虽然人们可看到如此多的塑料回收增长的机会，但这一不太成熟的回收行业面仍临着许多挑战。全世界的科学家们从不同的角度，选择不同的研究方式，探索提高废塑料循环再利用的方法和途径。

传统塑料的回收必须在经过分类后才能回收，这增加了工作量和费用。塑料，是由大分子组成的，所以大多数相似的分子材料在加热时不混合。研究的重点是寻找能够促进不同类型塑料混合的物质，即增容剂，使它们能够一起被回收利用。找到一种适用于所有聚合物的相容剂是理想化的，科学家指出目前的技术要求每一种塑料混合物都有量身定制的方法。

 化学回收涉及使用催化剂分解塑料来得到小分子的产品。研究人员说：“高能源成本阻碍了这一过程。研发效率更高的催化剂工作是关键。

更具有挑战性的是开发不通过高温熔融处理便可以回收聚合物的方法，例如热固性塑料和弹性体(橡胶材料)。研究人员说，对于任何潜在的解决方案，关键是材料的性能不受影响，以使其更容易回收利用。对塑料进行多次使用和循环使用而不会丧失性能是研究的一个公开挑战。