。尤其是采用超临界水的方式，由于水本身兼具反应与清洗的双重作用，据称相对更适合处理含污渍的原料。若能结合预处理工序，先冲洗掉盐分、去除聚氯乙烯，或许就能将过去只能焚烧的部分海洋垃圾重新还原为资源。

海洋塑料污染，会以沉入深海的塑料及其对生态系统的影响等形式反过来影响我们。为回收的垃圾准备一个能够作为资源循环利用的出口，而不是“一烧了之”，对于让保护海洋的行动具有可持续性同样具有重要意义。

作为现实可行的方案，与其将海洋垃圾专门用于油化，不如将经过预处理的海洋垃圾少量掺入陆地上品质较好的废塑料中一并处理。仅靠海洋垃圾本身，在数量和品质上都不稳定，但若能将其作为既有大型工厂处理量的“一部分”接纳进来，就能不勉强地纳入资源化的循环之中。优先回收在海滩清扫中收集到的、相对干净的塑料瓶和发泡聚苯乙烯等做法，也有助于拓宽这一出口。

阻碍产业化的难题——成本、能耗与品质

作为一项技术，油化正逐渐超越示范阶段。然而，对于“能否作为一门产业自主运转”这一问题，仍有诸多难题尚待解决。这里我们主要来看三大壁垒。

①成本壁垒

最大的难题在于成本。通过油化制成的原料，比用原油正常生产的原生原料成本更高。这是因为维持高温所需的设备、预处理的工序，以及催化剂的费用都会带来负担。当石油价格较低时，特意使用价格较高的再生原料的经济理由便会变得薄弱。政府也提出目标：到2030年，将包括油化在内的化学循环利用制造成本较现行水平降低两成，到2050年达到与现有产品同等水平，以此推动技术开发。

②能耗与二氧化碳壁垒

热解需要持续维持数百摄氏度的高温，会消耗大量能源。若这部分能源由化石燃料提供，就会排放二氧化碳，动摇“为了环保而循环利用”这一初衷。油化所能减少的二氧化碳，与油化过程中消耗能源所产生的二氧化碳相抵后，是否真的能带来净收益——也就是从整个生命周期角度进行评估，是不可或缺的一环。利用可再生能源和废热，是跨越这一壁垒的关键。

③原料与品质壁垒

要使油化稳定运转，就需要廉价、大量且持续地收集品质统一的废塑料。然而现实中的垃圾，无论是树脂种类还是污渍程度都参差不齐。哪怕只混入少量聚氯乙烯，氯元素也会造成不良影响；一旦混入PET，油品的品质就会下降。“收集、分拣、清洗”这些看似不起眼的工序，实际上恰恰决定着油化能否成功。而建立回收体系，也是一个仅靠技术无法解决的社会性课题。

这三大壁垒并非各自独立，而是相互交织在一起。若勉强处理污渍较多的原料，清洗和设备维修的成本与能耗就会随之增加，品质也会下降。反之，若只挑选干净的原料，能够收集到的数量就会减少，规模效应也就无从谈起。顾此失彼——在这一权衡取舍之中，寻找最平衡的那个点，正是油化产业化过程中最本质的难点所在。正因如此，不仅需要企业自身的努力，回收基础设施和碳定价等整个社会层面的机制建设，同样不可或缺。

油化已从“能否做到”的阶段，进入了“是否划算”的阶段。规模化生产与制度设计，将左右这一问题的答案。

——摘自各公司示范项目所揭示的共同论点

全球与制度层面的动向——物料平衡方式与绿色创新基金

要让油化在社会上得以推广，不仅需要技术，还离不开支撑其运转的“制度”支持。日本乃至全球，正逐步建立起推动油化发展的机制。

作为现实解决方案的物料平衡方式

要如何将少量再生原料融入庞大的石脑油裂解装置之中？这时便会用到物料平衡方式。这是一种思路：当再生原料与原生原料混合制造时，“按照投入的再生原料的数量，为所制成的产品分配相应的源自再生的价值”。由于在物理上很难做到将所有原料完全分开制造，因此像做账一样对数量进行管理，并据此分配价值。三井化学等公司已取得国际认证制度“ISCC PLUS”，以此保障采用该方式制造的产品的可信度。

来自绿色创新基金的国家支持

日本政府正通过NEDO（新能源产业技术综合开发机构）的绿色创新基金（GI基金），推进“利用二氧化碳等制造塑料原料的技术开发”项目。该项目提出了化学循环利用的成本目标，以及通过物料平衡方式的国际标准化来确保日本的优势地位。通过将研究开发到社会实施一体化予以支持，旨在推动往往成本较高的油化技术进入市场。

放眼全球，赋予塑料污染问题以法律约束力的国际条约谈判仍在持续，从生产到废弃全过程的规则制定正在推进之中。只有像海洋保护区这样的“保护”行动，与油化这样的“循环利用”行动两轮并进，海洋塑料问题才能真正取得进展。

• 物料平衡方式：通过管理数量，将少量再生原料的价值分配给产品的一种会计式机制
• ISCC PLUS：由第三方保证该分配准确性的国际认证
• GI基金：由国家支持从研究开发到实际应用全过程，降低成本与标准化壁垒的制度

我们能做的事——从出口反思入口

油化看似是大企业庞大工厂的故事，但其入口其实与我们每天丢弃垃圾的方式息息相关。油化能否顺利运转，取决于能收集到多少“品质统一、污渍较少的塑料”。

生活中力所能及的小小一步

• 容器和包装先轻轻冲洗后再分类丢弃（污渍越少越易于循环利用）
• 确认所在地区关于塑料资源的分类规则，并正确分类
• 参加海滩清扫活动，在垃圾流入海洋之前将其回收（漂流入海之前的塑料更易于资源化）
• 选择标有源自再生或物料平衡认证的产品，支持循环利用的需求
• 从根本上优先考虑减少一次性塑料的使用（减量）

其中尤为重要的，是在垃圾流入海洋之前将其回收。一旦漂流入海，盐分和污渍就会使其难以资源化，但若能在城镇或河流中回收，包括油化在内的循环利用选项就会大大拓宽。保护滩涂与沿岸的活动及地区清扫，最终都会成为支撑资源循环的入口。

此外还应牢记，循环利用是“最后的手段”。按照3R（减量、再利用、循环利用）的顺序，首先应减少使用，其次反复利用，对于仍然产生的部分再进行循环利用。油化作为承接这一循环链条末端的可靠依托固然可贵，但只有在入口处付出减量的努力，其价值才能真正得以体现。

总结——在焚烧之前，先还原为资源

将废塑料还原为油的油化技术，是让“过去只能焚烧”的垃圾作为资源循环利用的循环经济王牌。通过隔绝氧气、在高温下切断分子链的热解过程，塑料重新还原为接近石脑油的油，再由此诞生出新的塑料。在日本，三菱化学、ENEOS、三井化学、出光等企业也已建成年处理2万吨级的工厂，正式迈入实用化阶段。

另一方面，将其应用于海洋垃圾时，仍存在盐分、污渍、混杂材质这一高高的门槛，成本、能耗、原料品质等产业化难题也依然存在。物料平衡方式、绿色创新基金等制度，正在逐步降低这些壁垒。而归根结底，油化能否被善加利用，最终仍取决于作为入口的我们如何丢弃垃圾，以及是否秉持“首先减量”这一理念。