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可降解塑料产业不是塑料污染的解药
浏览: 发布日期:2021-11-24

  作为解决塑料污染问题而诞生的可降解材料近些年在全球范围内逐渐流行了起来,整个产业的发展较快。北美洲和欧洲是可降解技术水平较高的地区,而亚洲是可降解材料市场规模最大的地区。根据欧洲生物塑料协会的数据,2020 年全球生物可降解塑料的产能为 122.7 万吨,其中亚洲的产能占全球的 46%,同时预计生物可降解塑料的产能在 2025 年将增长到 180 万吨。根据 A GREENER FUTURE 的推测,全球每年要产生大约 3 亿吨的塑料垃圾,可降解材料的覆盖率不到 1%。使用可降解材料替代传统塑料是一个美好的愿景,但是可降解材料真的是塑料污染的解药吗?

  可降解材料是被大家神话的材料,其真实的性能和对环境的影响与人们理想中的样子大相径庭。2019 年 6 月,欧盟颁布了对氧化降解塑料的禁令。氧化降解塑料是一种将生物材料与 PE 融合的合成材料,发明者希望用生物材料帮助塑料制品降解,是出现较早的可降解材料。后来,人们通过研究发现,这种氧化降解塑料最终不会完全降解,而是变成很多塑料碎片,因此这种可降解材料不但没有解决环境污染问题,反而让塑料垃圾的回收变得更加困难。

  当下主流认同的可降解材料是生物可降解材料,主要分为两类:生物塑料和生物可降解塑料,代表材料分别是 PLA 和 PBAT。生物塑料是指用植物纤维或提取物为原料合成的材料,而生物可降解塑料的制备和传统 PE 塑料类似,主要以化石燃料为原料,只不过具有可降解的特性。以当前的技术水平来看,这两类生物可降解材料都不是解决塑料污染问题的理想材料。下面将提供生物可降解材料的 7 个主要问题供大家思考:

  降解条件苛刻。对于生物可降解材料,多数人可能会认为其丢弃后就会像水果一样很快消失得无影无踪。事实并不是这样,很多生物可降解材料必须在阳光和高温的作用下才能发生降解反应。根据 Eradicate Plastic 的创始人 David McGregor 的研究,生物可降解塑料的结构使之难以在水中漂浮,并且在 50 摄氏度以上的高温下才会开始分解。也就意味着,除了特殊的工业处理手段外,一般的陆地环境和海洋环境都不能使这种材料分解。除此之外,一般这种材料的降解还需要一定的光照,使填埋也很难成为合适的处理方式。

  农药残留多。农用薄膜和地膜也是生物可降解材料的主要应用领域,我国的用量很大。当为农作物喷洒农药时,薄膜会根据材料的吸附率沾上一部分农药。为此,由荷兰瓦赫宁恩大学和哥伦比亚喀他赫纳大学组成的团队进行了相关的研究实验。他们发现,传统的 LDPE 和 PAC 薄膜对农药的平均吸附率为 23%,而生物可降解薄膜对农药的平均吸附率高达 50%。除此之外,农药中的活性物质在薄膜上更难分解,分解速率比在自然状态下要低 30%。也就是说,生物可降解薄膜会夹带更多的农药残留物质,如果使用自然降解的方式,这些农药残留物会污染帮助分解的微生物,进而污染土壤的有机结构。

  农业成本高。原料 100% 来自于植物的生物塑料主要消耗玉米等农作物中的糖类物质。因此生产如 PLA 之类的生物塑料会产生一种机会成本——粮食的供应量降低。耶鲁大学环境学院的研究发现,用来生产生物塑料的糖类物质通常来自喷洒了农药和除草剂的转基因农作物,而这类农作物的种植会侵占用来应对全球人口增长的农业土地,这与当初生物质燃料在推广时面对的问题一样。生物塑料和生物质燃料的应用都会增加农业对土地的需求。以玉米为例,根据 Eradicate Plastic 的测算,生产 1 千克的聚乳酸(PLA 等生物塑料的主要原料)大概需要消耗 2.65 千克的玉米。2020 年全球生物塑料的产能约为 48 万吨,需要消耗 127.2 万吨玉米,其中亚洲需要消耗 58.5 万吨玉米。按照全球每年大约 2.7 亿吨塑料的产量来估算,如果全部替换成生物塑料大约需要消耗 7.15 亿吨的玉米。以此类推,其他类别的可降解材料即使不消耗玉米,也会消耗其他农作物,像 PBAT 还会消耗石油,因此用可降解材料完全替代传统塑料是不切实际的。

  综合成本高。以现在的技术水平,生产 PLA 的成本已经较为廉价,但是由于 PLA 所引发的农业成本等问题存在,在此不以之为例。PHA 是一种优于 PLA 的生物塑料,在拥有 PLA 的所有性质外,PHA 的生产不会消耗农作物,而是使用藻类。由于技术的限制,目前生产 PHA 的价格比较昂贵,并且在短时间内都不能通过量产来降低成本。PBAT 的生产通过多种化学物质合成,这些化学物质普遍来自石油,导致 PBAT 的生产成本长时间维持较高水平。除此之外,诸如 PLA、PHA 之类的生物塑料的质量普遍较差,由于其结构主要按照方便降解而设计,导致难以反复使用。这样的话,既会增加商家的运输成本,又会增加消费者的使用成本。

  微塑料问题。微塑料是指直径小于 5 毫米的塑料颗粒。在 2016 年召开的第二届联合国环境大会上 , 微塑料污染被列入环境与生态科学研究领域的第二大科学问题。全球海水中微塑料的平均浓度在 0.01-10 个每立方米,大气中的微塑料的大小在 200-700 微米左右。微塑料可以通过河流、污水、农业设施、肥料、大气沉降等方式污染农田、林地等土壤,并在其中长期存在,造成土壤质量下降,导致农作物的产量下降。如果塑料不能完全降解,将会以微塑料的形式存在。塑料不能完全降解的情况有两种。第一种是生物质与 PE 混合的氧化降解塑料。这种可降解塑料的质量要高于生物可降解塑料,所以会被用来冒充生物可降解塑料。这种塑料降解时,生物质原料会消失,PE 原料会以微塑料的形式存在。第二种是由于降解条件的限制,生物可降解塑料短时间内不能完全分解,只能先以微塑料的形式继续存在一段时间。

  加剧温室效应。耶鲁大学环境学院的研究表示,大多数的生物塑料最后都会通过掩埋来处理。生物塑料的降解需要氧气,无氧条件下的生物塑料很难降解。在地下缺少足够氧气的环境中,生物塑料不仅可以保存几百年,还会由于生物质与微生物的作用释放甲烷气体,从而加剧温室效应。

  处理方式无差异。由于生物降解材料需要独特的工业处理方式才能进行有效降解,一些地方会为了节约预算和省事而将生物降解材料混同普通塑料一并处理,比如海南省一直以来就对生物可降解塑料垃圾实施焚烧处理。其实很多人对于生物可降解塑料存在一定的误解,认为生物可降解塑料可以避免垃圾回收时不慎流出,从而污染环境的情况发生,因此在处理方式上没有进行差异化对待。这种想法是错误。首先,如果生物可降解塑料垃圾不慎流落到自然环境中,很难自我降解。不能降解的可降解塑料会对环境造成和传统 PE 塑料一样的污染程度。其次,工业堆肥的处理方式可以将大部分生物可降解塑料进行无害化处理,而焚烧会额外造成对大气的污染。因此,如果没有将生物可降解材料进行单独处理的打算,应用生物可降解材料是没有必要的。

  综上所述,虽然目前可降解材料产业在全球范围内发展得如火如荼,但是经过一定的研究分析后,还是要为其浇上一盆冷水。在每年 3 亿吨的塑料产量面前,可降解材料的应用真的是杯水车薪,用可降解材料完全替代传统塑料的想法也是不切实际的。目前欧盟地区和依云、圣培露、可口可乐等企业纷纷将循环利用塑料制品作为当前解决塑料污染问题的方式,意在降低塑料制品在市场上的流通增量。未来塑料污染问题的解决可能会以生产者责任制为基础,通过政府的引导和居民的配合共同来完成。虽然可降解材料产业可能不是塑料污染问题的解药,但是也希望其发展不会只是昙花一现。

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