全球范圍內(nèi)，人類每年制造3.8億噸塑料。盡管任何塑料包裝的底部都有回收標(biāo)志，但絕大多數(shù)塑料最終還是被扔進(jìn)垃圾填埋場、垃圾焚燒廠或我們的海洋。長期以來，許多問題一直困擾著這種制造商所稱的可回收塑料——但愿希望能出現(xiàn)。人類希望周圍要有堅(jiān)不可摧的物質(zhì)[1]。

美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了一種新型塑料，叫做聚二酮烯胺，或稱PDK，真正可回收。兩年前，伯克利實(shí)驗(yàn)室首次發(fā)布關(guān)于塑料的報(bào)告[2];四月，伯克利實(shí)驗(yàn)室發(fā)布一項(xiàng)研究[3]，得出結(jié)論稱，基于PDK的塑料可能是企業(yè)經(jīng)濟(jì)可行的替代品。

傳統(tǒng)塑料有什么問題？

塑料，設(shè)計(jì)時(shí)并沒有考慮可回收性或生產(chǎn)者的責(zé)任。盡管初衷是好的，但在美國只有8.7%的塑料被回收，意味著絕大多數(shù)最終進(jìn)入了垃圾填埋場、焚化爐或作為垃圾。盡管包裝底部有數(shù)字和箭頭，但回收企業(yè)根本沒有處理許多消費(fèi)者認(rèn)為是雜貨店和藥店貨架上的可回收塑料容器?，F(xiàn)在，“微塑料”就在我們吃的食物中、我們喝的水中，甚至在雨雪中。

很遺憾，塑料再循環(huán)在經(jīng)濟(jì)上并不可行，成本主要落在美國地方政府身上。原始塑料通常比回收的塑料更便宜，更容易生產(chǎn)，對制造商沒有什么經(jīng)濟(jì)刺激。即使在最好的情況下，制造商也只能回收塑料兩到三次，直到它變得不可用。

伯克利實(shí)驗(yàn)室的研究人員著手創(chuàng)造一種無限可回收的產(chǎn)品，而不是事后才考慮，真正能使下一代聚合物成為游戲規(guī)則改變者。然而，重要的問題是要使這種產(chǎn)品在經(jīng)濟(jì)上可行，以便使制造商愿意回收。

PDK塑料如何積累起來？

伯克利實(shí)驗(yàn)室的研究，檢查了一個(gè)年生產(chǎn)和回收2萬噸PDK的模擬設(shè)施。作者估計(jì)了化學(xué)投入、必要的技術(shù)、成本和碳排放量，然后將結(jié)果與傳統(tǒng)塑料的生產(chǎn)進(jìn)行比較。

據(jù)伯克利實(shí)驗(yàn)室說，PDK的回收成本與聚乙烯(PET)和熱塑性聚酯(HDPE)相似，低于聚氨酯的回收成本。

原始材料的成本更高，才為回收提供真正的市場激勵(lì)。PDK樹脂是用酸而不是熱回收的，可以將樹脂從添加劑中分離出來。與傳統(tǒng)塑料不同，制造商可以使用回收的PDK樹脂生產(chǎn)新產(chǎn)品而沒有質(zhì)量損失。這會(huì)使消費(fèi)者真正完成可回收塑料循環(huán)，而這往往是許多廢物管理系統(tǒng)缺少的組份。

可回收塑料“前途未卜”

因?yàn)槎嗄陙恚S多地區(qū)沒有追究生產(chǎn)商的責(zé)任，許多塑料負(fù)擔(dān)沒有落到企業(yè)身上。公眾對化石燃料的使用和塑料污染，特別是海洋塑料污染的擔(dān)憂與日俱增。由于原始塑料的成本如此之低，大多數(shù)生產(chǎn)商并沒有支付塑料的實(shí)際成本(尤其是考慮到社會(huì)和環(huán)境影響時(shí))，需要制定政策，鼓勵(lì)制造商轉(zhuǎn)向更加負(fù)責(zé)和回收像PDK這樣的塑料。

此外，對于各種用途，新材料也必須是最佳的。據(jù)伯克利實(shí)驗(yàn)室的最近研究[4]，“PDK的特性可以通過配方調(diào)整，使其適用于廣泛的用途，包括食品和飲料的軟包裝，用于消費(fèi)電子產(chǎn)品、汽車和飛機(jī)部件、風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和節(jié)能建筑”的耐熱和防火復(fù)合材料。

盡管這一消息很有希望，但還需要做更多至關(guān)重要的工作。伯克利實(shí)驗(yàn)室分子鑄造的臨聘項(xiàng)目研究員布雷特·赫爾姆斯(Brett Helms)說，“問題是它的成本是多少，對能源使用和排放量的影響是多少，以及從現(xiàn)在開始如何得以實(shí)施。” “我們下個(gè)階段的合作就是回答這些問題。”

還有“可降解塑料”技術(shù)，能把需要分解100年的塑料，僅僅用2年就能完全降解。但無限可回收聚合物適應(yīng)性更廣，可能是塑料的未來。

資料與注釋：

1. Sarah Lozanova, Infinitely Recyclable Plastic on the Horizon with Next-Gen Polymers, Triple Pundit, APR 30, 2021

2. https://newscenter.lbl.gov/2019/05/06/recycling-plastic-from-the-inside-out/

3. Nemi Vora etal., Leveling the cost and carbon footprint of circular polymers that are chemically recycled to monomer, Sci. Adv., 9 April 2021

4. https://advances.sciencemag.org/content/7/15/eabf0187