目前，黑色塑料的回收率非常低，因为回收设施用于分类塑料的传统分类技术无法“看到”黑色。
MWIR 高光谱成像克服了之前对黑色塑料进行分类的难题，实现了有效的回收
塑料是日常生活中不可或缺的一部分，全球每年的产量超过3.8亿公吨。在各种类型的塑料中，黑色塑料因其功能性和美观性占据了相当大的份额，在消费品中广受欢迎。黑色塑料因其耐用性和耐磨性，广泛应用于汽车制造等高需求行业。在电子产品中，它们可以保护外壳和零件等部件，并在食品包装中通过阻隔光线和氧气来保鲜。
研究表明，黑色塑料约占塑料垃圾总量的15%。然而，目前黑色塑料的回收率很低。原因何在？因为回收设施使用的传统塑料分类技术无法区分黑色塑料，黑色塑料经常被错误识别，导致回收率低，这构成了日益严重的环境问题。
各地区正在实施更严格的法规，要求制造商在新产品中添加一定比例的再生塑料。例如，欧盟的《报废汽车（ELV）指令》规定，当车辆不再使用时，至少85%的重量应被重复使用或回收。这意味着材料可以被重新加工成新产品，或者零件可以被重复使用。此外，车辆至少95%的部分必须被重复使用或回收，这包括利用不可回收材料发电等过程。此外，欧盟的《包装和包装废弃物指令》要求到2025年，50%的塑料包装将被回收，到2030年，55%的塑料包装将被回收。为了实现这些目标，需要有效的黑色塑料分类方法。
塑料回收过程的工作原理
塑料回收是一个多步骤的过程。通常先从一般废物流中收集和分离塑料。分离后，塑料会被送入粉碎机，粉碎成更小的塑料片，以便于加工。然后，这些塑料片会被清洗，去除污垢、标签和其他污染物。之后，光学分选系统会根据聚合物类型对塑料片进行分选，以确保每批塑料片都由均匀的塑料树脂组成，这对于生产高质量的再生材料至关重要。
光学分选机通常依靠近红外 (NIR) 成像光谱法，根据塑料*特的光谱特征来识别其类型。对于大多数塑料，该系统可以无缝运行。然而，通常用炭黑颜料着色的黑色塑料会吸收几乎所有可见光和红外光谱中的光，而不是反射它们，这使得它们在近红外传感器中几乎不可见。因此，黑色塑料薄片经常被错误分类或作为废物丢弃，从而降低了回收率，并将有价值的材料送往垃圾填埋场或焚烧炉。
另外，重力分选（根据材料在水或其他流体中的密度进行分离）已被用作一种备用方案。虽然重力分选可以帮助分离黑色塑料，但该过程资源密集，需要大量的水和化学品。此外，重力分选的精度较低，导致回收塑料的纯度较低。
不纯净的塑料通常会被降级回收或转化为石油等替代产品，而纯度更高的再生塑料更适合制造新的高质量材料。
中波红外 (MWIR) 高光谱成像 (HSI) 能够精确识别和分类黑色塑料，为解决传统 NIR 和基于重力的系统的局限性提供了解决方案。
为工业应用开发并在 MWIR 范围内运行的高光谱相机可以高速检测塑料和橡胶
高光谱成像在塑料分类中的优势与挑战
高光谱成像是一项将光谱学与成像功能相结合的技术。高光谱相机可以捕捉并分析不同材料的光谱特征，从而能够根据其化学成分而非大小、形状或颜色等视觉特点进行识别和分离。
HSI 能够准确区分肉眼看似相似的材料，例如不同类型的塑料。此外，HSI 支持实时处理，可实现快速、准确和自动化的分类。这使得它成为一种强大且广泛采用的工业废物管理解决方案，尤其是在塑料分类方面。
高光谱相机高速扫描传送带上的材料，分析其光谱数据，并使用*特的算法进行分类。然后，分拣系统通过喷嘴等装置自动分离已识别的塑料。
利用中波红外高光谱成像技术解决黑色塑料分类难题
事实证明，中波红外 (MWIR) 高光谱成像是解决黑色塑料分选难题的有效解决方案，而这项任务长期以来一直是近红外 (NIR) 成像的难题。近红外高光谱成像的工作光谱范围约为 900 至 2500 纳米 (nm)，而中波红外高光谱成像 (MWIR HSI) 则扩大了工作范围，能够捕获 3 至 5 微米 (µm) 范围内的高精度光谱数据。
在中波红外（MWIR）波段，不同类型的塑料因其分子组成而呈现出不同的光谱特征。因此，在中波红外波段使用高光谱成像技术，可以区分不同类型的塑料，无论其颜色如何，包括很难分辨的黑色塑料。
由于其分子组成，塑料在 MWIR 范围内具有特殊的光谱特性，并且无论其颜色如何，都可以使用 MWIR 高光谱成像进行区分。
实际应用和行业优势
汽车、电子和包装等严重依赖黑色塑料聚合物的行业将从这项技术中受益匪浅。例如，黑色塑料广泛用于汽车行业的仪表板、保险杠和装饰部件。通过有效地对这些材料进行分类，MWIR HSI 技术可以帮助汽车制造商实现其回收目标，并减少汽车生产对环境的影响。
在电子行业，从智能手机到家用电器，黑色塑料外壳随处可见。利用中波红外高光谱成像技术，回收商可以有效地从废弃电子产品中分拣出黑色塑料，帮助制造商满足日益严格的电子垃圾法规。
食品包装行业也将从中受益。黑色塑料托盘通常用于盛放即食食品和其他食品。通过更有效地对这些托盘进行分类，MWIR HSI 有助于减少进入垃圾填埋场的食品包装废弃物数量。
使用 MWIR 高光谱成像对黑色塑料、橡胶和非黑色塑料和橡胶进行图像分类过程的示例
回收黑色塑料的环境和经济效益
对黑色塑料进行分类和回收，能够带来很好的环境和经济效益。回收可以避免黑色塑料被送往垃圾填埋场或焚烧炉，减少环境污染，节约宝贵资源。回收还有助于形成塑料垃圾的闭环，支持向循环经济转型，使材料得到再利用而非丢弃。
从经济角度来看，回收黑色塑料可以为制造商节省成本。在新产品中重复使用黑色塑料可以减少对原材料的需求，从而降低生产成本。此外，企业还可以避免因不遵守回收法规而受到的处罚，这使得 MWIR HSI 成为那些希望在日益环保的市场中保持竞争力的企业在经济上可行的选择。
与全球可持续发展目标保持一致
将 MWIR HSI 集成到回收流程中，不仅有利于行业发展，也符合更广泛的全球可持续发展目标。联合国可持续发展目标 (SDG) 强调减少浪费和提高资源效率。MWIR HSI 通过实现黑色塑料的高效回收，帮助行业遵守这些目标和法规。
随着越来越多的国家实施延伸生产者责任 (EPR) 法规，要求制造商管理其产品的整个生命周期，包括处置和回收，MWIR HSI 技术将成为满足法规要求的重要工具。采用这项技术可以为企业在欧洲等法规已经完善的地区带来竞争优势。
利用中波红外高光谱成像开启黑色塑料回收新时代
中波红外高光谱成像技术的引入代表着黑色塑料回收领域的重大进步。这项新技术克服了传统近红外系统和非光学分选方法的局限性。它能够高效地对黑色塑料进行分选，有助于减少垃圾填埋，支持循环经济计划，并符合全球可持续发展目标。
