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塑料是好东西,彻底改变了现代人的生活方式。但塑料不能降解,地球上越积越多的塑料垃圾又让人头疼不已。
多年来,科学家一直在想办法。国内的研究人员,也找到了室温降解塑料的方式。
这一研究具体是如何降解的?未来有大规模推广的可能吗?
姜雪峰的降解理论
有数据显示,全世界一年产生的塑料有6亿吨。各种塑料制品,基本上都暴露在自然环境中,由于不能自然分解,越积累越多,就从有用的东西变成了有害的东西。
塑料没有实现闭环,所以在人类社会乃至地球上,被使用过后就成了垃圾。
所谓的闭环,可简单理解为一种人类社会和自然环境里一种可循环的生态链。
比如说一颗萝卜,它被栽种下后慢慢生长出来,长成萝卜后被人食用,经过消化以粪便的形式排泄,最后又会回到自然界和土壤里。整个过程是循环的、可降解的。
塑料则不同,你去菜市场买了一堆菜,购物用的基本是塑料袋。你把这些塑料带回家里,等它完成任务后,又被你当垃圾扔了出来。
塑料袋在你手里没有降解,即便被垃圾回收后,它仍然没有降解,只是被丢弃、掩埋、焚烧,或者是用来做其他事了。
在整个链条里,塑料没有完成真正的分解,没有回到自然界。让塑料彻底降解,才能实现塑料生命周期的循环。
于是我国科学家研究出了为“光解”。所谓光解,是在常温和常规的环境里,利用光来降解塑料,使其结构重新分解,彻底回归自然界。
一项关键物质在海里
光解,肯定不是将塑料放在阳光下,它就能自己分解,在整个过程中,还需要一种催化剂来发挥关键作用。
而这种催化剂,就是铀酰离子,在海洋里有大量的分布。它参与塑料的分解过程,利用自然光这种能量来源,就能将塑料分解的毫无痕迹。
而这种铀酰离子,又来自于自然界的物质铀238。一听到的铀,人们会立刻想到放射性与核武器。
铀的种类很多,具有放射性的是铀235。铀238几乎没有放射性,这也就是说还是存在放射性的,只是很低。
同时又说明,如果未来该技术推广应用起来,塑料的降解,并不是普通人就能随随便便参与的。
因为铀这种物质,在地球上的分布很少且不均匀。目前科学界的研究是,在海水中含有大量的铀元素。
需要先提炼海水,才能提取出铀238作为催化剂。在姜雪峰看来,海水中的铀含量很多,再加上铀238放射性不高,不用担心储量和安全问题。
话虽如此,但想象一下,未来的光解塑料技术如果真的大规模推广开来,为了降解现有的塑料制品,各国肯定会拼命去提取铀238。
到那个时候,这项技术反倒不重要了,重要的是铀238这种关键性质的催化剂。现代人类为了石油可以发动战争,未来谁能保证各国不会为了争抢海水而爆发战争呢。
当然,这种猜测已经超出了科学的范畴。那么利用光再加上催化剂,塑料究竟是怎么分解的呢?
塑料可分解成原料
这就是这种光解技术神奇的地方,利用太阳光就能完成塑料降解。
在此前的实验中,科学家团队使用最常见的9种塑料,进行了降解。在常温和常规环境里降解后,塑料成功分解成了苯甲酸和对苯二甲酸等化工产品。
这些化工产品,正是塑料原来的形态。姜雪峰表示,利用这些东西,可以重新去制造塑料。
如此一来,塑料的利用就形成了一个完美闭环。原材料制成塑料制品,用完之后经过分解再变成原料,然后再制造塑料。周而复始,就能永远循环下去。
更重要的是,利用光解方式分解塑料,不用担心塑料制品的污染等问题。
大量的塑料制品,在变成垃圾后,色素、粘合剂、水渍以及其他污渍都混合在一起。传统的塑料处理方式,还得对塑料进行分拣和清洗,一定要去除掉污渍才能处理。
而光解塑料,则不用担心这些污渍和别的东西。塑料制品不用分拣和清洗,不用清除上面的色素或者是标签。
因为不管是什么成分,在光解下都能完成降解。这就意味着,未来的塑料处理不用再分拣,只要是塑料制品就能统一分解处理。
这降低了成本,亦提高了效率,大大推动了技术的实用性。甚至,不同类型的塑料,还能完全混合在一起进行降解。通过这种方式,塑料就变成能再利用的原料了。
一两天内就能分解塑料
现在的塑料制品,完全靠自然分解,需要几百年甚至更久的时间,而光解塑料,则可以在一两天内解决。
在研究中,团队找到了铀,用它来氧化硫,进而可以实现精准的调控。
铀在氧化过程中很环保而且很柔和,所以科学家就进一步想到,要是用硫来氧化塑料,切断塑料内部分子的化学键,就能实现对塑料的精准降解了。
有了这个思路,他们就开始用铀来做进行研究和论证。果然,塑料在可控的状态下,被氧化和分解掉了。整个过程确实很快,用一两天的时间,就能把塑料制品降解成原料。
另一项国外的研究
不光国内的科学家在研究塑料降解,国外的科学家同样在研究。德克萨斯大学下属的一个实验室的研究,此前也取得过相关进展。
该实验室的科研人员,2022年在《自然》杂志上发表了一项研究,通过一种改造的酶来分解塑料,几天内就能将PET塑料制品降解。
目前地球上积累的塑料已经是海量,如果这些快速降解的方法,未来真能投入应用的话,那么这些塑料制品就再也不会被当成是垃圾了。
此外,科学家除了研究塑料如何降解外,也有科学家在研究,如何从制造塑料的源头,加入可降解的科技。
2021年,《自然》杂志发表了一项研究,加州大学的研究人员,发明了一种可生物降解的塑料。
研究人员发明的塑料制品,可以像生物物质那样进行分解。塑料降解后,还能作为肥料喂养土壤中的微生物。
而且,温度稍微高一些,就能将这些塑料分解。也就是说,未来的生物塑料如果被推广,个人自己就能分解塑料,还能使用这种塑料来积肥。
不管是塑料降解,还是寻找新方式制造塑料,科学家在本质上考虑的问题都一样。那就是,如何让塑料的价值循环起来,而不是使用过后就成了没用的垃圾。
把塑料变成原来的状态
塑料问题让整个世界头疼,但关键是要让塑料重新发挥其应有的价值。
塑料被制成各种产品的时候,自身是有价值和用处的,而一旦被抛弃,就是因为它的价值不复存在了。
只要重新让它的价值显现,并且形成一种价值循环,人们自然就不会在丢弃塑料了。
如果光解塑料的这项技术推广开来,所有塑料制品,又被分解成了原材料。到那个时候,每个人手里的塑料制品,就又变成宝贝了。
回收塑料制品,不用再像现在这样大力倡导,社会会根据塑料自身的价值,自然而然形成一门回收塑料的生意。
到那个时候,整个社会对塑料的利用,就形成了一种循环和闭环,谁都不会再担心塑料制品对环境带来的危害了。
们制造塑料,就是用各种小分子单体把塑料制成,让它们发挥应有的作用。
不能因为用完了它,就不去思考它该用什么样的方式回归。变成原来的状态,形成一种良性循环的局面,人类制造的塑料,就能和自然环境和谐相处。
结语:技术何时推广应用
对大众来说,更关心技术合适推广应用。但是每一项科学研究,都不一定会马上变成应用。
截止到目前,光解塑料的技术,是以成果的方式变成了论文发表了出来。何时真正的推广,还没有确切的消息。
不光国内是如此,上面提到的国外的两项研究,同样也还处在科研状态,并没有真正推广。
研究和应用之间,是不同的思路和推动方式。下一步如何把科研成果落到实处,就不仅仅是技术上的问题,还有其他层面的考虑了。
不过,目前的塑料污染问题已经迫在眉睫,越能早点推广新技术,越能缓解污染导致的多种问题。因此对于新技术,社会是非常期待的。
参考资料:
《室温降解塑料!华东师范大学教授用光“狙击”塑料围城》 澎湃新闻 2023年8月1日
《让PET塑料垃圾彻底“消失”,最快只需要一天》 第一财经杂志 2022年10月11日
《真正“可生物降解”塑料面世》 科技日报 2021年4月26日