世界上的塑料
到 2050 年，海洋中塑料垃圾的重量将超过鱼的重量总和！ 艾伦麦克阿瑟基金会和麦肯锡在 2016 年达沃斯世界经济论坛上发表的一份报告中包含了这样的警告。
正如我们在文件中看到的那样，2014 年海水中塑料吨数与鱼类吨数的比例为 2025 比 2050。 180 年将有三分之一，14 年将有更多的塑料垃圾……该报告基于对 58 多名专家的采访和对 90 多项其他研究的分析。 该报告的作者指出，只有 XNUMX% 的塑料包装被回收。 对于其他材料，回收率仍然更高，回收了 XNUMX% 的纸张和高达 XNUMX% 的钢铁。
1. 1950-2010年世界塑料产量
由于其易用性、多功能性和显而易见的特点，它已成为世界上最受欢迎的材料之一。 从 1950 年到 2000 年，它的使用量增加了近 1 倍（XNUMX），预计在未来 XNUMX 年内将翻一番。
2. 图瓦卢群岛的太平洋天堂图片
. 我们在瓶子、铝箔、窗框、衣服、咖啡机、汽车、电脑和笼子里发现它。 即使是足球草皮，也会在天然草叶之间隐藏合成纤维。 塑料袋和有时被动物意外吃掉的塑料袋被乱扔在路边和田野里 (2)。 通常，由于缺乏替代品，塑料废物会被燃烧，向大气中释放有毒烟雾。 塑料垃圾堵塞下水道，引发洪水。 它们防止植物的发芽和雨水的吸收。
3.乌龟吃塑料箔
最小的事情是最糟糕的
许多研究人员指出，最危险的塑料垃圾不是漂浮在海洋中的 PET 瓶或数十亿个坍塌的塑料袋。 最大的问题是我们没有真正注意到的物体。 这些是编织到我们衣服面料中的薄塑料纤维。 数十种方式，数百条道路，通过下水道，河流，甚至通过大气层，它们渗透到环境中，进入动物和人类的食物链。 这种污染的危害性达到 细胞结构和DNA水平！
不幸的是，据估计将大约 70 亿吨此类纤维加工成 150 亿件衣服的服装行业实际上并没有受到任何监管。 服装制造商不受塑料包装或上述PET瓶等严格的限制和控制。 很少有人说或写他们对世界塑料污染的贡献。 也没有严格和完善的程序来处理与有害纤维交织在一起的衣物。
一个相关且同样重要的问题是所谓的 微孔塑料，即尺寸小于 5 毫米的微小合成颗粒。 颗粒来自许多来源——在环境中分解的塑料，在塑料生产过程中，或在汽车轮胎运行过程中磨损的过程中。 由于清洁作用的支持，微塑料颗粒甚至可以在牙膏、沐浴露和去角质产品中找到。 随着污水，它们进入河流和海洋。 大多数传统的污水处理厂无法捕获它们。
令人震惊的废物消失
在 2010 年至 2011 年由名为 Malaspina 的海洋探险队进行的一项研究之后，出人意料地发现海洋中的塑料垃圾比想象的要少得多。 几个月。 科学家们指望着一种可以估计数百万吨海洋塑料数量的捕捞量。 与此同时，2014 年发表在《美国国家科学院院刊》上的一份研究报告谈到了……40。 语气。 科学家们发现， 99% 应该漂浮在海水中的塑料不见了！
4.塑料和动物
一切都很好？ 绝对不。 科学家推测，丢失的塑料已经进入了海洋食物链。 所以：垃圾被鱼类和其他海洋生物大量食用。 由于太阳和海浪的作用，这种情况发生在碎片化之后。 然后，微小的漂浮鱼块可能会与它们的食物——微小的海洋生物相混淆。 吃小块塑料和其他与塑料接触的后果尚不清楚，但可能效果不佳（4）。
根据发表在《科学》杂志上的保守估计，每年有超过 4,8 万吨塑料垃圾进入海洋。 但是，它可以达到12,7万吨。 计算后的科学家表示，如果他们估计的平均值约为 8 万吨，那么这一数量的碎片将覆盖 34 个曼哈顿大小的单层岛屿。
这些计算的主要作者是加州大学圣巴巴拉分校的科学家。 在他们的工作过程中，他们与美国联邦机构和其他大学合作。 一个有趣的事实是，根据这些估计，只有 6350 到 245 万。 成吨的塑料垃圾漂浮在海水表面。 其余的都在别处。 据科学家称，无论是在海底还是在海岸，当然还有动物有机体。
我们有更新、更可怕的数据。 去年年底，科学材料在线存储库 Plos One 发表了一篇由数百个科学中心的研究人员合作发表的论文，他们估计漂浮在世界海洋表面的塑料垃圾总量为 268 吨！ 他们的评估基于 940-24 年进行的 2007 次探险的数据。 在热带水域和地中海。
塑料垃圾的“大陆”（5）不是静态的。 基于模拟 海洋中水流的运动，科学家们能够确定它们不会聚集在一个地方 - 相反，它们会被远距离运输。 由于风对海洋表面的作用和地球的自转（通过所谓的科里奥利力），水涡在我们星球的五个最大物体中形成 - 即。 北太平洋和南太平洋、北大西洋和南大西洋以及印度洋，所有漂浮的塑料物体和垃圾都在那里逐渐堆积。 这种情况每年都在循环重复。
5. 不同大小海洋中塑料碎片的分布图。
熟悉这些“大陆”的迁移路线是使用专门设备（通常在气候研究中有用）进行长期模拟的结果。 已经研究了数百万塑料废物所遵循的路径。 建模显示，在数十万公里范围内建造的建筑物中，存在水流，将部分废物带入其最高浓度之外，并将其引导至东方。 当然，还有其他因素，如波浪和风的强度，在准备上述研究时没有考虑到，但肯定对塑料运输的速度和方向起着重要作用。
这些漂浮的垃圾“土地”也是各种病毒和细菌的极好载体，因此更容易传播。
如何清理“垃圾大陆”
可以手工收集。 塑料垃圾对一些人来说是一种诅咒，对另一些人来说是一种收入来源。 它们甚至由国际组织协调。 第三世界收藏家 在家中分离塑料. 他们用手或简单的机器工作。 塑料被切碎或切成小块并出售以进行进一步加工。 它们之间的中介，行政部门和公共组织是专门的组织。 这种合作为收藏家提供了稳定的收入。 同时，它也是一种从环境中清除塑料垃圾的方法。
但是，手动收集的效率相对较低。 因此，有更多雄心勃勃的活动的想法。 例如，作为 The Ocean Cleanup 项目的一部分，荷兰公司 Boyan Slat 提供 在海中安装浮动垃圾拦截器.
位于日本和韩国之间的对马岛附近的试点废物收集设施非常成功。 它不由任何外部能源提供动力。 它的使用基于对风、海流和波浪影响的知识。 漂浮的塑料碎屑被捕获在弧形或狭槽形状的陷阱 (6) 中，被进一步推入其积聚的区域，并且可以相对容易地清除。 既然该解决方案已经在较小的规模上进行了测试，则必须建造更大的装置，甚至长达一百公里。
6. 作为海洋清理项目的一部分，收集漂浮的塑料垃圾。
著名发明家和百万富翁詹姆斯戴森几年前开发了这个项目。 MV Reciklonили 伟大的驳船真空吸尘器他们的任务是清理海水中的垃圾，主要是塑料。 机器必须用网捕捉碎屑，然后用四个离心真空吸尘器将其吸走。 这个概念是吸力应该在水中进行，而不是危及鱼。 戴森是英国工业设备设计师，最著名的是无袋旋风真空吸尘器的发明者。
当你还有时间收集它时，如何处理这些垃圾？ 不乏想法。 例如，加拿大人 David Katz 建议创建一个塑料罐 ()。
废物在这里是一种货币。 它们可以用来兑换金钱、衣服、食物、移动充值或 3D 打印机。，这反过来又允许您使用再生塑料制造新的家居用品。 这个想法甚至在秘鲁首都利马得到了实施。 现在卡茨打算让海地当局对他感兴趣。
回收工作，但不是一切
术语“塑料”是指材料，其主要成分是合成的、天然的或改性的聚合物。 塑料既可以从纯聚合物中获得，也可以从通过添加各种赋形剂改性的聚合物中获得。 口语中的“塑料”一词还包括用于加工的半成品和成品，前提是它们由可归类为塑料的材料制成。
大约有二十种常见的塑料类型。 每一种都有多种选择，可帮助您为您的应用选择最佳材料。 有五个（或六个）组 散装塑料：聚乙烯（PE，包括高密度和低密度、HD和LD）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。 这个所谓的五六大 (7) 几乎涵盖了欧洲对所有塑料的需求的 75%，并且代表了送往市政垃圾填埋场的最大塑料组。
处置这些物质 在户外燃烧 专家和公众都不会接受它。 另一方面，环保焚化炉可用于此目的，可减少高达 90% 的废物。
垃圾填埋场的废物储存 它不像在户外燃烧那样有毒，但在大多数发达国家已不再被接受。 虽然“塑料耐用”这一说法并不正确，但与食品、纸张或金属废料相比，聚合物生物降解的时间要长得多。 足够长，例如在波兰 以目前人均每年约 70 公斤的塑料垃圾生产水平，以及最近才勉强超过 10% 的回收率计算，短短 30 年，国内垃圾堆将达到 XNUMX 万吨。.
化学环境、暴露 (UV) 以及材料的碎裂等因素都会影响塑料的缓慢分解。 许多回收技术 (8) 仅仅依靠极大地加速这些过程。 结果，我们从聚合物中获得更简单的颗粒，我们可以将其转化为其他材料，或者可以用作挤压原材料的更小颗粒，或者我们可以进入化学水平——用于生物质、水、各种类型气体、二氧化碳、甲烷、氮气。
8. 回收和塑料加工技术
处理热塑性废料的方法相对简单，因为它可以多次回收利用。 然而，在加工过程中，聚合物会发生部分降解，导致产品的机械性能下降。 为此，在加工过程中只添加了一定比例的回收材料，或者将废料加工成性能要求较低的产品，例如玩具。
处理用过的热塑性产品时，一个更大的问题是 排序的需要 就范围而言，这需要专业技能并从中去除杂质。 这并不总是有益的。 由交联聚合物制成的塑料原则上不可回收。
所有的有机材料都是易燃的，但也很难用这种方式将它们摧毁。 这种方法不适用于含硫、卤素和磷的材料，因为它们在燃烧时会向大气中释放大量有毒气体，这就是所谓的酸雨的原因。
首先，释放出有机氯芳香化合物，其毒性比氰化钾高许多倍，以及二恶烷形式的碳氢化合物氧化物 - C4H8O2 i 呋喃 - C4H4关于释放到大气中。 它们在环境中积累，但由于浓度低而难以检测。 与食物、空气和水一起吸收并在体内积累，会导致严重的疾病，降低人体免疫力，致癌并引起基因改变。
二恶英排放的主要来源是含氯废物的焚烧。 为了避免这些有害化合物的释放，装置配备了所谓的。 加力，在分钟。 1200℃。
废物以不同的方式回收
技术 废物回收 由塑料制成是一个多阶段的序列。 让我们从适当的沉积物收集开始，即塑料与垃圾的分离。 在加工厂，首先进行预分类，然后进行研磨和研磨，分离异物，然后按类型分类塑料，干燥并从回收的原材料中获得半成品。
并非总是可以按类型对收集的垃圾进行排序。 这就是为什么它们通过许多不同的方法进行分类，通常分为机械和化学。 机械方法包括： 手动隔离, 浮选或气动. 如果废物被污染，则以湿法进行这种分类。 化学方法包括 水解 – 聚合物的蒸汽分解（用于再生产聚酯、聚酰胺、聚氨酯和聚碳酸酯的原材料）或 低温热解, 例如 PET 瓶和旧轮胎都可以用它来处理。
在热解下，了解有机物质在完全缺氧或很少或没有氧气的环境中的热转化。 低温热解在 450-700°C 的温度下进行，并导致形成热解气体，其中包括水蒸气、氢气、甲烷、乙烷、一氧化碳和二氧化碳，以及硫化氢和氨、油、焦油、水和有机物、热解焦和重金属含量高的粉尘。 该装置不需要电源，因为它使用在再循环过程中产生的热解气体。
装置运行消耗高达 15% 的裂解气。 该工艺还产生高达 30% 的裂解液，类似于燃料油，可分为以下馏分：30% 的汽油、溶剂、50% 的燃料油和 20% 的燃料油。
其余从一吨废弃物中得到的二次原料是：高达50%的焦炭为固体废弃物，热值接近焦炭，可用作固体燃料，过滤用活性炭或粉状作油漆颜料和汽车轮胎热解过程中高达 5% 的金属（船尾废料）。
房屋、道路和燃料
所描述的回收方法是严肃的工业过程。 它们并非在所有情况下都可用。 丹麦工程专业的学生 Lisa Fuglsang Vestergaard（9 岁）在印度西孟加拉邦的乔伊戈帕尔普尔（Joygopalpur）逗留期间想出了一个不同寻常的想法——为什么不用散落的袋子和包裹来制造人们可以用来建造房屋的砖块呢？
9. 丽莎·福尔桑·韦斯特加德
这不仅仅是制作砖块，而是设计整个过程，以便参与项目的人真正受益。 按照她的计划，首先收集垃圾，必要时进行清洁。 然后用剪刀或刀将收集到的材料切成小块。 将粉碎的原材料放入模具中，然后放置在加热塑料的太阳能炉排上。 大约一个小时后，塑料会融化，冷却后，您可以将成品砖从模具中取出。
塑料砖 它们有两个孔，竹棍可以穿过这些孔，从而在不使用水泥或其他粘合剂的情况下形成稳定的墙壁。 然后这些塑料墙可以用传统方式抹灰，例如，用一层粘土保护它们免受阳光照射。 由塑料砖制成的房屋还具有与粘土砖不同的优点，例如，它们可以抵抗季风雨，这意味着它们变得更加耐用。
值得记住的是，印度也使用塑料垃圾。 道路建设. 根据 2015 年 XNUMX 月的印度政府法规，该国所有道路开发商都必须使用塑料废物和沥青混合物。 这应该有助于解决日益严重的塑料回收问题。 这项技术是由教授开发的。 马杜赖工程学院的 Rajagopalana Vasudevan。
整个过程非常简单。 废物首先使用特殊机器粉碎至一定尺寸。 然后将它们添加到适当制备的骨料中。 回填的垃圾与热沥青混合。 道路铺设的温度为 110 至 120°C。
使用废塑料进行道路建设有很多好处。 该工艺简单，不需要新设备。 每公斤石头，使用50克沥青。 其中十分之一可能是塑料垃圾，从而减少了沥青的使用量。 塑料废料还可以改善表面质量。
巴斯克大学的工程师 Martin Olazar 建立了一条有趣且可能很有前景的工艺线，用于将废物加工成碳氢化合物燃料。 发明人描述的植物 矿山炼油厂，基于用于发动机的生物燃料原料的热解。
Olazar 建立了两种类型的生产线。 第一个处理生物质。 第二个，更有趣的是，用于将塑料废物回收成可用于例如轮胎生产的材料。 废物在反应器中在 500°C 的相对低温下进行快速热解过程，这有助于节约能源。
尽管回收技术有了新的想法和进步，但在全球每年产生的 300 亿吨塑料垃圾中，只有一小部分被它覆盖。
根据艾伦麦克阿瑟基金会的一项研究，只有 15% 的包装被送到容器中，只有 5% 被回收。 近三分之一的塑料会污染环境，它们会在环境中保留数十年，有时甚至数百年。
让垃圾自己融化
塑料垃圾的回收利用是方向之一。 这很重要，因为我们已经生产了很多这种垃圾，而且有相当一部分行业仍然供应大量使用五大吨级塑料材料的产品。 然而 随着时间的推移，基于淀粉、聚乳酸或……丝等衍生物的新一代材料可生物降解塑料的经济重要性可能会增加.
10. d2w 可生物降解的狗砂袋。
这些材料的生产仍然相对昂贵，创新解决方案通常就是这种情况。 然而，整个法案不容忽视，因为它们不包括与回收和处置相关的成本。
可生物降解塑料领域最有趣的想法之一是由聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯制成，这似乎是一种基于在生产中使用各种添加剂的技术，众所周知 d2w （10）或 冷杉.
几年来，包括波兰在内的更为人所知的是英国公司 Symphony Environmental 的 d2w 产品。 它是一种用于生产软质和半硬质塑料的添加剂，我们需要从中快速、环保地自我降解。 专业上叫d2w操作 塑料的氧降解. 该过程涉及将材料分解成水、二氧化碳、生物质和微量元素，没有其他残留物，也没有甲烷排放。
通用名称 d2w 是指在制造过程中添加的一系列化学品，作为聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯的添加剂。 所谓的 d2w 助降解剂，由于任何促进分解的选定因素（例如温度）的影响，它支持并加速分解的自然过程， 阳光、压力、机械损伤或简单拉伸。
当碳-碳键断裂时，会发生由碳和氢原子组成的聚乙烯的化学降解，这反过来又会降低分子量并导致链强度和耐久性的损失。 多亏了 d2w，材料降解过程缩短到了 XNUMX 天。 休息时间 - 这很重要，例如在包装技术中 - 可以在材料生产过程中通过适当控制添加剂的含量和类型来规划。 一旦开始，降解过程将一直持续到产品完全降解，无论是在地下深处、水下还是室外。
已经进行了研究以确认从 d2w 自我解体是安全的。 含有 d2w 的塑料已经在欧洲实验室进行了测试。 Smithers/RAPRA 实验室已经测试了 d2w 与食品接触的适用性，并已被英国主要食品零售商使用了数年。 该添加剂无毒害作用，对土壤安全。
当然，d2w 等解决方案不会很快取代之前描述的回收，而是可能会逐渐进入回收过程。 最终，可以将一种助降解剂添加到这些过程产生的原材料中，我们得到一种可氧生物降解的材料。
下一步是塑料，无需任何工业过程即可分解。 例如，制造超薄电子电路的那些，在人体内发挥作用后会溶解。，于去年 XNUMX 月首次提出。
发明 熔化电子电路 是对所谓的稍纵即逝的更大研究的一部分 - 或者，如果你愿意，“暂时的” - 电子产品（）和完成任务后将消失的材料。 科学家们已经开发出一种从极薄层构建芯片的方法，称为 纳米膜. 它们会在几天或几周内溶解。 这个过程的持续时间由覆盖系统的丝层的特性决定。 研究人员有能力控制这些属性，即通过选择适当的层参数，他们决定它将对系统提供永久保护多长时间。
正如 BBC 教授所解释的那样。 美国塔夫茨大学的 Fiorenzo Omenetto 表示：“可溶性电子器件与传统电路一样可靠地工作，在设计者指定的时间融化到它们所处环境中的目的地。 可能是几天或几年。”
根据教授。 伊利诺伊大学的约翰·罗杰斯 (John Rogers) 发现受控溶出材料的可能性和应用尚未到来。 也许本发明在环境废物处理领域最有趣的前景。
细菌会有帮助吗？
可溶性塑料是未来的趋势之一，意味着向全新材料的转变。 其次，寻找快速分解环境中已经存在的对环境有害的物质的方法，如果它们从那里消失就很好了。
最近， 京都工业大学分析了数百个塑料瓶的降解情况。 在研究过程中，发现有一种细菌可以分解塑料。 他们叫她 . 这一发现在著名的《科学》杂志上有所描述。
这种创造使用两种酶来去除 PET 聚合物。 一个触发化学反应以分解分子，另一个有助于释放能量。 在 PET 瓶回收厂附近采集的 250 个样本之一中发现了这种细菌。 它属于微生物组，在 130°C 下以每天 30 mg/cm² 的速率分解 PET 膜的表面。 科学家们还设法获得了一组类似的微生物，它们不具备但不能代谢 PET。 这些研究表明，它确实可以生物降解塑料。
为了从 PET 中获取能量，细菌首先用英国酶（PET 水解酶）将 PET 水解为单（2-羟乙基）对苯二甲酸（MGET），然后在下一步中使用英国酶（MGET 水解酶）将其水解. 关于原塑料单体：乙二醇和对苯二甲酸。 细菌可以直接使用这些化学物质来产生能量 (11)。
11. PET被细菌降解
不幸的是，整个菌落展开一块薄塑料需要整整六周的时间和合适的条件（包括 30°C 的温度）。 它不会改变这样一个事实，即一项发现可能会改变回收利用的面貌。
我们绝对不会生活在到处散落的塑料垃圾中 (12)。 正如材料科学领域的最新发现所示，我们可以永远摆脱笨重且难以去除的塑料。 然而，即使我们很快改用完全可生物降解的塑料，我们和我们的孩子也将不得不在很长一段时间内处理剩菜剩饭。 废弃塑料时代. 或许这对人类来说是一个很好的教训，它不会因为便宜又方便而毫不犹豫地放弃技术？
