可降解塑料產業不是塑料污染的解藥
作為解決塑料污染問題而誕生的可降解材料近些年在全球范圍內逐漸流行了起來,整個產業的發展較快。北美洲和歐洲是可降解技術水平較高的地區,而亞洲是可降解材料市場規模最大的地區。根據歐洲生物塑料協會的數據,2020年全球生物可降解塑料的產能為122.7萬噸,其中亞洲的產能占全球的46%,同時預計生物可降解塑料的產能在2025年將增長到180萬噸。根據A GREENER FUTURE的推測,全球每年要產生大約3億噸的塑料垃圾,可降解材料的覆蓋率不到1%。使用可降解材料替代傳統塑料是一個美好的愿景,但是可降解材料真的是塑料污染的解藥嗎?
當然不是。
可降解材料是被大家神話的材料,其真實的性能和對環境的影響與人們理想中的樣子大相徑庭。2019年6月,歐盟頒布了對氧化降解塑料的禁令。氧化降解塑料是一種將生物材料與PE融合的合成材料,發明者希望用生物材料幫助塑料制品降解,是出現較早的可降解材料。后來,人們通過研究發現,這種氧化降解塑料最終不會完全降解,而是變成很多塑料碎片,因此這種可降解材料不但沒有解決環境污染問題,反而讓塑料垃圾的回收變得更加困難。
當下主流認同的可降解材料是生物可降解材料,主要分為兩類:生物塑料和生物可降解塑料,代表材料分別是PLA和PBAT。生物塑料是指用植物纖維或提取物為原料合成的材料,而生物可降解塑料的制備和傳統PE塑料類似,主要以化石燃料為原料,只不過具有可降解的特性。以當前的技術水平來看,這兩類生物可降解材料都不是解決塑料污染問題的理想材料。下面將提供生物可降解材料的7個主要問題供大家思考:
降解條件苛刻。對于生物可降解材料,多數人可能會認為其丟棄后就會像水果一樣很快消失得無影無蹤。事實并不是這樣,很多生物可降解材料必須在陽光和高溫的作用下才能發生降解反應。根據Eradicate Plastic的創始人David McGregor的研究,生物可降解塑料的結構使之難以在水中漂浮,并且在50攝氏度以上的高溫下才會開始分解。也就意味著,除了特殊的工業處理手段外,一般的陸地環境和海洋環境都不能使這種材料分解。除此之外,一般這種材料的降解還需要一定的光照,使填埋也很難成為合適的處理方式。
農藥殘留多。農用薄膜和地膜也是生物可降解材料的主要應用領域,我國的用量很大。當為農作物噴灑農藥時,薄膜會根據材料的吸附率沾上一部分農藥。為此,由荷蘭瓦赫寧恩大學和哥倫比亞喀他赫納大學組成的團隊進行了相關的研究實驗。他們發現,傳統的LDPE和PAC薄膜對農藥的平均吸附率為23%,而生物可降解薄膜對農藥的平均吸附率高達50%。除此之外,農藥中的活性物質在薄膜上更難分解,分解速率比在自然狀態下要低30%。也就是說,生物可降解薄膜會夾帶更多的農藥殘留物質,如果使用自然降解的方式,這些農藥殘留物會污染幫助分解的微生物,進而污染土壤的有機結構。
農業成本高。原料100%來自于植物的生物塑料主要消耗玉米等農作物中的糖類物質。因此生產如PLA之類的生物塑料會產生一種機會成本——糧食的供應量降低。耶魯大學環境學院的研究發現,用來生產生物塑料的糖類物質通常來自噴灑了農藥和除草劑的轉基因農作物,而這類農作物的種植會侵占用來應對全球人口增長的農業土地,這與當初生物質燃料在推廣時面對的問題一樣。生物塑料和生物質燃料的應用都會增加農業對土地的需求。以玉米為例,根據Eradicate Plastic的測算,生產1千克的聚乳酸(PLA等生物塑料的主要原料)大概需要消耗2.65千克的玉米。2020年全球生物塑料的產能約為48萬噸,需要消耗127.2萬噸玉米,其中亞洲需要消耗58.5萬噸玉米。按照全球每年大約2.7億噸塑料的產量來估算,如果全部替換成生物塑料大約需要消耗7.15億噸的玉米。以此類推,其他類別的可降解材料即使不消耗玉米,也會消耗其他農作物,像PBAT還會消耗石油,因此用可降解材料完全替代傳統塑料是不切實際的。
綜合成本高。以現在的技術水平,生產PLA的成本已經較為廉價,但是由于PLA所引發的農業成本等問題存在,在此不以之為例。PHA是一種優于PLA的生物塑料,在擁有PLA的所有性質外,PHA的生產不會消耗農作物,而是使用藻類。由于技術的限制,目前生產PHA的價格比較昂貴,并且在短時間內都不能通過量產來降低成本。PBAT的生產通過多種化學物質合成,這些化學物質普遍來自石油,導致PBAT的生產成本長時間維持較高水平。除此之外,諸如PLA、PHA之類的生物塑料的質量普遍較差,由于其結構主要按照方便降解而設計,導致難以反復使用。這樣的話,既會增加商家的運輸成本,又會增加消費者的使用成本。
微塑料問題。微塑料是指直徑小于5毫米的塑料顆粒。在2016年召開的第二屆聯合國環境大會上, 微塑料污染被列入環境與生態科學研究領域的第二大科學問題。全球海水中微塑料的平均濃度在0.01-10個每立方米,大氣中的微塑料的大小在200-700 微米左右。微塑料可以通過河流、污水、農業設施、肥料、大氣沉降等方式污染農田、林地等土壤,并在其中長期存在,造成土壤質量下降,導致農作物的產量下降。如果塑料不能完全降解,將會以微塑料的形式存在。塑料不能完全降解的情況有兩種。第一種是生物質與PE混合的氧化降解塑料。這種可降解塑料的質量要高于生物可降解塑料,所以會被用來冒充生物可降解塑料。這種塑料降解時,生物質原料會消失,PE原料會以微塑料的形式存在。第二種是由于降解條件的限制,生物可降解塑料短時間內不能完全分解,只能先以微塑料的形式繼續存在一段時間。
加劇溫室效應。耶魯大學環境學院的研究表示,大多數的生物塑料最后都會通過掩埋來處理。生物塑料的降解需要氧氣,無氧條件下的生物塑料很難降解。在地下缺少足夠氧氣的環境中,生物塑料不僅可以保存幾百年,還會由于生物質與微生物的作用釋放甲烷氣體,從而加劇溫室效應。
處理方式無差異。由于生物降解材料需要獨特的工業處理方式才能進行有效降解,一些地方會為了節約預算和省事而將生物降解材料混同普通塑料一并處理,比如海南省一直以來就對生物可降解塑料垃圾實施焚燒處理。其實很多人對于生物可降解塑料存在一定的誤解,認為生物可降解塑料可以避免垃圾回收時不慎流出,從而污染環境的情況發生,因此在處理方式上沒有進行差異化對待。這種想法是錯誤。首先,如果生物可降解塑料垃圾不慎流落到自然環境中,很難自我降解。不能降解的可降解塑料會對環境造成和傳統PE塑料一樣的污染程度。其次,工業堆肥的處理方式可以將大部分生物可降解塑料進行無害化處理,而焚燒會額外造成對大氣的污染。因此,如果沒有將生物可降解材料進行單獨處理的打算,應用生物可降解材料是沒有必要的。
綜上所述,雖然目前可降解材料產業在全球范圍內發展得如火如荼,但是經過一定的研究分析后,還是要為其澆上一盆冷水。在每年3億噸的塑料產量面前,可降解材料的應用真的是杯水車薪,用可降解材料完全替代傳統塑料的想法也是不切實際的。目前歐盟地區和依云、圣培露、可口可樂等企業紛紛將循環利用塑料制品作為當前解決塑料污染問題的方式,意在降低塑料制品在市場上的流通增量。未來塑料污染問題的解決可能會以生產者責任制為基礎,通過政府的引導和居民的配合共同來完成。雖然可降解材料產業可能不是塑料污染問題的解藥,但是也希望其發展不會只是曇花一現。
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