绿色系列：PET回收（供给篇）：“低值料、高值用”重点关注

本篇报告是绿色系列报告的第二篇，着重针对PET回收技术、布局企业进行分析。PET回收现阶段主要以物理法为主，产业链及工艺也相对成熟，但后期伴随需求的进一步提升，化学法将成为未来发展的重要方向，目前我国布局化学的企业相对较少，能够先期形成经济性的规模化的企业有望获得行业的先发优势。 核心结论 物理法行业基础相对较好，企业的加工技术和改性会形成终端差异。国内对PET回收布局时间相对较长，但基本长时间集中于物理回收赛道。在终端产品的改性和优化过程中，对企业的技术水平有一定的要求，较多的小规模技术储备不足的企业仅能针对产品进行降级应用，比如生产填料、地毯丝等；同时由于物理回收对于原材料具有一定的要求，多数以PET瓶为主，回收水平相对较高，后续进一步拓展存在限制，而我国禁止废旧塑料进口，解决来料问题将是不分企业拓展业务的思考方向，带动部分企业规划出海布局基地； 化学法仍处于不断突破过程，未来发展空间较广。化学法能够较大程度扩展PET回收的原料范围，从瓶片扩展至纤维、膜材，废旧纤维的回收率低，价格便宜，对于原料的成本相对可控，有利于进一步扩大发展规模。但目前化学法的路径并不完全成熟，多数大型企业采用热解工艺进行油品等回收，PET专项回收循环技术量产企业相对较少，成本还需进一步优化，但已经有企业先期形成了初步的技术突破，若有企业形成规模效应，有效控制成本，有望获得先发优势； 生物法目前仍然处于探索阶段。从生物法的反应路径看，其对PET的回收可以做到来料范围的拓展，且能够形成高值利用，在产品布局方向上有更多领域的延伸空间，但工程化应用尚未成熟，成本仍然相对较高。 化学法和生物法具有进一步加速发展空间。化学法rPET和原生PET的性能接近度高，已经具备多领域应用基础。目前国内已有物理法路径参混部分泡料进行降级应用，也有少部分化学法工艺进行纤维生产，伴随化学法工艺进一步成熟，装置规模放大，预估化学法的rPET的经济性将获得进一步优化，先期满足下游“绿色”品牌的市场需求；人工智能的发展对合成生物有明显的推动作用，酶降解工艺有望获得明显加速。现阶段生物法仍然面临酶活性低，生产成本高的问题，而AI人工智能的发展有望大幅缩短基因和蛋白改造的时间，通过机器计算和模拟降低改造的成本，有望加速提升生物法PET降解的效果。 全球布局化学法PET回收的企业主要以大型化工巨头企业和单一领域的初创型企业为主。大型石化企业先期具有产业链基础，多数选择热解工艺形成有效协同布局，但同时也外研合作开辟新的回收路径，以满足行业新的发展趋势； 初创型企业多数采用新路径或者新的工艺，在专项技术的研发力度和突破上相对领先，但多数初创企业资金和工程化能力及经验上相对欠缺，导致部分项目兑现时间相对较长。 投资建议 PET再生材料应用要求不断提升，将大幅带动行业需求，行业潜在发展空间巨大，而其中几类企业将相对收益： 实现PET回收的高值化应用的企业：能够满足下游领先企业高端服装的产品需求，能够从产品定价获得盈利空间； 能够扩展应用原料，能够实现低成本管控的企业：破除传统PET回收的限制，使用成本更低的原材料进行产品生产，降低外部约束带来的不可控风险，形成成长空间； 能够突破技术、工艺路径障碍，采用生物法或化学法经济性生产rPET的企业，有望获得成本和市场双重突破。 风险提示 政策落地不及预期风险；产业链配套发展不均衡风险；海外贸易政策变动风险；需求波动风险；石化产业链价格剧烈波动风险。 一、PET回收工艺现状：瓶片相对成熟，纤维任重道远 在塑料回收领域，一般根据回收工艺的差异会分为四级，其中一、二级回收都属于物理回收，三级、四级属于化学回收。一级回收针对干净的单一种类塑料，主要为工厂回收，二级回收则通过破碎、清洗、挤压、造粒等步骤处理更复杂的塑料制品。三级回收是通过化学技术来处理废弃塑料获得相应单体或化工原料。四级回收是能量回收，将最终无法进一步化学回收的废塑料进行燃烧，获取热能。物理回收具有方法简便、成本较低等优势，但针对的产品种类相对受限，获得的产品品质也会有一定的影响，而化学法回收的种类相对较多，可以处理更多领域的原料来源，但工艺难度明显提升。 图表1：塑料回收的主要化学法路径 物理回收材料应用受限，部分产品只能降级应用。工业上将回收分为升级回收和降级回收两种类型，升级回收指材料回收后可再用于高端应用，降级回收则是材料回收后再用于制备比原来产品价值低的产品，如聚酯纤维或长丝回收后制成聚酯短纤维，用于制作毛绒玩具、填充材料或室内装饰品等。在中国PET回收体系中，主要以物理回收为主，主要针对PET瓶的回收和再利用，经济闭环产业链已成型。我国PET回收料的40%-60%用于纤维的生产，且有部分是降级回收，仅能用于箱包、地毯等领域；相比之下化学法的技术仍有难点，目前能够工程化的装置相对较少，且规模较小。 图表2：物理法和化学法回收的差异比较 1.1、物理法PET回收成熟，产品梯级利用，但原料来源相对受限 PET物理回收，是将废PET进行机械加工后造粒，再加工成塑料制品或者纺丝制成PET纤维，是一种简单且成本低廉的物理循环方法，也是目前最为常用的PET回收路径。PET物理回收工艺由分类、分拣、清洗和干燥、尺寸减小、熔体过滤、重整和压实步骤组成。 图表3：PET常见的物理回收的过程 物理工艺相对成熟，但对原材料有较高要求。物理回收一般包括一级回收和二级回收，其中一级回收主要是用于处理第一类无污染的废料，原料比较单一，一般生产厂家就可以进行回收处理；二级回收主要是用于处理使用后废弃的PET聚酯。物理法具有操作简单，回收过程投资相对较少等优点，因而发展速度相对较快，产业链布局也相对成熟。由于物理回收不改变分子结构，对于原材料的利用范围相对有限，主要以处理瓶片为主，现在采用物理方法回收的PET比例约占总量的80%以上。 原材料的回收程度相对较高，后续进一步放大规模或将受到限制。由于物理法主要针对PET瓶片，主要的回收来源是饮料包装瓶，因而物理法的发展将很大程度受到原料回收利用的程度影响。目前来看，饮料包装瓶的回收利用是最为成熟的，在主流国家的回收利用率基本已经提升至较高水平，中国目前的PET饮料包装瓶的回收率已经提升至94%以上，回收路径较为成熟，利用率较高，且自2017年开始，国务院办公厅印发的《禁止洋垃圾入境推进固体废物进口管理制度改革实施方案》，禁止进口来自生活源的废塑料，2020年11月24日，生态环境部、商务部、国家发展和改革委员会、海关总署联合发布公告，明确自2021年1月1日起，禁止以任何方式进口固体废物，物理法回收的PET瓶片来源是影响行业扩展的重要因素，后续进一步大幅增长的空间或将相对有限。 图表4：PET饮料包装瓶的回收已经达到较高水平 物理法回收会导致一定的性能的下降，后端加工需要一定程度改性，在应用上也会相对受限，导致出现较多降级应用的情况： 力学性能出现下降：PET分子链中含有酯键，在机械回收的二次加工过程中，微量的水分就能使其分子链在高温下发生断裂，致使其相对分子质量下降，色差增大，黏度降低，影响产品的力学性能； 产品存在杂质问题：物理回收后的PET聚酯进行二次加热的过程中，杂质含量有所提升，可能会导致回收的产品中杂质含量超标，在应用上受到制约，比如回收料生产长丝过程中，原料中较小的杂质将导致纤维断裂，进而导致长丝生产线停机，因而回收材料需要经过过滤精度达20μm的过滤后，才能在下游纺丝生产线上加工成长丝； 物理回收的循环次数有限：在PET物理回收过程中，PET的分子量和断裂伸长率均受挤出次数的影响，挤出次数在4-5次时，PET的性能退化十分明显，几乎不能再回收利用。 原料成本较高，经济效益受到影响。由于瓶片的回收体系相对成熟，供给量较为有限，因而物理法回收的原料成本相对较高。而目前再生PET产品的市场价由于产品质量低于化石产品的价格，物理法加工的初步利润空间有限，而在后续的加工过程中，由于再生产品杂质问题，做长丝或者短纤的加工费用会有所提升。 图表5：PET聚酯切片和再生PET切片的价格变化趋势 物理法的后续加工或将对布局企业形成一定的定位区分。在产品生产上，由于物理回收过程中很多杂质和污染物无法被消除，当重新利用这些PET产品时，杂质的存在会限制PET下游产品的应用，加工技术能力不强的企业，一般只能用来生产纯度要求较低的地毯、纤维和家居产品，无法用来生产高值化产品，难以获得有效的附加值提升。另外，在PET的物理回收过程中，主要以热机械降解和寿命期降解为主，而在PET聚合物在后处理过程中的热机械降解和寿命期降解都产生低分子挥发性化合物，这些化合物在固态时大部分被包裹在聚合物中，在再加工过程中，这些化合物可能通过熔体扩散阻碍有效的再加工，这些化合物不仅会损害产品特性，还对加工过程有害，因为有些化合物可能会腐蚀加工设备，从而影响材料的性能。 1.2、化学法仍处于持续突破中，未来应用空间较大 PET化学降解是PET高分子链上的酯键发生断裂，生成对苯二甲酸和乙二醇等多种单体的过程，可以看作是聚合物生成的逆反应，通过化学法回收不仅能够得到高纯原材料，还能够实现PET的闭合循环，几乎所有类型的废旧PET都可以通过该方式实现解聚，产品可以延续高值应用。 PET塑料和纤维的表现不同，纤维的处理难度要求提升。虽然PET塑料和纤维的组分相同，但其在分子量、分子结构上具有明显不同，两种不同的PET聚酯之间的差异特性就导致其后续的回收工艺会产生不同。由于纤维的应用场景相对多样，纤维回收料的复杂程度明显提升，回收率是预先切断/连续、染色/白色，干燥/潮湿、单一种类/不同材料混合，都会对后续的处理产生明显的影响，依靠物理法进行处理，难以做到全面升级回收。 图表6：PET塑料和PET纤维的特性不同 化学法的原料处理范围更广，未来拓展空间相对较大。PET瓶片的回收率较高，原料供给受限，化学法的来料可以从PET塑料进一步扩展至PET纤维，不仅大幅降低了PET回收的来料成本，更是大幅扩展了PET回收范围，在后续进行规模化扩充中，减少原料的限制，同时能够稳定原料的生产成本。 聚酯的化学降解可以追溯到50年代，几乎与它的商业生产同时进行，化学降解目前的方式相对较多，可以通过使用特定的试剂经过各种途径进行，即醇解、水解、氨解、胺解和糖酵解、热解等，不同的降解路径所产生的产品也有明显不同。 图表7：废PET化学法工艺的产物分布 1.2.1、醇解（甲醇解/二元醇解）——工程化基础好，但投资大，有较高技术要求 以乙二醇（EG）或甲醇等醇类为解聚剂，在高温条件和催化剂作用下分解PET，生成对苯二甲酸双羟乙酯（BHET，PTA和乙二醇酯化结合）或对苯二甲酸二甲酯（DMT）等单体，形成单体后下游可以对接更多的应用领域，比如BHET可以延伸生产不饱和树脂、聚氨酯泡沫、共聚酯、丙烯酸涂料和疏水性染料等。 甲醇醇解：以甲醇为溶剂，在高温髙压的条件下将PET废弃物解聚为DMT和EG的过程，反应中需要加入少量催化剂，能够得到纯度较高的DMT产品。甲醇醇解的产物容易蒸出，易于纯化，但过程中使用的溶剂甲醇易挥发，过程需要高温高压，反应条件苛刻，不易控制，反应过程复杂多变，导致行业内有工程化，但产能扩展不多，美国杜邦和伊士曼公司也对应开发出连续和阶段式甲醇醇解工艺。 乙二醇醇解：二元醇解，也称糖酵解，以过量的二元醇为溶剂，常用EG、二甘醇和丙二醇等，其中EG的应用最为广泛，一般在常压、180-240℃的条件下进行，反应最终形成BHET，可以较为容易的集成到常规的PET生产路径中去，乙二醇醇解的反应条件相对温和，溶剂EG沸点高不易挥发，反应过程除低聚物外无其他副产物产生且PET的转化率高，是相对更具有前景的分解工艺。 醇解的工程化基础相对较高，但仍然存在系列的问题需要解决：①催化剂的金属遗留问题：常规的醇解在无催化剂参与的条件下基本不发生，为了加快反应速率，常常需要加入一些金属催化剂，在降解完成后，会不同程度的残留在BHET中，造成产物提纯