吕晓龙，李庆党 
青岛科技大学 山东 青岛 266061 
（青岛统一战线智库2020年度立项课题）

一、 发展高分子材料循环经济产业的意义和可行性
　　高分子材料主要包括：天然橡胶高分子材料、塑料高分子材料和纤维高分子材料。塑料高分子材料主要是约10万分子量的材料，同时大多数是热塑性材料，废弃后的塑料经加热处理就可循环利用；纤维高分子材料则主要用于服装行业领域的原材料；天然橡胶高分子材料一般都在10万以上分子量的材料，是全球一种最强的弹性体，其分子键的结合能都在250～300焦耳，因此，废弃后的天然橡胶高分子材料循环加工利用难度很大，而且在大自然中数百年也不能降解。地球上因橡胶高分子材料具有特有的高弹性，在人民日常的生活中，在国民经济各领域有着相当广泛用途，应用的数量也越来越多，譬如：全球汽车轮胎每年的产量已超过了20亿条，而我国已占约38%^[1]，约有7亿条，这是一个惊人的数字，同时其废弃的废旧轮胎已有1500万吨/年^[2]，如果这些废旧轮胎不加以处理和循环利用，将给人们带来严重后果：
　　1.将占用大量的土地面积：若将废旧轮胎并排排列，在五年内将铺满青岛市区（市南、市北、李沧、崂山、黄岛、城阳、即墨等七区）；在十年内将铺满整个青岛（含胶州、平度、莱西等三市）；
　　2.导致自然环境的黑色污染：若不经过循环利用，废旧的高分子材料和制品将遍布河流、湖泊、海洋、道路和原野，极大地破坏了自然环境；
　　3.高分子材料制品是不会降解的材料，经过长年累月的风化、雨淋和太阳暴晒，将成为苍蝇、蚊子和虫害的滋生地，也成了传染疾病的滋生地；
　　4.高分子材料也是易燃材料，容易发生火灾，这种情况有很多先例，曾在西班牙发生了一次废旧轮胎堆放点的火灾，熊熊大火整整燃烧了2个月。
　　因此，对高分子材料循环利用十分必要。
　　橡胶高分子材料是一种战略物资，而我国却是世界消耗橡胶高分子材料的大国，也是进口橡胶高分子材料的第一大国，我国自产的天然橡胶高分子材料只占约15%左右，80%需要进口^[3]，我国进口和生产天然橡胶数量如图1所示。消耗了大量外汇。我国每年产生废旧橡胶高

图1 天然橡胶进口量与国内产量柱形对照图

 
　　分子制品达到1800万吨/年（含轮胎与制品），如果按目前30%循环利用，也将约500多万吨/年，若按循环利用的橡胶高分子材料含橡胶烃30%左右，则可替代150万吨/年的天然高分子材料，这不但可节省外汇近150亿/年，而且稳定了国际的橡胶高分子材料的市场。因此，发展高分子材料循环经济产业有重大的现实意义。
　　根据有关资料介绍，美国橡胶高分子循环利用约占3.2%，日本约占2%，而我国对橡胶高分子材料循环利用占了全球的82%^[4]。可以说，在全球只有中国是橡胶高分子材料循环利用大国。现在问题是：为什么欧美发达国家，各种汽车占有量，废弃橡胶高分子材料占有量比重相当大。同时也会产生黑色污染问题，但是他们为什么不发展橡胶高分子材料循环经济产业？主要原因是在发展橡胶高分子循环经济产业过程中会产生大量的污水、污气和大量有害的气体，欧美国家为了保护自然环境，因此很早就放弃了橡胶高分子材料循环经济产业。然而，我国在上世纪80年代开放改革初期，由于有大量废旧（轮胎）高分子材料，加上有广泛应用市场，产生了废旧（轮胎）高分子材料循环（再生）的产业，产生了大量粗放型废旧轮胎高分子材料循环（再生）的作坊工场。与此同时，由中国橡胶工业协会组织了废旧轮胎高分子材料循环（再生）技术的攻关小组，通过消化吸收德国的《高温高压脱硫生产再生胶技术》，生产效率几倍的增高，产品质量也空前提高，推动了废旧轮胎高分子材料循环（再生）利用产业在全国遍地开花，由此形成了我国独有的废旧轮胎高分子材料循环（再生）利用独有的风景线。正是由于我国具有庞大的废旧轮胎高分子材料循环（再生）产业，有大量利用循环（再生）高分子材料的产业和市场，因此，循环（再生）利用市场迅速发展，目前废旧轮胎高分子材料循环（再生）销售量已达约500万吨/年^[5]，近10年来再生橡胶销售量如图所示^[6]。由于巨大市场的动力，促进了生产力和技术创

图2  2010～2019年我国再生胶需求量和产量

 
　　新的不断进步：从有重大水和气二次污染开放式的《高温高压脱硫生产再生胶技术》发展到连续封闭式的《多螺旋连续脱硫技术》，从品质低可靠性差的《多螺旋脱硫技术》发展到可靠性较高的《普通单螺杆脱硫技术》；从质量均匀性差和稳定性欠佳的《普通单螺杆脱硫技术》发展到强力脱硫的《双螺杆连续脱硫技术》；从复杂的《双螺杆连续脱硫技术》发展到结构简单、高品质、低能耗和易于推广的《单螺杆连续复合脱硫技术》；也将在不久的时间，将会发展到连续封闭精炼的后处理技术代替多机一线传统技术。从我国发展橡胶高分子循环经济产业（再生）技术的轨迹来看，我国发展橡胶（废旧）轮胎高分子材料循环经济产业的技术中是处于国际领先行列中。综上所述发展我国、我省、我市（橡胶）高分子循环经济产业具备了必要性、现实性和先进技术的可行性。这为在“工业互联网背景下发展高分子材料循环经济产业”奠定了坚实基础。
 
二、 工业互联网背景下发展高分子材料循环经济产业存在的问题
　　高分子循环经济产业包括四大部分:（1）上游产业：废旧高分子材料的回收产业和废旧（轮胎）高分子粉碎产业;（2）中游产业：废旧（轮胎）高分子再生产业;（3）下游产业：再制造高分子产业；（4）工业互联网产业。如图3所示。

图3 工业互联网高分子循环经济产业的构成

 
　　在现有的橡胶高分子材料循环经济产业仍然处在初级阶段，对整个行业可以归纳如下五个现状：（1）小，规模小，全行业的前三十名，其总产能占比只有20～30%^[7]，还是以作坊生产为生，据介绍全国有2000～3000个橡胶高分子材料循环利用企业；（2）散，橡胶高分子材料循环利用企业在全国遍地开花，没能有效组织起来，任其自生自灭；（3）乱，现有相关企业的加工与生产现场，废旧橡胶高分子材料占满了厂区，加工时尘土飞扬；（4）差，相关企业环境差，除了粉尘污染外，还有加工过程的恶臭以及水和气的污染；（5）集中度低，在我国产能7万吨/年的企业可算作老大（也只此一家），5万吨的企业可算作老二（也只此一家），其产值分别大约在2.5～3亿元/年、1.5～2亿元/年。相关企业之所以存在以上这个状态，主要存在如下五个问题：
　　（一）废旧橡胶高分子材料制品尚未构建回收体系
　　目前，废旧高分子材料制品以年产废旧轮胎1500万吨/年为例，国家没有统一的回收体系，只有社会个体或集体收（购）集，这是随机自由交易的形态，由于信息缺乏与不对称，以及地域的分散，用户的分散，因此造成废旧轮胎回收的盲目性和缺乏有效性，这对废旧高分子材料循环利用在源头上产生了问题。
　　（二）废旧高分子制品进行切块和粉碎工艺设备落后
　　其使用的设备技术说其是加工设备倒不如说其是人工+工具，即行业说是“小三件”，通过繁重而危险的人工操作切成胶条、胶块，然后在开放式两辊粉碎机进行低效的粉碎操作。这种落后的生成工艺与设备不但污染了环境，产生安全隐患，而且难以实现文明生产和自动化生产直接制约橡胶高分子循环经济产业的发展。
　　（三）废旧高分子再生核心技术未能创新
　　废旧橡胶高分子再生产业是属于该产业的中游产业，也是该领域的核心产业。欧美发达国家之所以几乎没有废旧橡胶高分子循环经济产业，其主要原因是：其废旧高分子材料再生生产工艺与设备满足不了环保要求。因为在再生过程中会产生大量水和气的二次污染，要解决水和气的二次污染，其所花费的环保费用和劳动力费用远高于直接使用原型天然橡胶高分子材料。因此，欧美发达国家宁可将废旧（轮胎）高分子制品设置集中堆放场地也不进行再生循环利用。目前，我国在再生工艺技术和设备仍然是欧美发达国家上世纪80年代使用并淘汰的“高温高压动态脱硫技术与设备”，但今天我国已发展到“金山银山不如绿水青山”的时代，这条路已走不下去了。
　　（四）废旧高分子环经济产业档次低下
　　目前国内的橡胶高分子再生的企业只有小数企业有下游橡胶制品产业。如：力车胎，胶板等低档次产品，对比较高档次的轮胎企业，运输带企业，公路桥梁橡胶制品的企业基本上是空白。由此，一方面造成橡胶高分子材料循环利用脱节，不利于循环产业的发展；另一方面，大头的下游产品的利润却从废旧橡胶高分子再生的企业剥离出去，导致再生高分子材料产业没有足够的利润和积累去更新新技术、新设备，这些企业一直都是在过穷日子，这是再生高分子材料企业的真实写照。
　　（五）废旧高分子在循环产业中脱节
　　橡胶高分子材料再生的产业中，从原材料到上游产业，再到中游产业，最后到下游产业，整个生产链基本是脱节的，对于嫁接和采用工业互联网尚难提到日程上来。这是对橡胶高分子材料再生产业实现自动化、智能化的目标差距甚大。
 
三、 在工业互联网背景下，发展高分子材料循环经济产业的对策
　　（一）构建由工业互联网框架下的废旧高分子制品回收体系
　　回收体系应用工业互联网原理图如图4所示。

图4 在工业互联网背景下

废旧高分子材料制品回收体系

 
　　要推行工业互联网背景下的废旧高分子循环利用将涉及到社会的许多方面，也将会遇到许多困难和阻力。首先是轮胎企业有不同意见：一是在轮胎企业要在生产中植入溯源芯片，增加加工工作量；二是在处理回收的废旧轮胎时，需付费给处理企业，而现在则可出售给下游企业用户，反差很大；同时对回收工作也增加了许多麻烦，因此几年来一直落实不下去，不过今年年初国务院发布了“国发[2021]4号文件^[8],关于加快建立健全绿色低碳循环经济发展经济体系的指导意见，”强调了加强再生资源回收利用，加快落实生产者责任延伸制度。实现工业互联网的回收体系将解决长期存在的回收工作的混乱局面以及其带来的许多负面的问题。
（二）由落后的生产工艺和设备升级到全自动连续封闭的粉碎自动生产线
在废旧高分子橡胶轮胎再生过程，第一步需将废旧高分子制品粉碎，目前粉碎工艺过程如图5所示：

图5 传统废旧高分子制品（轮胎）粉碎工艺流程

 
　　这种传统工艺有如下问题：①基本是露天人工操作；②容易产生安全事故；③工人工作强度大；④工作时尘土飞扬，产生污染；⑤生产效率低；⑥难予实现自动化。
　　近代的粉碎工艺流程如图6所示：

图6 近代粉碎工艺流程

 
　　近代粉碎工艺技术解决了传统工艺的污染问题、安全问题、劳动强度问题以及生产效率低等问题，易于实现自动化、智能化和文明生产。但是，近代粉碎设备生产线初始投资较大，这是生产力发展中常能遇到的一个问题，然而由落后的生产工艺设备升级到近代粉碎工艺技术与设备是社会发展的要求。
　　（三）推动再生高分子脱硫核心技术的新旧动能转换
　　从上世纪80年代以来一直使用着高温高压动态脱硫技术，在当时比水油法先进多了，效率成倍提高，促进了当时的再生高分子产业迅速发展，但是随着社会的发展，再生高分子产业对水和气严重的污染问题已引起社会的高度重视。然而，由于国内天然高分子相当匮乏，不能像欧美国家一关了之，甚至不惜缺失废旧高分子再生产业。我们要推动传统严重污染的“高温高压动态脱硫技术与设备”向绿色环保的“废旧高分子绿色环保单螺杆一体化脱硫技术与设备”的动能转换。
　　（四）攻克连续精炼/压片创新技术代替开放式多机一线落后技术
　　废旧高分子材料是一种高分子、高弹态的材料，有强烈的“记忆效应”，因此对其中精炼十分困难。自1916年发明了精炼的本伯里间歇式密炼机以来已有105年历史^[9]，国内外相关的科技工作者和相关部门投入了大量的人力、物力、财力研究连续的精炼技术与设备，试图代替高能耗、高粉尘污染的密炼机，时至今日尚未实现此技术的突破。在这种情况下，高分子的脱硫技术一直沿用“多机一线”（即：对脱硫后的高分子物料采用开放式的双辊筒、小辊距和多台精炼机进行精炼和压片）。此技术能耗高（高达占总用电量50～60%）、PM2.5污染大、工作环境差和自动化程度低下。因此，要实现废旧高分子再生产业的革命性突破必须攻克“连续封闭精炼/压片技术”。社会称谓“橡胶黄埔”的青岛科技大学，其高分子机械研究所和青岛高机科技有限公司对连续混（精）炼先后进行了40多年的研究，并在精炼技术的理论上和实践上已成功突破。
　　（五）推广工业互联网在废旧高分子循环经济利用企业的系统应用
　　由于废旧高分子再生产业长期存在“小、散、乱、差 、集中度低”的落后状态，加上技术与设备的落后以及缺乏资金的投入，因此，工业互联网在废旧高分子循环经济利用企业迟迟没能推广应用。目前工业互联网技术已广泛应用在人们的日常生活、社会活动、市场流通以及各行各业当中。在废旧高分子再生的产业中，实施新技术、新工艺、新设备的新旧动能转换时，从手工操作的技术转变成自动操作的技术，从间歇操作的技术转变成连续操作的技术，从散乱状态转变成集中有序状态，以及溯源技术在废旧高分子再生产的应用。使用工业互联网已提供了必要和可能的条件，所以在此新旧动能转换当中要同时考虑工业互联网在废旧高分子再生产业中的系统应用。
 
四、建议
　　（一）制定废旧高分子循环利用新旧动能转换的方针政策
　　在废旧高分子循环利用产业领域中，因为该产业相当落后，现在要迎头赶上，必须在新旧动能转换中出台相应的方针政策，譬如：
　　1.确定新旧动能转换的具体内容：采用新工艺、新技术和新设备，明确淘汰高污染、高能耗以及劳动密集型的落后产能；
　　2.有计划有步骤对传统的“小、散、乱、差 、集中度低”的企业进行整顿，提高对环境污染、能耗和集中度等指标的门槛，并进行验收；对新上马和搬迁的废旧高分子循环利用企业按新标准审批和验收；
　　3.鼓励新工艺、新技术、新设备进入废旧高分子循环利用领域，政府给予适当补助，引导新工艺、新技术、新设备进场，加速提升该产业的升级，彻底改变行业的落后产能；
　　4.鼓励国有企业和有实力的其它行业企业以及社会资金进入废旧高分子循环利用企业，尽快形成强有力、高水平的产业，同时政府在审批用地和贷款以及减免税收等方面给予优先考虑；
　　5.继续完善和提高对废旧高分子循环利用产业的优惠政策。
　　（二）确实落实“生产企业责任延伸制度”
　　多少年来欧美国家都实行废旧高分子有偿处理的模式，即每处理一吨废旧高分子材料政府给补助多少钱，可是在我国却有这样一个现象：废旧高分子处理企业，不但没有得到国家补贴，反而企业要用钱去购买废旧高分子制品，增加了一大块成本。本来废旧高分子循环利用企业利润低，很难做到有原始积累去提升企业的技术水平，由此形成了恶性循环。国家也已经看到了这问题，一度要推动“生产企业责任延伸制度”，所谓“生产企业责任延伸制度”是指生产高分子产品的企业（如轮胎），在销售时已附加了废旧产品循环利用的处理费，然后将这部分处理费再交由循环利用的企业。这一模式在世界各国都在执行，唯独我国很难推进，为了有利和鼓励废旧高分子循环利用产业的发展，我国在年初又发布了“国发【2021】”4号文件^[8]。有关主管部门和行业要借4号文件的东风，确实落实“生产企业责任延伸制度”。
　　（三）在工业互联网背景下建设我市废旧高分子循环经济产业示范园
　　在废旧高分子循环利用产业由于底子薄，经济困难，一直都处在落后产能的状态，在新旧动能转换中，有大量的新工艺、新技术、新设备、新思维进入该领域，这一切如果随意上马和推广，很难实现多快好省的转型，因此，我市要树立一个标杆，构建我市“在工业互联网背景下废旧高分子循环经济产业示范基地”，在有关新工艺、新技术、新设备、新思维得到验证和完善后，形成系统的成熟模板，再进行全面推广。“在工业互联网背景下的废旧高分子循环经济产业示范基地”循环原理图，如图7所示。

图7 工业互联网发展高分子材料循环经济产业循环原理图

　　（四）有组织、有目标、有计划研发废旧高分子循环经济产业原始创新的关键技术和设备
　　如果说，欧美国家技术如此发达没有系统的废旧高分子（如废旧轮胎）循环经济产业，大家是不会相信的。在美国先后对废旧高分子（废旧轮胎）都当做垃圾废弃，曾最先出现过丢入大海，后来发现丢入大海的废旧轮胎水域连微生物及鱼类都没有了，又重新打捞上来；随后通过掩埋，又占用大量的土地面积；后来用来发电又产生“二噁英”；最后只好在各个州建立废旧高分子（废旧轮胎）停放场。目前废旧轮胎高分子制品在美国只有局部得到循环利用，如：翻胎和铺路等，但用量是少数。之所以欧美国家废旧高分子循环经济走到这一步，主要是：该产业污染严重，处理成本高，资本家不会为社会做亏本生意的，因此欧美放弃了废旧高分子循环经济产业。但是，在我国改革开放初期因国内市场紧缺天然高分子材料，同时国家对污染问题尚未进行管制，而涌现遍地开花粗放型的再生高分子企业，进而在几十年来形成了世界独有的再生高分子循环产业。由于我国存在众多的高分子循环经济企业，对处理废旧高分子循环经济的产业有充分和巨大的研究新工艺、新技术、新设备的广泛空间和动力。因此，我国在处理废旧高分子（废旧轮胎）新工艺、新技术、新设备的核心技术是处于世界领先水平的，如图8所示为处于国际领先的绿色环保一体化再生高分子技术与设备^[10][11]。我国的该产业的产能也是世界领先的，其产能与销售量超过了80%。

图8 绿色环保一体化再生高分子技术与设备

 
　　为了持续发展废旧高分子循环经济产业原创性的关键技术与设备，我国各级科研主管部门应该在科研立项和科研经费给予倾斜。我国的废旧高分子循环经济产业的核心技术领先世界，而我市此项的核心技术又领先全国，这跟被称为“橡胶黄埔”的青岛科技大学分不开，我们共同为青岛创建在工业互联网背景下发展高分子循环经济产业领域中一张靓丽的“青岛名片”贡献力量。
　　（五）各级领导和职能主管部门进一步重视废旧高分子循环经济的发展和布局
　　早在2014年我市就配合省政府对《加快推广原创性技术大力发展我省废旧轮胎循环利用产业》的调研工作^[12]，省政府相当重视，邓向阳副省长批示：“废旧轮胎循环利用是一个大的产业，搞好了对节能减排，改善环境质量意义重大，关键是如何加快推广，落实到具体地方和项目上。请省环保厅利用我们的技术对接平台，加大推介力度，使其作为一个环保产业来扶持发展。”^[13]，张超超副省长批示：“请经委在起草我省轮胎产业转型升级方案中给予吸收。”为了做好、做强、做大废旧高分子循环经济产业的发展，我们要继续重视这一工作。
在废旧高分子循环经济产业中有两个认识误区：一是污染产业；二是不干有人干。对于前者，随着技术的发展，污染问题已得到了解决，国家取消了废旧高分子产业不用进特定的化工园区，新技术的“废旧高分子循环经济产业”可以不用环评报告书，可用环评报告表就可以了；对于后者，据了解（上海为例），上海曾经主要靠江苏消化处理废旧高分子制品，现在江苏提出：我们也有大量废旧高分子制品要消化，你们自己处理好了，现在上海也计划发展“废旧高分子循环经济产业”了，因此我们也要考虑这一问题了。对于“废旧高分子循环经济产业”的布局可考虑市区外的平度、莱西和胶州等地市或化工园区。
　　请市政府和主管部门制定出我市在工业互联网背景下发展我市循环经济产业的短期、中期和远期的发展规划和实施规划相应的方针政策。
 
　　以上调研报告，是否妥当，请领导批评指正。

（本文将发于《橡塑技术与装备》2022年11月上，请勿抄袭）