是什么“黑科技”,让塑料垃圾转化为新型包装材料?

2022年12月29日13:54:05 科学 1802

你能想象一个没有塑料的世界吗?


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ΔPET塑料瓶回收分拣


人类的衣食住行早已与塑料牢牢绑定,不可分割,我们身上穿着的衣服面料含有塑料纤维,我们买的零食包装袋由塑料制成,出行必备的公交地铁卡也是塑料材质,家里普普通通的冰箱更是采用了五种不同种类的塑料


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Δ伪装成薯片包装袋的《鲍勃·迪伦诗歌集》


塑料诞生之初,是备受瞩目的化学界明星,价格低廉、用途多样、使用方便……我们必须承认,有了塑料,人们的生活更便捷美好。

然而来到21世纪,塑料受到的待遇却天翻地覆,先是被《卫报》评为20世纪最糟糕的发明,是破坏环境的万恶之源,紧接着各国陆续颁布禁塑令,塑料似乎一夜之间就变成臭名昭著的白色杀手。


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Δ艺术家将海洋垃圾拍摄成艺术品


那么,塑料是如何一步步走向“失宠”的呢?现在就跟着未来君一起探索塑料的前世今生吧!



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塑料是谁发明的?



你知道吗?塑料最开始被设计出来是为了减少对稀有动物的捕杀。

14世纪初,欧洲贵族间开始流行起台球运动,最初的台球由温润细腻的象牙制成,一根象牙大约只能制作5个台球,价格十分昂贵。

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Δ欧洲贵族之间流行的台球运动


到19世纪后期,台球从贵族消遣变成了一项大众娱乐,但因为获取象牙的成本过高,过度狩猎又导致了非洲象数量急剧下降,为了降低生产成本,一家台球公司便发出公告:谁能够发明出一种代替象牙的材料,就可以获得一万美元的赏金。

美国人约翰·海厄特(JohnHyatt)接下了这个挑战,海厄特是一名印刷工人,也是业余的化学爱好者,他花了5年的时间在前人实验的基础上进行改良,发明了赛璐珞,这是世界上第一种工业合成塑料。

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Δ赛璐珞制成的台球


随后在海厄特的发明基础上,越来越多的塑料制品被创造出来,化学家里奥·贝克兰(Leo Baekeland)研究了一种可以替代虫胶的绝缘材料,并研制了胶木,这是一种完全合成的塑料,可以承受极高的温度而不熔化。这种廉价、轻便的材料很快被应用在了战备、家具、汽车等领域里,从此塑料在我们生活中无处不见。

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Δ化学家 里奥·贝克兰(Leo Baekeland)



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为什么要回收塑料?



虽然塑料被创造出来的初衷是为了环保,为了减少人类对稀有动物的捕杀,然而现在塑料制品对生态环境的影响已经与原初目标背道而驰了。

从1950年起,全球累计生产了超过83亿吨塑料,其中70%的塑料已经被废弃并且残留在自然界中。

被丢弃在自然界中的塑料需要几十上百年的时间才能自然降解,其中PE和PP塑料需要600年才能够被完全降解,这些塑料在未来将长时间侵占土地,影响农作物和牲畜,同时造成严重的白色污染

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Δ一次性塑料制品自然降解所需要的时间


塑料不仅会危害我们的土地,大量的塑料废物也在流入海洋,根据统计,每年有约3%(2019年约为1100万吨)的塑料垃圾进入海洋,目前整个海底有约1400万吨的微塑料,严重影响到海洋生物的安全和健康。


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Δ海洋中的塑料


塑料废物在燃烧后还会产生大量有毒气体,造成严重的大气污染。尤其是在当前全球推动碳中和的背景下,大规模塑料新料的生产亦会产生高额碳排放并污染环境。塑料高污染、高排放的背后带给人类的是巨大的环境威胁。

塑料污染问题已成为仅次于气候变化的全球第二大环境焦点问题,解决塑料污染已经迫在眉睫,这一次,人类将交出怎样的答卷?



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如何回收塑料?



解决塑料污染的第一步,就是先将塑料制品回收回来。

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Δ工人在资源回收中心处理分拣可回收塑料


据统计,2019年全球塑料回收率在9%左右,中国回收了1890万吨,表观回收率30%欧盟回收了946万吨,回收率32.51%;美国回收了280万吨,回收率8.65%;日本回收了185.7万吨,回收率21.84%。

回收后的塑料并不代表可以一次性处理完全,因为塑料的种类实在是太多了,足足有七个大类,而每一类的化学结构都不尽相同,这也意味着对于每一种塑料的解决方案都需要“因料而制”

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Δ塑料的不同种类


例如塑料瓶瓶身的塑料纸是PVC材质,它在180℃时会分解,而瓶身PET材质则需要265℃的高温才能重新塑形,如果将两种材料一起燃烧处理,PVC会产生HCl(氯化氢)碱性物质,这些物质具有腐蚀作用,不仅会腐蚀垃圾焚烧炉,还可能产生气态的二恶英这种致癌物,让相对环保的PET材质也失去了使用价值。

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Δ塑料瓶身的不同塑料种类


因此回收后的塑料在回收中心就要进行分拣、分类,再针对不同的塑料材质进行针对性的处理。



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如何处理塑料?



目前全球对于塑料固体废弃物主要通过以下三种方式处理:填埋、焚烧、回收再利用

其中回收再利用因为对环境更加友好,是现在科学家们的主攻领域。目前国内主要采用的材料回收处理方式包括复合再生、合成新材料、建筑应用、制取化学原料单体、制作人造沙等。

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Δ回收中的塑料薄片


复合再生是指将废弃的塑料制品经一系列复杂的处理后再重塑为塑料制品。拿塑料瓶举例,收集→粉碎→清洗→脱水→高温熔融→切成一个个圆柱形的PET颗粒→制成全新的塑料制品,这一系列的操作,就让塑料有了新的生命,避免了被遗弃在自然环境中久久无法降解的危害。

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Δ塑料瓶的处理过程


在合成新材料方面,则对技术提出了更高的要求,匈牙利科学家经过10年的努力,终于研究出如何将化工塑料垃圾转化为工业原料并进行再利用的新技术;中科院广州化学研究所则在国家"八五"攻关课题下攻克了利用废弃塑料中的聚苯乙烯,经化学改性制成混凝土用的高效减水剂、泵送剂和防水剂的方法……

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Δ塑料混凝土


科学家们前赴后继地投入到塑料的回收利用领域,只为找到塑料污染的最佳解决路径,塑料回收这条路注定很难,但是再难也要走下去。


“塑料污染是人类面临的共同挑战,任何国家都不可能独善其身。”中国物资再生协会再生塑料分会秘书长王永刚这样说。

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Δ由墨西哥艺术家Jorge Gamboa参与创作的《国家地理》6月刊封面


面对急剧恶化的塑料污染问题,我们需要树立人类命运共同体意识,只有提高自己的环保意识,不乱丢塑料垃圾,将可回收的塑料废弃物交给专门回收人员,助力塑料废弃物的再生循环利用,绿色消费的理念“薪火相传”,才能创造出一个更加“纯净”的世界。



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联想的环保答卷



早在 2019 年,联想就启动了趋海塑料回收再利用方面的研究,并于 2021 年 11 月推出了首批含趋海塑料的笔记本电脑及包装。如今,小伙伴们打开联想的包装,就能看到这个小海豚的标志,它的出现就意味着这是一个用上了海洋回收塑料做的OBP- LDPE包装

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Δ联想的LDPE包装


OBP- LDPE包装是联想与合作伙伴共同开发的全球首个基于海洋回收塑料(OBP)的绿色包装材料。通过创新的材料改性技术、配方和发泡工艺,实现高比例30%的OBP添加,并在业界首次将OBP应用于包材,保持了材料基本性能与普通材料相同,在实现环保的同时保证了产品质量。

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ΔOBP海洋塑料认证


你别看这包装膜薄薄一层,它在出厂之前也必须经过严格的检测,分别是外观颜色、力学性能、环境物质。确保整个生产过程中不能制造新污染,要注意原填料和助剂的有毒有害成分控制,必须符合欧盟的REACH法规RoHS指令,同时还要保证包装的牢固性,其中的制造难度不小,而联想不仅攻克了这项技术,甚至还拿下了一项专利

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Δ联想的专利技术


目前,联想OBP材料的年用量大约在60吨,这意味着联想每年从海洋中回收了4百万个超市购物袋,降低了80吨包材的碳排放。

包装上的这只小海豚,就是你和联想一起,为保护海洋和建设可持续发展的见证。

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Δ联想的OBP材料标志

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