人类制造的塑料垃圾出路何在?

塑料垃圾出路何在?

每年的4月22日是世界地球日。而今,地球正面临越来越严重的环境污染,其中,塑料垃圾污染更是威胁着地球上各种各样的生态系统,地球已难以承受其重。科学家们正在努力寻求一些解决方案。

一只被困在塑料袋中奋力挣扎的玳瑁,一头胃里充满了塑料废物,被冲上西班牙海岸正垂死挣扎的抹香鲸,以及漂浮在加勒比自然保护区上的聚苯乙烯塑料垃圾海……提起塑料垃圾,我们的脑中大多会浮现出类似的令人心碎的图像。

自20世纪初塑料被发明并开始大规模生产以来,人类已经制造了大约83亿吨这样的东西,其中的3/4被扔掉了。在这些被扔掉的塑料废物里,有8070已经进入周边的环境或被拉入垃圾填埋场。另外,每年都有约1000万吨塑料垃圾进入海洋。这不仅对环境来说是一场灾难,人类自身也难逃厄运。被人们倾倒到大海里的塑料垃圾,也许很快会消失在人们的视线里,但在日晒雨淋之后会最终分解成塑料微粒。塑料微粒被鱼类吃掉,人又去吃鱼,最终一部分塑料微粒就留在了人的体内。塑料进入我们人类的食物链中,对人类健康可能造成的长期不利影响,我们现在还不是十分清楚。

令人可喜的是不少人已经清楚地意识到问题的严重性并开始了行动。2018年2月,英国女王正式向塑料宣战:在皇室所有的地盘上,全面禁止使用塑料吸管和塑料瓶!厨师只能使用陶瓷盘子、玻璃杯,以及可回收的纸杯。所有皇室咖啡厅的外卖食物包装必须由可降解材料制成。

确实,塑料垃圾问题已经到了必须立即采取行动的时候了。如果在现在这个节点上我们没有做出正确的决断,就有可能使问题变得更糟。

不可否认,塑料是人类的一项重要发明。这种通常由石油裂解的衍生物聚合制成的材料,最终可以被制成各种各样的物品,它在很大程度上为我们人类的生活提供了许多有用的、精致的和便捷的用品:从色彩鲜艳且耐用的儿童玩具,到一次性包装膜,以及一些高强的新型复合材料制品等,如具有超高强度的防弹材料——芳纶纤维,其强度可比钢铁还要高5倍。

现状已是危机重重

暂且不论从石化燃料中提炼合成材料到底是对是错,现在我们都必须对塑料垃圾的丢弃问题引起更多的关注。因为如果塑料垃圾没有得到妥善处理,塑料在环境中难以被降解,那么其持久耐用的优良特性却可能反而会是个令人头痛不已的麻烦。

2015年的一份报告指出:在亚洲的一些地区丢弃的塑料垃圾中,有3/4属于未分类处理的废物。剩下的虽经过分类收集处理,却很可惜最终被倾倒或填埋进毗邻海岸或河流的地方。有专家估计,世界上还有20亿人没有采用合适的废物分类收集系统。可想而知,任何想要解决塑料垃圾危机的方案,都无法绕过如何帮助这些地区解决塑料垃圾的问题。

对于一些发达国家来说,对塑料垃圾虽然已经有了妥善的管理与设施,但困境依然存在。在一些地区,公众对塑料垃圾问题产生的根源仍然是漠不关心。根据2017年的一份报告,仅英国每天就有70万个塑料瓶被丢弃,最终成为垃圾。

但这还不是最大的问题。要知道,透明塑料饮料瓶多由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成,PET也俗称“聚酯”。聚酯正是塑料的典型代表:熔化温度较低,可以在不对其聚合物链造成太大损害的情况下进行重塑。据统计,在全球范围内,大约有50%的聚酯是被回收了的,但其中只有約796用于再制作新饮料瓶。从所有塑料类型来看,全球每年被人们回收的塑料制品只占到其总量的14%,且最终用于再加工的更是寥寥无几。大多数塑料垃圾都被一烧了事,或是填埋进土里,持续数百年不能降解。

为什么塑料回收会这么难呢?从经济上来说,与其回收再利用,往往还不如重新生产新的塑料来得划算。这便是塑料垃圾回收率低的重要原因。因此,有人想到,给塑料瓶增加一点儿回收的费用,或许是一个好办法。例如,消费者在购买塑料瓶装饮料的时候,便为这只塑料瓶支付少量可退还的费用,从而改变这些一次性瓶子用完即扔的命运,以便更好地被回收利用。

塑料回收循环的前景

当然,更大的愿景是为塑料创造一个“循环经济”,让塑料从“单程旅程”——石油原料一塑料产品一垃圾填埋场(或是焚化炉)中走出来,进入一个闭环的循环系统。在这个理想的循环系统中,生产者被激励去制造可循环(重复)使用、可回收或可生物降解的塑料产品,而回收行业则要学会挖掘所有塑料废品的价值,尽可能减少遗留垃圾数量。

在这个“闭环”的循环体系内,当一个聚酯饮料瓶完成装饮料为人们解渴的使命后,便会抵达回收工厂,重新以最初的原始聚酯切片的模样,一次又一次地被塑造成一个新的饮料瓶。这不仅对处理废品有益处,对减少温室气体排放也有利。据统计,生产1吨再生塑料比生产1吨新塑料要少排放二氧化碳1~3吨。

现在,塑料“循环经济”理念正在被大家所接受。有多家公司宣布要在2025年之前,使得旗下所有的塑料包装制品成为可被回收利用、可降解或可重复利用的制品。例如,食品巨头达能公司便承诺将转向使用100%回收聚酯瓶。

最大的障碍并未解除,要知道,石油价格很便宜。目前石油价格每桶为60多美元,大大低于2008年的140美元/桶,而塑料回收利用却是既耗钱,过程又复杂。以聚酯瓶为例。许多聚酯瓶的外面都会再包裹一层其他品种的塑料,这就使得在回收过程中分类的红外探测器很难对塑料的品种进行分类,干扰回收。而品种构成越是复杂,其回收利用率越低。另一些由聚酯制作的餐盘,也往往由于被其他塑料污染而成为回收老大难,因为要生产新饮料瓶的聚酯必须是食品级的、无色的,一旦被染料污染过的聚酯材料很难被严格分离出来。

对此,有公司提出了一种解决方案,即制作隐形荧光标记,包括用于食品级聚酯的标记。有了这种标记,制造商便可将其纳入其产品标签,并通过回收工厂里配套的改装套件将其检测出来。另外,还有一些新兴技术,能将塑料化学分解为其构成所需的结构单元。例如,荷兰某科技公司开发了一种加热聚酯并与智能磁性液体材料相混合的系统,在磁场的运行下,其他杂质会被剥离,从而生产出不含着色剂、黏合剂以及岁月印记的全新原始聚酯。

在美国及欧洲一些国家,已经有收集聚酯瓶的专用收纳箱了。英国、澳大利亚计划在2019年跟进。2017年,日本聚酯瓶回收率已经达92%,预计到2030年将实现100%的目标。我国是聚酯第一大生产国和消费国,据了解,我国聚酯瓶的回收率可达80%以上,回收聚酯瓶多半用于制造聚酯短纤维,用于生产纺织服装,特别是职业工装。中国聚酯纤维行业每年需要大约800万吨聚酯再生片材来生产短纤维。2016年的再生聚酯总供应量达到近700万吨。

可生物降解塑料的未來

虽然以上这些都是好办法,但这些解决方案还只涉及了聚酯这一种塑料,而且回收成本高。有专家提出了另一种观点:与其回收再利用,还不如采取更激进也更长久的解决方案——直接开发可生物降解塑料,以减少塑料包装中对环境有害的产物。

现在,最出名的可生物降解塑料当属聚乳酸(PLA)了。它由玉米淀粉或是甘蔗制成,可用于医疗植入物和包装材料。科学家还把目光投向了发酵糖类或植物油,甚至通过分解废弃的聚酯,制造聚羟基烷酸酯(PHAs,这是一种可用于制造瓶子、薄膜和胶水的塑料家族)。市场上现在最受欢迎的可生物降解塑料是意大利一家公司用糖、植物油以及蓟类植物制成的一种热塑性淀粉。人们希望包括木屑在内的其他生物废料最终都能成为制造生物降解塑料的原料。

现有的可生物降解塑料需要在工业条件下进行分解。例如在57℃的温度控制下,持续分解12周,才能使用于装载厨余垃圾的可降解塑料完全分解。回收公司抱怨这些可生物降解塑料仍旧会污染整个垃圾分流系统;肥料厂也担心人们会搞混,错把一般的塑料袋放入厨余垃圾箱内,使得其堆沤的肥料变得毫无价值。

生物质塑料产品的生命周期

那些可以在沟渠内或是垃圾填埋场里独自腐烂的可生物降解塑料制造起来更加困难。它们来源于植物糖、淀粉或是海藻,生长不需要淡水和肥料。这些塑料可能在被扔掉不久后就会开始腐烂,最终分解为二氧化碳(被堆在垃圾填埋场中时,更容易变成甲烷)和水。这样的快速降解有时候会被一些循环经济倡导者们所诟病。他们认为这样不能再次利用,因而并非是环保的好方法。但值得注意的是,温室气体的排放属于一个短周期过程,当从一个碳排放周期的角度来看,这些可降解塑料的生物质原料自身生长过程中从大气里所吸收的二氧化碳量已是相当可观。生产1吨这样的可降解塑料的原料,在生长过程中反而能帮助吸收掉大气中2.2吨的二氧化碳,而同样制造1吨石化基塑料则需要朝大气中排放近1.8吨温室气体。两相对比,显然前者更环保。

当然,也不是所有的生物基塑料(来自于生物质而非提炼自石化燃料的塑料)都是可生物降解的。例如,可口可乐公司的可降解瓶里就含有约30%的来自植物的乙二醇,这的确有助于摆脱石油提炼。但实际上,由于这类物质在化学结构上与传统的聚酯十分类似,如果没有妥善处理,它们依旧会在海洋里长时间存留。

另外,迄今为止,能够如聚酯塑料那样具有强大阻气性的可生物降解塑料还未被生产出来。因此,如果使用全生物降解塑料制作碳酸饮料瓶,那么,当人们拿到手里的时候就会发现饮料中的气体早就跑得一干二净了。尽管如此,科学家仍然力挺可生物降解材料的研发。

塑料垃圾回收中存在的问题

对于走回收的路子還是搞新开发,专家有不同的意见。

有专家提出,对回收的痴迷可能反而会鼓励一次性产品的使用,这并不是解决塑料垃圾问题的好办法。最好的选择应该是:降低一次性塑料用品的消费。毕竟,当你一旦知道自己喝过的塑料锨料瓶子因为存款计划会被回收之后,你又何必再麻烦地拎着可重复使用的容器走来走去呢?只有当从石油直接生产塑料的产量开始下降时,回收再利用这一方案的益处才会显现出来。很多人理所当然地认为,每回收一吨材料都会相应地减少一吨初级塑料的生产,但实际情况可能未必如此。这是一个还需要通过市场去调节的事情,不是任何物理计算就可以说了算的。

事实上,标准经济理论反而认为:当回收材料淹没市场之后,会导致原料供应加大,并推动价格下降,进而增加对原始塑料的需求。虽然专家谨慎地认为,这种因果关系可能很难被证明,但统计数据却支持了这一说法。即便我们在将旧瓶子变为新瓶子这点上已经做得越来越好了,新旧塑料的制造与使用却越来越多。根据专家预测,2016年至2021年间,全球塑料瓶产量将总体增长20%。

或许,单靠回收塑料并不能阻止塑料垃圾的泛滥。在很多有关循环经济的讨论中,大家都习惯性地忽视了降低消费以及重复使用这两点可以发挥的作用。更何况,降低一次性用品的消费并不需要什么资金投入,只不过这样的措施通常在某些方面不大受欢迎而已。还好,大家都正在一步步地做着努力:法国通过了一项禁止销售一次性餐盘及刀叉的法律;意大利坚称其所有出售的塑料袋都很厚,可重复使用且都是可降解的;德国启动了可重复使用的咖啡杯存款计划;英国推出了塑料袋税,提议禁止塑料吸管以及塑料棒棉签的使用。

事关塑料垃圾的问题,我们不能忽视。如果大量短视的基础设施投资草率上马的话,有可能会造成当未来有更好的解决方案出现时,却因前期投入过于昂贵而兼容不良,就像如今围绕着焚烧塑料并从中获取能量的索赔及反诉讼案仍然屡见不鲜。

七种主要塑料品种的用途和回收利用简况

七种不同类型的塑料包装已经被制成代码,以帮助进行回收,但在实际生活中很少被回收利用。

1.

聚酯:聚对苯二甲酸乙二醇酯——饮料瓶、抓绒、地毯、枕头——回收制成新的容器以及聚酯纤维。

2.HDPE:高密度聚乙烯——牛奶盒、清洁剂瓶子、玩具、包装袋——再制成户外家具和其他耐用品。

3.PVC:聚氯乙烯一不可回收。

4.LDPE:低密度聚乙烯——热缩包装材料、挤压瓶、塑料购物袋——再制成户外家具、地砖以及垃圾箱。

5.PP:聚丙烯——酸奶盒、婴儿尿布、瓶盖——再制成扫帚、垃圾箱和电池盒。

6.

PS:聚苯乙烯——塑料杯、外卖餐盒、易碎品包装-—再制成花盆、玩具以及建筑材料。

7.其他:其他树脂类——婴儿奶瓶、饮水机水箱、汽车零件——有些可以回收利用,有些可降解。

垃圾焚烧,余热利用

有时,简单地烧掉塑料垃圾或许是最佳选择。这种方法吸引人的地方在于简单,特别针对急于摆脱塑料垃圾的我们来说,焚烧过的塑料其化学性质已经改变,体积微小(但不可回收)。在一些发展中国家,焚烧可能是处理塑料垃圾的唯一选择。但焚烧塑料垃圾也会产生将污染物排放到空气中的问题。

目前,全世界大约有14%的塑料包装被焚烧。塑料燃烧后会产生二氧化碳及其他气体、热量和灰烬。这些热量可以被收集起来,将水转化为蒸汽,并驱动涡轮机发电;一些热电厂会更进一步利用剩余的热量,为当地的家庭、学校和办公室提供暖气。

不仅如此,一些与焚烧技术相关的新科技也正在崛起。现在,散落在世界各地大约90个热解工厂会将毫无价值的废弃塑料(通常是汽车轮胎)在没有空气的情况下加热到几百摄氏度,使其分解成富燃料。气化过程会将塑料破碎成富含能量的气体如氢气、甲烷和一氧化碳,这些气体则可以产生电能或被转化为柴油、乙醇或其他化学物质。

焚烧垃圾的支持者们认为,现代先进的垃圾焚烧技术已经不同于过去,经过净化处理后排入大气的尾气中,其所含污染物质可以说是微乎其微。同时,用焚烧的方式处理垃圾还会大大减少烧煤的需求,从而减少二氧化碳的总排放量,更别说要是采用热解与气化这样的新技术来处理废弃塑料的话,其过程几乎可以到达二氧化碳“零排放”。

反对者认为,即便不去怀疑这其中的碳排放量到底够不够小,起码在焚烧后剩余的灰渣中,污染物依旧存在并会随着灰渣一起被填埋进地下。更何况,无论采用老式的焚烧,还是新式的热解或气化,仅仅发展技术都是有限的。毕竟,焚烧后产生的能量,人们还会用于加工成新的塑料及制品,这不光对处理塑料垃圾问题没有起到良好的推动作用,还有可能让循环利用以及可降解塑料的开发推广之路变得更加艰难。

改变我们的生活方式

塑料垃圾危机的最终解决方案将包括很多方面,需要政府、零售商、制造商和回收公司之间的共同协作,以期实现更好的包装设计,研发更先进的回收技术和新型塑料,以及帮助更多的发展中国家改善其废物处理系统及供水系统。另外,这期间还得注意,千万别漏掉那些即将面世的新想法。

例如,一些细菌酶在实验室中已经进化成具备分解塑料的能力了,这一飞跃性的研究进展引起了人们的关注。这些细菌酶只需要在30℃的常温下工作。一旦被分解,这些废塑料有可能立马变成其他化学物质。但现在这一分解过程的效率还很低,而且极不稳定。

专家认为,塑料垃圾危机其实并不存在一个所谓唯一的解决方案。我们应该持续地向塑料行业以及政府呼吁,确保合理且协调的措施能够得以实施。同时,我们仍然不能忘记,我们有责任改变自己的生活方式。因为最大的挑战并非技术更新,而是来自于人类的行为。技术终究会成熟,但最大的挑战永远在于我们自己。

(责任编辑 张虹)

我们可以做些什么?

塑料给我们的日常生活带来了许多方便,但塑料垃圾也给我们生活的地球带来了难以承受之重。那么,我们可以做些什么?

减少甚至杜绝一次性塑料制品

不使用水瓶、吸管、餐盘等一次性塑料制品。一根小小的吸管,只用几分钟,却要花好几百年的时间才能分解。外出购物,可以自带购物袋,以减少一次性塑料袋的使用。

需要注意的是,不要无意中又增加我们的碳排放足迹。例如,一个棉质手提袋只有在重复使用131次之后,其碳足迹才会低于一只一次性塑料袋:一个不锈钢保温杯也得被使用500次以后,其碳足迹才会低于一个一次性聚酯瓶。一项研究发现,制造永久性塑料瓶比不锈钢瓶产生的碳排放更少。换句话说,一方面不要频繁使用一次性塑料制品;另一方面,对使用棉质手袋、不锈钢保温杯等耐用品也不能够频繁更换、丢弃,否则,可能比使用一次性塑料制品更不环保。减少你的包装使用量

现在的网上购物,无形中也是增加了包装材料(包括塑料)的使用量,庞大的快递业务需求背后存在着严重的快递包裹塑料污染问题。请购买大容量产品,减少网购频次。另外,避免喝小盒装的酸奶。请使用固体肥皂。虽然肥皂的生命周期分析比较复杂,但研究结果显示,固体皂的碳足迹比液体皂还是要少一些。购买浓缩的清洁剂产品——不仅包装更为减省,并且因为使用周期长,它们也比一般规格的清洁剂对环境影响更小。

杜绝混合包装

一些婴儿食品采用的独立小袋包装尤其如此。另外,避免使用黑色塑料食物托盘,因为黑色会使大多数回收設备中的塑料红外探测器受干扰。认准一些在产品包装上更新换代的好品牌,例如一些使用100%回收聚酯的饮料品牌(但这样的品牌还不多)。携带可回收的废品回家扔

如果大家都把垃圾带回家再扔,对于地方政府来说,分类回收起来就更容易也更便宜。如果你把垃圾放入公共垃圾箱里,那么任何人都不可能花时间去把它们全部分开来进行回收。

如何清理海洋垃圾?

消除已经存在于海洋中的塑料垃圾仍旧困难重重。

在荷兰的运河上,有一个名为“鲨鱼垃圾器”的机器人过滤器。它有鲸鲨排齿一样的过滤嘴,一个漂浮在运河上的可口可乐瓶子慢慢地随着水流飘进了它的嘴里。随着过滤器顺流而下,它身后的运河变得纯净如初。

鲨鱼垃圾器的诞生充满戏剧性。这个新式过滤器由荷兰某科技公司哈迪曼研发。由于多次尝试从水中清除废塑料无果,哈迪曼一怒之下发明了这款貌如鲸鲨的机器人,没想到效果非常好。类似的项目还有不少。在美国马里兰州的巴尔的摩,自2014年中以来,—种垃圾车已经从当地河中捞出超过64万个塑料瓶。在英国、芬兰以及西班牙的港口地带,漂浮聚集的塑料垃圾也是旱已成灾,也急需这样的清理方案。

作为海洋清理项目的一部分,荷兰某企业家发起了针对横亘在夏威夷和加利福尼亚之间的太平洋垃圾带的清理工作。他们声称,可以将垃圾汇集到浮动的收集平台中打包,并由过往船只运回陆地进行下一步回收。5年之内,垃圾带范围内一半的废物都能被处理掉。但许多人对此提出质疑。他们认为,这些垃圾是如此分散,要回收它们在经济上是毫无意义的。即便最知名的海洋清理项目,也不过只处理了总量的0.5%。

那么,能不能采用一些能够吞食塑料的细菌来达到清理海洋塑料垃圾的目的呢?可不可以将这些“大胃王”喷洒到海洋中的垃圾岛上,进而使整个垃圾岛融化掉?的确,这些细菌确实可以将塑料完全分解,然后由海洋中的微藻类完成剩下的工作,但这也可能会使得大量的藻类不断繁殖,形成赤潮,并将有毒的化学物质释放到海洋中。

作者:本刊编辑部