重新思考塑料

作者: Peter Kerwin

来源: EurekAlert

发布日期: 2022

特拉华大学的科学家与合作伙伴共同呼吁采取紧急行动应对塑料污染危机,强调需要在塑料的设计、生产和使用方面进行根本性改变,以实现塑料的循环经济。他们指出,塑料的不可降解性和日益增长的塑料废物对环境构成了严重威胁,并提出了创新和合作的解决方案,以延长塑料的使用寿命和促进可持续发展。

特拉华大学的科学家和合作伙伴发出紧急呼吁,要求采取行动应对塑料污染危机。

特拉华大学的研究人员LaShanda Korley和Thomas Epps III是《科学》杂志文章的共同作者,呼吁采取一致的努力来解决塑料污染的紧急危机。与来自英国和加利福尼亚州劳伦斯伯克利国家实验室的合作伙伴一起,他们呼吁在塑料的设计、生产和使用方面采取新方法,目标是将塑料从垃圾填埋场和水道中移除,永续利用它们所代表的宝贵资源,形成“循环”塑料经济。

人们在过去的一个世纪里生活在没有塑料的环境中,但大多数人很难想象那种生活。塑料如今无处不在,为我们提供低成本的便利和其他好处,应用于无数领域。它们可以被塑造成几乎任何形状,从薄膜到儿童玩具,再到坚固的组件。在医学领域,它们至关重要,并在过去16个月的全球抗击COVID-19疫情中发挥了关键作用。

然而,塑料几乎是不可毁灭的。我们的星球上现在承受着超过70亿吨的塑料,每天都有更多的塑料被生产。不断增长的废物流堵塞了我们的垃圾填埋场,污染了我们的水道,给我们的星球带来了紧急危机。

四位科学家在《科学》杂志的新一期中发表了呼吁行动的文章,专门讨论塑料问题。包括来自特拉华大学的两位科学家、来自加利福尼亚州劳伦斯伯克利国家实验室的一位科学家和来自英国谢菲尔德大学的一位科学家,他们呼吁在塑料的设计、生产、使用和再利用方面进行根本性的改变。

最终目标是设计、采用并确保塑料的“循环”生命周期,使其不再流入垃圾填埋场、海洋或路边,而是实现近乎无限的使用和再利用。

这需要在化学、工程、工业流程、政策和全球合作方面采取新方法。共同作者LaShanda T.J. Korley是特拉华大学塑料创新中心的主任,Thomas H. Epps III是该中心的共同主任,他们都在国家科学基金会的国际研究与教育合作项目中担任主要研究者。

Korley表示:“塑料废物困境是一个全球性挑战,需要紧急干预和跨工业、学术、金融和政府部门的合作,支持可持续发展的重大投资。”

这项工作包括关注回收、再利用(以新增加值的方式重用材料)、新材料的开发以及对资源不足社区需求的认识。

Korley指出,许多塑料使用复杂的配方,通常包含多种聚合物和其他添加剂。每种成分都可能使回收变得复杂或不可能,这就是为什么回收商会接受某些类型的塑料而拒绝其他类型的原因。

如何设计塑料,使其所有成分都可以拆解以便将来用于其他产品?这是塑料创新中心面临的挑战。该中心专注于“再利用”塑料——寻找将塑料废物转化为有价值材料(如燃料和润滑剂)的方法。研究人员使用催化剂和酶重新构建某些类型的塑料,如高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)和聚苯乙烯/泡沫塑料,这些塑料用于牛奶瓶、洗发水瓶、三明治袋、咖啡杯、购物袋和食品包装。

《科学》论文对此及更多问题进行了讨论,反映出被丢弃的塑料对地球的现实和迫在眉睫的危险。

一些现实确实令人沮丧。以五年前帮助你在晨跑后解渴的塑料水瓶为例。它可能会在某个地方存在395年。缓慢的降解对我们也没有帮助。科学家发现,微小的塑料颗粒普遍存在于我们饮用的水和食用的食物中。

不到10%的塑料废物被回收,且不到1%的塑料会被回收超过一次。大约12%的塑料会被焚烧。数百万吨的废弃塑料最终漂浮在海洋中的巨大垃圾漩涡中,其余的则堆积在垃圾填埋场、沉入河床或散落在世界各地的路边。

然而,来自劳伦斯伯克利国家实验室的共同作者Helms参与了下一代塑料PDK(聚二酮胺)的研发,该塑料可以被还原回其分子部分并根据需要重新组装。

Helms表示:“我们正处于一个关键时刻,需要考虑现代化回收设施所需的基础设施,以便于未来的废物分类和处理。如果这些设施被设计用于回收或再利用PDK及相关塑料,那么我们将能够更有效地将塑料从垃圾填埋场和海洋中转移出去。”

塑料的构建块——单体由碳、氢、氧、氮、氯和硫等元素组成。这些单体通过化学键连接,形成聚合物,可以用于塑料的形成,以便为许多不同的用途制作各种形状。

谢菲尔德大学的Ryan表示,所有这些资源的价值在一次性应用中被浪费。他称之为“便利的真相”——这种产品的便利性和低成本使其对消费者具有吸引力,而没有意识到对地球的固有价值和成本。声称某些塑料产品是“绿色”和可生物降解的营销策略尤其让他感到担忧。

Ryan表示:“愤世嫉俗的‘绿色洗涤’是塑料可持续性面临的最大问题。”

Korley和Epps共同领导的两个新中心以创新和合作为支柱,Korley的美国能源部支持的塑料创新中心和Epps的国家科学基金会支持的中心,正在努力延长石油和生物衍生塑料的使用寿命,或将其置于一个从生产到首次使用再到重构的循环路径上。

Ryan认为,循环经济至关重要。他看到了回收、再利用和新材料开发的价值,但没有任何一种是“银弹”。解决塑料困境需要认识到塑料的真实价值。

他表示:“一个解决方案是美国并不擅长的——法规、政策和税收。塑料问题没有简单的答案。一个不受限制的市场不会提供解决方案。”

Ryan认为,更准确的观点是将塑料问题视为与气候变化问题相关,而不是让它成为分心。

他表示:“气候变化是一个不便的真相和看不见的真相。你看不到造成气候变化的原因,也看不到大气中的二氧化碳。你不会将开车去商店与气候变化联系在一起。

“但你会将塑料废物与之联系在一起——这就是一个便利的真相。我们没有问题将化石燃料转化为塑料。但现在我们需要照顾这些珍贵的塑料。不要随便扔掉它。它太便宜了。由于污染问题,我们需要给它一个人为的高价格。”

生命周期分析数据是做出基于证据的决策的关键,Ryan表示,消费者和立法者无法单独做到这一点。他们需要专业人士来分解成本和收益,并解释选项。

他说:“这远比大多数人愿意考虑的要复杂得多。”

呼吁行动内容全面。

“为了实现更可持续的未来,不仅需要技术考虑的整合,还需要公平分析、消费者行为、地理需求、政策改革、生命周期评估、基础设施对接和供应链合作伙伴关系。”

Korley表示,她看到对这一艰巨挑战的热情日益增长。

她说:“这些倡议在我们的学生中激发了兴奋感——高中生、本科生、研究生和我们的博士后。人们对为改善世界而做出贡献充满热情。他们可以与他们的祖母或侄子侄女谈论他们所做工作的意义。

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