是什麼「黑科技」,讓塑料垃圾轉化為新型包裝材料?

2022年12月29日13:54:05 科學 1802

你能想像一個沒有塑料的世界嗎?


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ΔPET塑料瓶回收分揀


人類的衣食住行早已與塑料牢牢綁定,不可分割,我們身上穿着的衣服面料含有塑料纖維,我們買的零食包裝袋由塑料製成,出行必備的公交地鐵卡也是塑料材質,家裡普普通通的冰箱更是採用了五種不同種類的塑料


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Δ偽裝成薯片包裝袋的《鮑勃·迪倫詩歌集》


塑料誕生之初,是備受矚目的化學界明星,價格低廉、用途多樣、使用方便……我們必須承認,有了塑料,人們的生活更便捷美好。

然而來到21世紀,塑料受到的待遇卻天翻地覆,先是被《衛報》評為20世紀最糟糕的發明,是破壞環境的萬惡之源,緊接着各國陸續頒佈禁塑令,塑料似乎一夜之間就變成臭名昭著的白色殺手。


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Δ藝術家將海洋垃圾拍攝成藝術品


那麼,塑料是如何一步步走向「失寵」的呢?現在就跟着未來君一起探索塑料的前世今生吧!



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塑料是誰發明的?



你知道嗎?塑料最開始被設計出來是為了減少對稀有動物的捕殺。

14世紀初,歐洲貴族間開始流行起桌球運動,最初的桌球由溫潤細膩的象牙製成,一根象牙大約只能製作5個桌球,價格十分昂貴。

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Δ歐洲貴族之間流行的桌球運動


到19世紀後期,桌球從貴族消遣變成了一項大眾娛樂,但因為獲取象牙的成本過高,過度狩獵又導致了非洲象數量急劇下降,為了降低生產成本,一家桌球公司便發出公告:誰能夠發明出一種代替象牙的材料,就可以獲得一萬美元的賞金。

美國人約翰·海厄特(JohnHyatt)接下了這個挑戰,海厄特是一名印刷工人,也是業餘的化學愛好者,他花了5年的時間在前人實驗的基礎上進行改良,發明了賽璐珞,這是世界上第一種工業合成塑料。

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Δ賽璐珞製成的桌球


隨後在海厄特的發明基礎上,越來越多的塑料製品被創造出來,化學家裡奧·貝克蘭(Leo Baekeland)研究了一種可以替代蟲膠的絕緣材料,並研製了膠木,這是一種完全合成的塑料,可以承受極高的溫度而不熔化。這種廉價、輕便的材料很快被應用在了戰備、傢具、汽車等領域裏,從此塑料在我們生活中無處不見。

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Δ化學家 里奧·貝克蘭(Leo Baekeland)



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為什麼要回收塑料?



雖然塑料被創造出來的初衷是為了環保,為了減少人類對稀有動物的捕殺,然而現在塑料製品對生態環境的影響已經與原初目標背道而馳了。

從1950年起,全球累計生產了超過83億噸塑料,其中70%的塑料已經被廢棄並且殘留在自然界中。

被丟棄在自然界中的塑料需要幾十上百年的時間才能自然降解,其中PE和PP塑料需要600年才能夠被完全降解,這些塑料在未來將長時間侵佔土地,影響農作物和牲畜,同時造成嚴重的白色污染

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Δ一次性塑料製品自然降解所需要的時間


塑料不僅會危害我們的土地,大量的塑料廢物也在流入海洋,根據統計,每年有約3%(2019年約為1100萬噸)的塑料垃圾進入海洋,目前整個海底有約1400萬噸的微塑料,嚴重影響到海洋生物的安全和健康。


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Δ海洋中的塑料


塑料廢物在燃燒後還會產生大量有毒氣體,造成嚴重的大氣污染。尤其是在當前全球推動碳中和的背景下,大規模塑料新料的生產亦會產生高額碳排放並污染環境。塑料高污染、高排放的背後帶給人類的是巨大的環境威脅。

塑料污染問題已成為僅次於氣候變化的全球第二大環境焦點問題,解決塑料污染已經迫在眉睫,這一次,人類將交出怎樣的答卷?



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如何回收塑料?



解決塑料污染的第一步,就是先將塑料製品回收回來。

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Δ工人在資源回收中心處理分揀可回收塑料


據統計,2019年全球塑料回收率在9%左右,中國回收了1890萬噸,表觀回收率30%歐盟回收了946萬噸,回收率32.51%;美國回收了280萬噸,回收率8.65%;日本回收了185.7萬噸,回收率21.84%。

回收後的塑料並不代表可以一次性處理完全,因為塑料的種類實在是太多了,足足有七個大類,而每一類的化學結構都不盡相同,這也意味着對於每一種塑料的解決方案都需要「因料而制」

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Δ塑料的不同種類


例如塑料瓶瓶身的塑料紙是PVC材質,它在180℃時會分解,而瓶身PET材質則需要265℃的高溫才能重新塑形,如果將兩種材料一起燃燒處理,PVC會產生HCl(氯化氫)鹼性物質,這些物質具有腐蝕作用,不僅會腐蝕垃圾焚燒爐,還可能產生氣態的二惡英這種致癌物,讓相對環保的PET材質也失去了使用價值。

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Δ塑料瓶身的不同塑料種類


因此回收後的塑料在回收中心就要進行分揀、分類,再針對不同的塑料材質進行針對性的處理。



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如何處理塑料?



目前全球對於塑料固體廢棄物主要通過以下三種方式處理:填埋、焚燒、回收再利用

其中回收再利用因為對環境更加友好,是現在科學家們的主攻領域。目前國內主要採用的材料回收處理方式包括複合再生、合成新材料、建築應用、製取化學原料單體、製作人造沙等。

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Δ回收中的塑料薄片


複合再生是指將廢棄的塑料製品經一系列複雜的處理後再重塑為塑料製品。拿塑料瓶舉例,收集→粉碎→清洗→脫水→高溫熔融→切成一個個圓柱形的PET顆粒→製成全新的塑料製品,這一系列的操作,就讓塑料有了新的生命,避免了被遺棄在自然環境中久久無法降解的危害。

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Δ塑料瓶的處理過程


在合成新材料方面,則對技術提出了更高的要求,匈牙利科學家經過10年的努力,終於研究出如何將化工塑料垃圾轉化為工業原料並進行再利用的新技術;中科院廣州化學研究所則在國家"八五"攻關課題下攻克了利用廢棄塑料中的聚苯乙烯,經化學改性製成混凝土用的高效減水劑、泵送劑和防水劑的方法……

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Δ塑料混凝土


科學家們前赴後繼地投入到塑料的回收利用領域,只為找到塑料污染的最佳解決路徑,塑料回收這條路註定很難,但是再難也要走下去。


「塑料污染是人類面臨的共同挑戰,任何國家都不可能獨善其身。」中國物資再生協會再生塑料分會秘書長王永剛這樣說。

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Δ由墨西哥藝術家Jorge Gamboa參與創作的《國家地理》6月刊封面


面對急劇惡化的塑料污染問題,我們需要樹立人類命運共同體意識,只有提高自己的環保意識,不亂丟塑料垃圾,將可回收的塑料廢棄物交給專門回收人員,助力塑料廢棄物的再生循環利用,綠色消費的理念「薪火相傳」,才能創造出一個更加「純凈」的世界。



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聯想的環保答卷



早在 2019 年,聯想就啟動了趨海塑料回收再利用方面的研究,並於 2021 年 11 月推出了首批含趨海塑料的筆記本電腦及包裝。如今,小夥伴們打開聯想的包裝,就能看到這個小海豚的標誌,它的出現就意味着這是一個用上了海洋回收塑料做的OBP- LDPE包裝

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Δ聯想的LDPE包裝


OBP- LDPE包裝是聯想與合作夥伴共同開發的全球首個基於海洋回收塑料(OBP)的綠色包裝材料。通過創新的材料改性技術、配方和發泡工藝,實現高比例30%的OBP添加,並在業界首次將OBP應用於包材,保持了材料基本性能與普通材料相同,在實現環保的同時保證了產品質量。

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ΔOBP海洋塑料認證


你別看這包裝膜薄薄一層,它在出廠之前也必須經過嚴格的檢測,分別是外觀顏色、力學性能、環境物質。確保整個生產過程中不能製造新污染,要注意原填料和助劑的有毒有害成分控制,必須符合歐盟的REACH法規RoHS指令,同時還要保證包裝的牢固性,其中的製造難度不小,而聯想不僅攻克了這項技術,甚至還拿下了一項專利

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Δ聯想的專利技術


目前,聯想OBP材料的年用量大約在60噸,這意味着聯想每年從海洋中回收了4百萬個超市購物袋,降低了80噸包材的碳排放。

包裝上的這隻小海豚,就是你和聯想一起,為保護海洋和建設可持續發展的見證。

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Δ聯想的OBP材料標誌

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