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结束塑料时代

   2023-01-20 1170
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塑料在沙滩上看起来很自然。扁豆大小的白色斑点,有时有点半透明:它们可能是乳白色的鹅卵石或月光下的米饭粒,它们与潮汐留在岸上的海藻和贝壳平稳地混合在一起。不难理解为什么鸟类把它们误认为是鱼蛋,然后把它们吞下去。

自20世纪50年代以来,已经生产了80多亿吨塑料,其中大部分已被扔掉。到2050年,按照目前的趋势,塑料制造业将占全球石油使用量的20%和碳排放量的15%。但可以说,最具破坏性的环境影响是由被冲入水道并最终出海的塑料废物量造成的。每年有800多万吨进入海洋,这个数字也在成倍增长。据估计,到本世纪中叶,世界海洋中的塑料含量将超过所有鱼类。

我是斜杠青年,一个PE背景的“杂食性”学者!

在偏远的海滩上冲刷的数百万瓶和其他塑料物品只是塑料山最明显的尖端。袋子、吸管和包裹勒死鱼、乌龟和鸟类。更令人担忧的是暴露在元素中的塑料会发生什么。塑料是不可生物降解的,但它是可光降解的:阳光将其分解成逐渐变小的碎片。这些碎片将海洋变成了塑料汤,它的零食慢慢沉入底部或被鱼吃掉。被误认为浮游生物,它们被从磷虾到鲸鱼的一切吞噬。这不仅对这些动物,而且对包括人类在内的整个食物网都构成健康危害。

塑料本身可能含有毒素——通常是邻苯二甲酸盐和双酚A等添加剂,这些添加剂用于改变塑料的特性,但可能是“内分泌干扰物”,对动物有不良的荷尔蒙影响。漂浮的塑料颗粒也可以表现得像海绵一样,吸收海水中的污染物,并向任何不幸吃掉它们的东西提供浓缩剂量。

人类摄入微塑料已经很普遍。对健康的影响仍然未知,但在2017年,《英国医学杂志》的一篇社论有详细说明。

从碳纤维化到人类世

海滩上的麻黄是聚丙烯的微小块,聚丙烯是仅次于聚乙烯的第二种最常见的塑料。

像大多数塑料一样,它们是由石油副产品制成的,这意味着他们的故事可能始于数亿年前,当时藻类或浮游动物死亡并沉淀在古代海洋的海底。随着上面沉积物的收集,热量和压力会增加,泥浆混合物形成了一种叫做煤层的固体物质,由有机和矿物材料组成。数百万年过去了,煤油更深地沉入地壳,在那里,更多的热量和压力慢慢地将其转化为我们称为石油的碳氢化合物泥浆。随着年龄的流逝,它一直在那里,直到人类出现在地球的表面,并开发了利用其化学特性的工具。

在19世纪,工业革命的后果,对新材料的需求——最初是象牙等稀有或昂贵材料的替代品——以及使其成为大众商品的科学和制造诀窍。第一种广泛可用的塑料,赛璐珞,是植物衍生的,由硝化纤维素和樟脑树脂制成。赛璐珞于1869年由美国发明家约翰·韦斯利·凯悦公司获得专利,旨在赢得一家台球制造商提供的奖项,该制造商寻求象牙台球的合成替代品。赛璐珞做到了这一点,尽管它并非没有缺点:正如凯悦在1914年回忆的那样,“偶尔塑料片,球的猛烈接触会像打击枪帽一样产生轻微的爆炸”。(硝化纤维素具有高度爆炸性。)

尽管如此,塑料时代已经开始了。随着石油开采在本上世纪下半叶的增长(1899年,美国石油产量为2000桶,到1899年为5700万桶),以提供燃油和煤油,化学家们转向石油作为原始分子的来源,这些原始分子结合在一起,碳和氢长链使塑料具有延展性和韧性的特征组合。

到20世纪40年代,塑料正在成为日常生活的一部分。他们在使电影成为可能的赛璐珞胶片中,在无处不在的装饰艺术胶木珠宝中,在任何角落商店的廉价牙刷中。根据1941年《哈珀杂志》的一篇文章,它们是由“空气、煤炭和水等简单成分”制成的“神奇材料”。

正是第二次世界大战真正帮助塑料进入了自己的状态。由于金属和其他材料被征用用于军事用途,制造商正在寻找替代品。例如,尼龙在丝袜中很受欢迎,因为所有的丝绸都被拿去制造降落伞了。军方还采用塑料塑料片,因为它们具有理想的强度、耐热性、电气绝缘性和灵活性。

到1955年,一次性和一次性塑料被广泛使用。《生活》杂志的一篇题为《Throwaway Living》的文章显示,一个家庭愉快地扔掉了食品容器、花瓶、窗帘、尿布和数十件其他物品,现代胜利战胜了清洁和重复使用的苦差事。

20世纪50年代,全球塑料产量翻了两番,从每年200万吨增加到800万吨。到1970年,它达到3500万吨。2017年,它有4亿吨。据估计,产量每十几年就会翻一番。在过去的70年里生产的80亿吨塑料中,一半以上是在过去二十年生产的。其中,30%仍在使用,约10%已被焚烧,近60%最终被填埋或作为垃圾填埋场。由于人类往往生活在水道附近,很大一部分塑料垃圾被冲进河流和海洋中——大约80%的海洋塑料以这种方式到达。其余的都是从船上扔出来的。

随着废弃塑料现在在地球上形成增厚的皮肤,塑料的存在被认为是人类世的关键标志之一,人类世是人类活动无疑改变了地球的当今时代。事实上,考古学家已经在使用不同种类的塑料聚合物地层来建立时代。

德国莱布尼茨波罗的海研究所的海洋学家Juliana Assunção Ivar do Sul表示,塑料颗粒会在环境中停留多长时间还不得而知。她是国际地层学委员会人类世工作组的塑料专家,该工作组确定了地球深层历史中时期的官方名称和边界。

一旦塑料沉积在沉积物中,我们知道它会非常缓慢地降解。

可以做什么?

正如没有单一的“治愈癌症”的方法一样,也不太可能有治愈塑料污染的方法。塑料由数百种用于数千种用途的材料组成,从建筑和医药到超一次性包装,它们沿着数百万条路径落入环境。

如果塑料废物最终进入垃圾填埋场,甚至进入非正式垃圾场,可能不会对环境造成重大损害。因此,围绕垃圾和废物管理的有效规则和条例可以发挥作用。回收也可以有所帮助,但到目前为止,仅捕获了塑料总产量的7%左右。此外,许多富裕国家几十年来用来使其回收制度经济的机制——向中国出口塑料,中国历来处理世界上近一半的塑料——在2018年初突然结束,当时中国拒绝接受更多的塑料废物。

正如中国所意识到的,回收的根本问题是经济问题:大约80%的塑料具有“低残值”。

那么我们该怎么办呢?三大策略似乎最有希望。首先,找到一种清洁塑料的方法。其次,找到对环境危害较小的现有塑料的替代品。第三,通过改变我们使用和处置方式来减少生产和扔掉的塑料数量。

清理海洋

清理海洋需要什么?我们可以解决这个问题吗?

一个起点可能是大太平洋垃圾场,这是一个介于北美和亚洲之间的公海地区,那里的环流将大约8万吨塑料碎片吸引到蒙古大小的漩涡中。陀螺仪中塑料的浓度在20世纪80年代末首次被发现,此后一直在增长。2018年初的一项调查显示,该贴片可容纳约1.8万亿块塑料。这些碎片大多是微塑料——小于5毫米的碎片——尽管它们只占质量的8%。

2013年,一名名叫Boyan Slat的荷兰青少年想出了一种收集海洋垃圾的工业规模方法。Slat的想法是使用数百米长的巨大管子弯曲成浮动的U形。在风浪的驱动下,这些管子与塑料漩涡一起移动,速度仅略快——这意味着它们在移动时会将漂浮的碎片输送到中央收集点。一艘船将定期出国收集积累的塑料,并将其运回岸上进行回收。

Slat在鹿特丹的非营利初创公司——称为海洋清理基金会——吸引了数千万美元的捐款,包括来自硅谷重量级选手Marc Benioff和Peter Thiel的捐款。第一个垃圾收集系统将于2018年9月推出。如果一切顺利,2019年将增加更多内容(目前未见公开报道)。

虽然槽不会捕捉到微塑料——一个纳尔会从它们的手中滑落——但它们会抓住经常分解并产生它们的较大碎片。海洋清理估计,他们将能够每五年提取一次大太平洋垃圾地的一半塑料。

Slat也关注了四个较小的垃圾漩涡,即印度洋、大西洋和南太平洋的环流。从北太平洋环流回收和转售提取的塑料的收入将有助于为扩张提供资金。

不是每个人都有同样的乐观情绪。这个备受瞩目的项目吸引了人们的批评,从担心槽也会捕获鱼类,到海洋学上的论点,即捕获海洋微塑料的最佳地点实际上位于中国海岸附近和印度尼西亚群岛。

这些技术批评有助于改进该项目,但更多的削减批评触动了核心。

此外,塑料生产率的指数增长意味着任何清理方法都需要同样迅速地扩大规模。你今天可以清理环流,11年后,我们将把更多的塑料扔进海洋,至少到目前为止(如果不解决核心问题的话)。

旧塑料的新技巧

回收塑料的新技术可以帮助提高塑料废物的价值,并提高回收的经济驱动力。回收成为巨大希望的原因之一是有限的高价值选择。重新熔化塑料可能会降低质量,因此原始的透明水瓶可能会变成不透明的容器,甚至切碎并压缩成建筑材料。在许多情况下,使用新塑料同样便宜。

Sankar Bhattacharya是墨尔本莫纳什大学的化学工程师,计划将废塑料转化为高价值产品:柴油。他建造了一个小型测试工厂,以证明一种称为热解的高温工艺可以将聚乙烯和聚丙烯中的聚合物分离并重新组合其成分分子。“科学非常简单。”

他为一家工厂整理了一个商业案例,该工厂每年可以加工30000吨塑料,并生产15000吨燃料。根据燃料价格,他计算出它将在3-5年内盈亏持平,他目前正在寻找投资者。

另一个新颖的想法可以在墨尔本北部的雷菲尔德大道郊区街道和悉尼南部的一小段高速公路上找到。在这两条道路上都重新铺设了一种更耐用的沥青形式,称为“塑料沥青”。

plastiphalt由回收公司Close The Loop和基础设施公司Downer设计,使用废物制造比传统沥青长65%的沥青。

Close The Loop总经理Nerida Mortlock表示,一公里的双车道道路使用相当于12500个乏打印机墨盒中的530000个塑料袋、168000个玻璃瓶和碳粉。墨尔本和悉尼的第一批示范道路已经铺平,布里斯班和阿德莱德的试验将很快完成。Mortlock表示:“他们希望在任何地方都使其成为标准产品。”

也许现在绘图板上最复杂的方法利用了大自然自己对塑料的反应。2016年,科学家在日本一家回收厂发现了一种细菌,这种细菌已经进化出吞噬普通塑料PET(聚对苯二甲酸乙二甲酸酯)的能力。

美国国家生物能源中心的格雷格·贝克汉姆正试图使这些细菌更有效地将PET分解成其成分单体、对苯二甲酸和单乙二醇。然后,这些分子可用于制造可用于风力涡轮机或花式自行车的复合材料。基本上,他们正在尝试设计一个超级错误。

圣杯是完全可生物降解的塑料:它会像植物或动物一样在环境中自然分解。这不应与大多数现有的塑料混淆,这些塑料只是分解成微生物塑料,这让生态学家和人类健康专家感到担忧。

目前取代占海洋废物很大一部分的包装塑料的领先者是聚乳酸(PLA)。它是一种聚合物,通常由玉米淀粉制成,在许多方面与PET相似。作为一种所谓的生物塑料,PLA可以回收到新的质量,甚至可以堆肥。

任何塑料替代品都将面临与成熟行业竞争的巨大障碍,该行业可以如此便宜地生产现有塑料,以至于单个袋子或瓶子的成本实际上是零。

行为修改

如果把废塑料拉出环境是一件傻瓜的差事,回收的经济性很差,完全可生物降解的塑料仍然在绘图板上,我们还剩下什么科学的解决方案?

人类行为的科学。

在墨尔本莫纳什大学的BehaviourWorks,Kim Borg测试了不同的行为修饰策略。目标是改变行为准则。

例如,企业的简单行动,例如让客户要吸管或塑料袋,而不是自动供应吸管或塑料袋,可能会对行为产生重大影响。“似乎确实发生了社会转变。当人们有机会减少他们使用的塑料数量时,越来越多的人正在加入。”

但个人消费者的选择甚至是问题所在吗?改变个人习惯似乎也是管道解决方案的结束:当你或我决定是使用一次性吸管还是把袋子从家里带到超市时,大部分工作已经完成了。

从生产商到消费者再到废物管理者,改变行为的一个好方法是对塑料生产商征税。一百年来,环境经济学家一直在考虑这种事情。政策就在那里——我们只需要在我们要做的事情上发挥政治领导作用。

海滩的启示

在“良好的企业公民意识”中塑料片,需要逐步将其建立起来,以提高人们对塑料问题的认识。

澳大利亚有两家连锁超市禁止其商店使用一次性塑料袋。澳大利亚首都地区开始了塑料集装箱存款和退款计划,昆士兰州将很快效仿。在美国,城市和公司宣布禁止一次性吸管和其他塑料器皿。

难道曾经的边缘抗塑料运动已经成为一个不可阻挡的巨人吗?

一个真正的解决方案需要国际化。2017年底,近200个国家签署了一项消除海洋塑料污染的联合国决议,并正在谈论一项正式条约。解决环境问题的全球合作可以奏效:1987年《蒙特利尔议定书》逐步淘汰氟氯化碳以保护臭氧层,就是一个光辉的例子。

另一方面,2015年关于碳排放的《巴黎协定》为希望提供了更少的理由。

环保主义者的格言在这里适用:全球思考,在当地行动。Chris Wilcox和他的同事研究了澳大利亚海岸各地的地方议会,发现起诉非法倾倒等常识性想法对沿海废物的数量有很大影响,反垃圾外联活动和简化回收也是如此。

归根结底,这是一个价值观问题。“我们不重视这种材料,这就是导致我们将其输给环境的原因。

塑料无疑已成为一种引人注目的材料。自从了解到海洋环境现状以来,我看待世界的方式发生了巨大变化。甚至在生活上,我觉得我一辈子都在“半睡半醒”。

也许更重要的是,Chris Wilcox与志同道合的当地居民和企业建立了联系,加入了一个名为澳大利亚海洋废弃物数据库的公民科学项目,该项目记录了澳大利亚各地收集的数百万个海滩垃圾,甚至与远至苏格兰的环保主义者分享了知识,他们在自己的海岸面临同样的问题。

关注我,带你先看到未来!

 
标签: 海洋污染
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