塑料，真的是人类“公敌”吗?｜中企荐读

2024-01-12 08:01

实际上塑料无罪，塑料污染本质是塑料废弃物的处置不当。

整理｜吴莹董斌

来源｜季君晖中国科学院2024跨年科学演讲

头图来源｜视觉中国

塑料袋，曾被评为20世纪人类最伟大的发明，然而仅仅过去37年，塑料已然成为危害全人类的“公敌”。

2023年12月21日，中国科学院理化技术研究所研究员季君晖在“复兴路上的科学力量——中国科学院2024跨年科学演讲”上为我们揭开了塑料的秘密。在演讲中，季君晖为我们剖析了塑料污染问题的严重性，数据显示，目前全球海洋中有七座规模巨大的“塑料岛”，已经严重破坏生态平衡，对地球生命产生了不可逆转的危害。

针对日益严重的塑料污染问题，季君晖给我们介绍了目前主流的塑料污染治理方案：Reduce（源头减量）、Reuse（重复利用）、Recyling（物理回收）、Recovery（化学回收），还有近年来新出现的方案DE（Debudation，降解）。全生物降解塑料将会是我们未来塑料污染治理的有效方案，目前研究已经取得了一定进展。

演讲的精彩观点如下：

1.全球海洋中有七个塑料污染较大的地区，成千上万的废弃塑料堆砌成一座座“塑料岛”，其中最大的“塑料岛”位于加州和夏威夷之间，面积大概有160万平方公里，有6个法国或32个中国海南岛那么大。

2.塑料污染的本质是塑料制品使用后处理不当，对环境造成了危害，所以塑料污染的治理实际上是塑料废弃物有序化利用或处理。

3.目前，我们对塑料污染治理提出了一个总的解决方案，称之为“四R”：Reduce（源头减量）、Reuse（重复利用）、Recyling（物理回收）、Recovery（化学回收），此外还要加上一个DE（Debudation，降解）。

4.2022年4月，微塑料污染被定义为新的四大污染物之一，更有甚者认为塑料污染是继温室效应之后的第二大危害。

5.2019年，塑料降解被评为影响人类社会发展进程的十大变革性技术之一，在天然材料和降解材料两次不成功的探索之后，我们认识到通过降解塑料来解决污染问题的关键是采用全生物降解塑料。

6.降解塑料并不是非要降解，如果能够进入回收途径，可以使用化学手段进行物质层面的回收，通过改变其性能，得到不同的产品，就能代替我们日常生活中使用的大部分塑料。

以下为季君晖演讲全文（有删改）：

令人窒息的塑料污染

2023年11月，中美两国共同发表了《关于加强合作应对气候危机的阳光之乡声明》，决定共同治理塑料污染，与此同时联合国环境署专门召开了禁止塑料污染的国际会议，塑料污染的治理逐渐成为环保热门话题。其实，早在2018年，英国方面就公开表示要对塑料污染进行专项治理。

马克斯·舒施尼（Max Schuschny）当初发明的塑料袋，曾被评为20世纪人类最伟大的发明，对人类生活以及环境保护作出了巨大贡献。但在2022年，英国将塑料评为人类历史上最糟糕的发明。为什么仅过去了37年，塑料就从最伟大的发明沦落成最糟糕的发明？显然，塑料在应用和废弃处理方面出了问题。

塑料废弃物堆满了土地、港湾、湖泊等地，甚至还被鲸鱼、海鸥等海洋动物误食，大量自然界的动物因塑料污染问题而死亡。数据显示，全球海洋中有七个塑料污染较大的地区，成千上万的废弃塑料堆砌成一座座“塑料岛”，其中最大的“塑料岛”位于加州和夏威夷之间，面积大概有160万平方公里，有6个法国或32个中国海南岛那么大。塑料污染问题日益严重，对自然环境和人类健康都造成了不可逆的危害。据不完全统计，如果现在人类对塑料的消费习惯不做出改变的话，到2050年，海洋中的塑料垃圾数量将超过海洋生物。

除了漂浮在海洋表面以及沉到海底的那些肉眼可见的块状废弃塑料之外，还有一种水中微米级甚至是纳米级的特殊塑料，这种微塑料会通过生物链进入海洋生物体内，进而从各种渠道进入人体影响人类健康。2022年4月，微塑料污染被定义为新的四大污染物之一，更有甚者认为塑料污染是继温室效应之后的第二大危害，已经严重影响了生态平衡，威胁到了人类生存。

解密塑料污染

但塑料真是人类的公敌吗？

塑料制品可分为通用塑料和工程塑料。通用塑料产量大、用途广、成型性好、廉价，因此主要用于日常生活中；而工程塑料一般能承受一定的外力并有良好的机械性能和稳定性，在高温、低温下仍然能保持优良的性能，主要用于工程结构零件的制作。塑料污染主要来自日常生活产生的塑料废弃物。

在技术层面，工业界、企业界、科技界、学术界都非常重视塑料污染的治理，尤其在技术和措施方面，进行了很多研究。一开始大家认为是塑料本身造成了污染，但研究表明塑料污染的本质是塑料制品使用后处理不当，对环境造成了危害，所以塑料污染的治理实际上是塑料废弃物有序化利用或处理。

众所周知，人类的现代生活已离不开塑料，它是生产生活最基本的四种材料之一，也是全球轻工业领域最大的行业之一，为国家的经济发展作出了巨大贡献，并且飞机、火箭、航空航天等领域也离不开塑料产品的支撑。一方面是无法割舍的生产材料，另一方面是塑料污染的切肤之痛，世纪难题该如何破解？

自2017年开始，联合国每年就塑料污染问题举行讨论会议。2021年欧盟发布了针对一次性塑料制品的指令，明文禁止了部分塑料制品的使用，表明了欧盟对塑料危害治理的决心。2022年后，各国政府都决定制定法律来严格控制塑料的生产和使用。

中国在塑料污染的治理方面一直采取严苛、积极的政策。2020年1月16日，国家发改委和生态环境部联合发布了《进一步加强塑料污染治理的意见》，民间俗称“限塑令”。在“限塑令”中，从时间、地点及制品三个维度，具体部署了塑料污染治理方案，把塑料污染的治理作为生态文明建设的重要工作执行。

目前，我们对塑料污染治理提出了一个总的解决方案，称之为“四R”：Reduce（源头减量）、Reuse（重复利用）、Recyling（物理回收）、Recovery（化学回收），此外还要加上一个DE（Debudation，降解）。由此，我们进入一个塑料污染治理的新阶段。

第一，反对过度包装。政府曾呼吁人们快递物品自身包装能够满足快递需求时，快递公司不应在产品外加装包装，但目前看来收效甚微。第二，多次使用，这是减少废弃物数量的重要途径。第三，物理回收。对具有回收价值的废弃塑料，尤其是相对纯洁的部分，理应回收并再次利用。此前国家要求在塑料制品中添加一定比例的可回收塑料。但在回收过程中，面临的最大问题是如何将一些低品质的废弃塑料也能利用起来，这就需要研制更多可物理回收的塑料制品。第四，化学回收。除了物理回收之外，还有化学回收利用的方法，比如废弃物发电、回收热能等，但这种方法并不是对所有废弃塑料都适用。

回收虽然是治理废弃塑料的一个好办法，但很多个体废弃塑料因使用分散或体积小导致回收成本较高。比如普通的购物塑料袋，从经济角度来看，它只值几分钱，如果大规模回收，一个袋子的回收价格大概要几毛钱，虽然附带了一些环境价值，但这显然还是不合理的，只不过目前没有其他更好的手段。还有使用过程中被污染的，例如烟头、药瓶、化学药瓶等废弃物，从法律角度来说，是不允许被回收的。

以我们目前掌握的技术，像地膜这类废弃物的回收率在85%左右，而铝塑复合膜、纸塑复合材料、袋漆等塑料产品，回收价值并不是很高，对这些不适宜回收的产品，解决方案就是降解。降解针对的是大量的、一次性的、不适合回收的废弃物，这是解决塑料污染技术中非常重要的一种手段。

生物降解：塑料污染治理的未来

2019年，塑料降解被评为影响人类社会发展进程的十大变革性技术之一，在天然材料和降解材料两次不成功的探索之后，我们认识到通过降解塑料来解决污染问题的关键是采用全生物降解塑料。

在20世纪70年代，第一代全生物降解材料聚羟丁酸酯类出现了。到了80年代，第二代的生物降解材料聚乳酸类被研究出来。到了21世纪，第三代生物降解材料是脂肪酸酯类。这几类主流产品的面世及产业化奠定了生物降解塑料废弃物回收的基础。

目前，常见的几种生物降解塑料，第一代降解塑料PPC（二氧化碳塑料），但它耐热性非常差，中山大学近两年对该产品进行了改进，已经能够实现应用和产业化。第二代降解塑料PHA（羟基磷酸酯），这种材料是真正的生物塑料，被称为细菌塑料，它的生产过程是通过细菌本身生长，完全通过生物工程制造出来的，这是环保低碳的新材料，在研究方面有比较好的进展。但这个材料由于是细菌上生长并分离出来的，所以成本相对较高，从经济方面考量并不适用于日常生活。

第二代降解塑料还有一种就是聚乳酸，目前的主流降解材料之一，我们俗称“玉米塑料”。自2001年，该材料实现了十万吨级的产业化，之后便进入了我们的日常生活中。2023年，我国成为聚乳酸最大的生产国。

第三代降解塑料PBS（聚丁二酸丁二醇酯），这种材料衍生了大量的同系物质，最早由日本通过扩列法发明，中国科学院理化技术研究所通过改变它的三无属性，使它能够承载食品，于是它就成为了现阶段生活塑料制品的主流材料。同时它的衍生产品PPAT可降解塑料，是我们生活中最常见的产品，例如保鲜膜、一次性袋子等。目前降解地膜技术基本成熟，可以成为帮助农业可持续发展的重要途径。

实际上，降解塑料并不是非要降解，如果能够进入回收途径，可以使用化学手段进行物质层面的回收，通过改变其性能，得到不同的产品，就能代替我们日常生活中使用的大部分塑料。日常使用的大部分塑料制品如购物袋、餐具餐盒、饮料包装、快递袋等都是国家的“限塑令”中严格管理的塑料制品，应当都用可降解材料来替代。

我们上面提到塑料污染时谈到了海洋污染，那么海洋塑料污染是否也能用生物降解塑料来处理？最初有关机构是这么想的，但实际上在2017年，我们就发现了一些适用于海洋的生物降解材料，但已知的这些材料在海水中降解性能并不理想。因此，寄希望于用生物降解材料来解决海洋塑料污染问题还面临很大的挑战。

我们通过对堆肥、土壤及海水环境下生物材料的降解进行了详细的研究，得出了一个疑问，为什么在土壤中能很好地降解材料，在海水中不能降解？后来发现，海洋微生物环境数量比起前两者要少得多，甚至可以忽略不计。同时，海水环境的温度远比土壤和堆肥环境低得多。因此，对于生物降解塑料，通过微生物和酶作为降解动力的方法，在海水中的表现并不理想就完全可以理解了。

问题并没有得到解决，为此我们针对海洋的具体情况和条件进行了分子设计，通过生物降解和非酶水降解共同组成了一个模型，来设计一种海水降解材料，现在统称为全自然降解材料。我们在南海及渤海分别进行了测试，都得到了显著的效果，虽然降解的时间不一致，但我们根据海洋塑料污染的主要类别筛选出了五种类型的塑料，用它们的参数当作模板来研究海洋塑料污染的治理，目前已经取得了较为理想的进展。

以上我们说的都是关于塑料污染的增量问题，那么我们如何减少塑料污染的存量呢？自塑料面世以来，全世界共计产生了83亿吨塑料，其中有63亿吨已经堆积在地球上了，它们也许在海洋中，也许在土壤中，无论在哪，我们针对这63亿吨的存量污染塑料究竟该怎么处理？很多国家都在研究这个问题，寻找可以“消化”这些存量塑料的方法，目前这个领域的研究才刚刚起步，不过已经得到了一些不错的进展，例如北京航空航天大学的杨军教授，通过黄粉虫研究，发现黄粉虫对于聚苯乙烯这类塑料有非常好的分解效果。国外的一些科学家也发现了对聚乙烯有良好分解效果的微生物。

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值班编辑：王怡洁审校：张格格制作：董斌

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来源: qq

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