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塑料时代的绿色化学,确有其事还是炒作?

       人类活动对气候和环境的影响是现在的主流话题。到现在为止,人类被认为是对生态系统和地质的主要影响,以至于有一个流行词叫“人类世”。在人类世内,我们最大的挑战是如何减轻对地球的的影响,主要就是化石燃料的消耗和塑料制品的滥用。在此背景下,现在许多商品,从燃料,汽车,护肤品到服装,都被冠以“绿色”、“可降解”或“有机”的标签。

   人类世是指地球的最近代历史,人类世并没有准确的开始年份,可能是由18世纪末人类活动对气候及生态系统造成全球性影响开始。

   现在比较流行的可持续塑料替代品的化学性质,并将其与非可持续性替代品进行比较,以评估“绿色”的标签到底是营销还是确有其事

          生活中最常见的饮料瓶,其底部一般有回收标签,标签一般包括可回收塑料的类型和再利用的次数。通常,我们会误认为该符号的存在就等同于能回收。但事实并非如此,根据树脂识别码(Resin Identification Codes,RICs),塑料根据材料被加热的温度分为7类,这种数字分类仅表示塑料的种类,而不是表示其可回收性

       事实上,我们将塑料垃圾扔进蓝色垃圾桶并不意味着它会被回收。根据Mitte团队2018年发表的《塑料回收的真相》一文,文中揭露了有91%的塑料其实没有被回收。您可能会想,回收率为什么这么低?其实与任何商品一样,回收最终由市场决定。如果有需求,回收商将为消费后的可回收物付费。但是,在没有市场需求的情况下,回收几乎没有任何利润,将其放入蓝色垃圾箱也不会产生任何效果。

       只有PET具有很高的回收价值,而其他塑料回收率会下降。此外,某些类型的日常塑料根本无法回收,例如塑料袋,吸管和咖啡杯(除非将纸的外部与塑料内部分开,否则它们是不可能回收的)。

由于许多日常用品都是塑料制品,塑料是现代生活不可替代的一部分。因此,一次性塑料最常见的可持续替代品是生物塑料,也就是可生物降解的塑料。

 

        “可生物降解”和“可降解”这两个词汇经常会互换使用,常常会引起消费者的困惑,但其实它们并非相同的概念。可生物降解的塑料是一类聚合物,它们指在一定量的时间下,可以通过生物体的作用分解为水,代谢物,气体(例如N2,CO2,H2,CH4)和无机盐等自然量的副产物。那么问题来了,这个定义并没有规定是多长时间,有许多塑料产品经过很长时间后可以被降解,例如低密度聚乙烯(PE-LD)已被证明可缓慢生物降解为二氧化碳,不过在2.5年内只能降解0.35%,但根据“可生物降解的塑料”的定义,它可以认为是可生物降解的聚合物。

      鉴于某些生物可降解性定义没有规定降解发生的时间限制或时间范围,因此很容易误导消费者,生产塑料的公司也可以避开这种歧义。然而,可生物降解的产品应该具有与其利用率相当的降解率,即分解过程很快,从而不会在环境中发生产品积聚

        为了理解为什么某些聚合物可以生物降解而有些聚合物不能,则必须考虑可降解聚合物的化学结构,以及聚合材料被生物降解的机理。从结构上讲有3类:

天然和合成的可生物降解的聚合物,包括:酰胺,酯或醚键;

生物聚酯,通常来自微生物或合成制备。

     从原理上讲,生物降解是由生物活性引起的过程,特别是由酶驱动,但它可以与非生物过程(例如光降解和水解)同时发生,有时甚至是由非生物过程引发。从化学角度讲,生物降解可以在有氧或在无氧存在下发生,如下所示:

C 聚合物 + O2 → CO2 + H2O + C 残留物 + C 生物质(有氧生物降解过程)C 聚合物 → CO2 + CH4 + H2O + C 残留物 + C 生物质(无氧生物降解过程)      其中C 聚合物代表早期降解过程产生的聚合物。当没有C残留生成时,就会发生完全的生物降解。由于聚合物是活细胞中具有高周转率的主要成分,也就是说,它们会因环境变化和代谢要求而不断降解。因此,数百万年的适应能力使许多微生物能够分解天然存在的聚合物。

      然而,对于在过去100年中发明的许多新聚合物,它们进入环境后,生物降解机制尚未得到发展。影响聚合物生物降解的关键因素包括:共聚物组成和环境因素(pH、温度和水含量)。所以:即使产品是由生物塑料制成的,也不一定意味着它会完全分解。例如:进入垃圾填埋场的塑料,低含氧量会阻止其完全降解。

      简而言之,当今的环境压力促使人们越来越多地采用可持续替代产品来解决日益增长的塑料问题。虽然市场上存在许多可降解塑料产品,但其能真正称为可持续产品还有待检验。减少塑料影响不仅取决于回收,还取决于消费者的教育程度以及对如何制造和处置这些产品的认识。

 

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