可生物降解塑料何以无法生物降解

This biodegradable plastic bag had plenty of life left in it, even after three years. Lloyd Russell/University of Plymouth
This biodegradable plastic bag had plenty of life left in it, even after three years.Image: Lloyd Russell/University of Plymouth
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“可生物降解”塑料这一概念让人以为,这种材料会随着时间推移逐渐分解殆尽,从而降低对野生动物和环境的危害。塑料制造商经常作出这类宣称,然而近期研究发现,号称可生物降解的塑料袋在海中或埋入地下三年后仍完好无损。这些袋子几乎没有降解,甚至仍能装下超过两公斤的购物品。

这项研究的作者、普利茅斯大学的伊莫金·纳珀和理查德·汤普森,在三种不同的自然环境中测试了可堆肥、可生物降解、氧化降解型和传统聚乙烯塑料袋:埋在地下、置于户外暴露于空气和阳光中,以及浸入海中。在所有受测环境中,没有一种袋子能够完全分解。尤其是,可生物降解塑料袋在土壤和海水中几乎毫发无损。

这或许令人意外,但“可生物降解”塑料的实际表现尚未达到我们的预期。可生物降解塑料有不同类型,其可降解程度各异,而且通常需要特定条件才能降解。

塑料由称为聚合物的超长分子构成,每个分子都可能由数千个原子相连成链。分子的庞大尺寸赋予塑料众所周知的特性——坚固、强韧、耐用且柔韧。我们日常使用的许多塑料不容易与其他化学物质发生反应,因此十分耐用。但这种耐用性也使塑料一旦进入不该出现的地方——例如海洋——就会造成严重问题。

可降解——但程度有限

被定义为“可生物降解”的塑料由能够自然分解的分子构成,但其降解并没有规定具体时间;在某些条件下,可能需要许多年。

有些可生物降解塑料也被称为“可堆肥”塑料,这类塑料必须符合更严格的标准。例如聚乳酸(PLA),它被用于制作食品包装。通过欧洲标准 EN13432认证的可堆肥塑料,必须在工业堆肥条件下于12周内分解。

工业堆肥厂会提供适当比例的热量、水分、空气和微生物,从而高效堆肥处理食物及其他可堆肥废弃物。但堆肥需要60°C或更高温度,埋在地下或放在家用堆肥堆中都无法达到这一条件。

由可生物降解的淀粉-聚酯材料制成的塑料餐具。Image: Scott Bauer/USDA

关键在于,“可生物降解”和“可堆肥”这两个术语都不代表材料能在自然环境中快速分解。在这项研究中,可堆肥塑料袋暴露在空气中和置于海水中时会崩解,但埋在土壤中两年多后仍然存在。这些塑料通常并非为未经特殊处理即可降解而设计;因此,正如普利茅斯大学的研究所示,它们一旦作为垃圾泄漏到环境中,危害可能与化石燃料制成的普通塑料一样大。目前没有家用可堆肥塑料的国际标准,不过奥地利和比利时已制定国家标准。

研究测试的另一种可降解塑料是氧化降解型塑料。这些是传统塑料,但其中含有添加剂,经过适当的延迟后,能够使塑料与氧气发生反应并分解,从而加快原本需要数百年才会发生的降解反应。

但这类塑料也颇具争议,因为有证据表明,它们并未像制造商所称的那样完全生物降解,而是分解成可能长期留存于环境中的微塑料。因此,欧盟正采取措施限制使用这类塑料。

生物塑料的兴起

塑料在全球无处不在,这意味着若要摆脱对化石燃料的依赖,我们就需要转而使用生物来源的原料制造塑料。

有一些证据表明,与原油制塑相比,以植物为原料生产塑料对环境的负面影响较小。但正如生物燃料带来的情况,这也会产生新问题:占用原本可用于种植粮食作物的土地。随着生物塑料工业生产流程和更高效技术日益成熟,这种情况有望改善。食物废弃物等原料也可以加以利用。

海洋中的塑料数量很快就会超过鱼类。Image: MichaelisScientists,CC BY-SA

与传统塑料一样,生物塑料也必须妥善处理;可堆肥塑料的存在绝不能成为乱扔垃圾的借口。相反,可堆肥塑料可以纳入循环经济模式,将废弃物回收并转化为有用产品;也可以将可堆肥塑料和食物废弃物还田,作为土壤养分。

尽管存在更可持续的塑料替代品,但若缺乏大规模制造、收集和回收这些材料所需的基础设施,它们就无法成为可持续的解决方案。目前,如果混合处理,在用的不同类型可生物降解塑料和传统塑料可能会给现有回收系统带来问题。英国有46%的塑料包装得到回收,但现有回收系统无法处理的可堆肥或可生物降解塑料会被送往垃圾填埋场或焚烧处理。

可以确定的是,我们亟需解决方案。目前,全球约三分之一的塑料包装最终进入环境;如果没有重大改变,到2050年,海洋中的塑料重量将会超过鱼类的总重量。

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