1907年,电木(Bakelite)研制成功,它是首种大规模生产、用作电绝缘体的塑料,由此引发了我们对合成聚合物的依赖。电木坚固耐用、耐热,并可被重塑为多种形状。这些特性促成了一系列具有成本效益的合成聚合物的开发,使技术、医学以及食品配送与储存领域取得了重大进展。
迄今为止,我们的塑料总产量已达到 83亿公吨。其中大部分仍存在于环境中。 每年,所产塑料中有91%未被回收。它最终流入垃圾填埋场和我们的海洋。2017年,平均每分钟有一辆自卸卡车的塑料垃圾被倾倒入海洋,预计这一数字在未来几年还将上升。
我们对塑料的依赖所造成的环境影响在全球范围内显而易见,并已引发严重的健康和环境问题。研究表明,全球范围内经检测的自来水样本中有83%受到塑料微粒污染。微塑料还可以在93%的瓶装水中被检出,同时存在于土壤中,甚至人体内。其他人造有机化合物,如全氟和多氟烷基物质(PFAS),也已在人体血液中。

2018年1月,欧盟签署了首个旨在推动塑料循环经济的战略。该战略将发布一份关于纳米塑料和微塑料污染的审查报告,时间为2018年底。类似战略也已由联合国和全球塑料协会提出,旨在通过有效的回收计划减少塑料废物;通过使用替代原料尝试使塑料生产摆脱对化石原料的依赖;以及通过审慎监管一次性塑料制品。
尽管人们日益意识到塑料废物的全球影响,但由于塑料具有极为宝贵的特性,我们对塑料的依赖不太可能改变。因此,近年来对可生物降解塑料的研究有所增加,许多公司纷纷宣传可堆肥或可降解的塑料产品。
遗憾的是,许多此类产品仅在特定环境中可降解。其降解过程还可能产生对环境构成同等重大威胁的废弃物,微塑料的影响便是明证。这或许表明,应当就何种产品可被归类或宣传为“可生物降解”出台政策性约束,因为消费者出于减少有害污染的愿望而乐于购买并支持这些产品,但其实际效果却微乎其微甚至毫无作用。
多种以生物原料制成的可降解塑料,即生物塑料,目前正在研发中。这些塑料源自木薯或海藻等原料,能够安全且完全地降解。类似的报道称,以可食用原料制成的餐具使人们对这类材料大规模生产的可行性产生疑问,尤其是在2018年联合国《全球粮食危机报告》估计有1.24亿人面临粮食不安全的情况下。
Newlight Technologies公司开发出了一种可替代这些材料的前景良好的方案,该公司利用被捕获的碳排放(称为AirCarbon)生产生物塑料。该方法利用碳基温室气体生成一种天然存在的生物聚合物,以生物替代品有效取代基于化石燃料的合成聚合物,同时在整体上实现温室气体减排的负碳过程。Newlight Technologies正致力于将其产品推向多个市场领域,这让人们看到希望:我们能够利用温室气体排放大规模生产可用材料。
尽管在研发可持续且可生物降解的材料以替代合成聚合物方面已取得进展,我们仍须追问: 面对我们生态系统中存在的数百万吨塑料废物,还能做些什么? 尽管人们普遍认识到回收的重要性,但目前的策略每年仅使所产塑料中的9%得到回收。
一项旨在改进现有回收方法的开创性研究由朴茨茅斯大学的John McGeehan教授、Gregg Beckman博士,以及美国能源部国家可再生能源实验室(NREL)共同主持。在研究一种能够降解聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的天然细菌酶(PETase)时(PET是最常用的塑料),他们偶然发现了该酶的一种基因工程衍生物,该衍生物能更高效地将PET作为食物来源进行分解。
McGeehan教授指出:“尽管改进幅度有限,但这一意料之外的发现表明,这些酶仍有进一步改良的空间,使我们更接近于解决日益庞大的废弃塑料堆积问题的回收方案。”这项开创性研究可能为后续设计能够降解塑料废物的基因改造酶的研究奠定基础。然而,大量含有此类酶的微生物可能产生的后果目前仍不得而知。
塑料废物的环境影响广泛存在,需要大规模计划来尽量减少其影响。针对这些问题制定策略令人鼓舞,但对于由此产生的创新成果(例如可降解(生物)塑料和基因工程改造的塑料降解酶),相关立法措施和政策却有所欠缺。这可能会阻碍这些技术发挥其潜力,或者可能导致其他不良降解产物进入环境。
应当考虑完善关于何为可生物降解及其宣传的标准。我们需要更深入地理解,为减轻我们对塑料依赖所造成的环境影响而做出的努力可能产生的连锁效应。这需要审慎设计政策,以确保欧盟委员会、联合国及全球塑料协会所制定战略的目标得到有效且安全的实现。





