“无限再循环”塑料与下一代聚合物

全球范围内，人类每年制造3.8亿吨塑料。尽管任何塑料包装的底部都有回收标志，但绝大多数塑料最终还是被扔进垃圾填埋场、垃圾焚烧厂或我们的海洋。长期以来，许多问题一直困扰着这种制造商所称的可回收塑料——但愿希望能出现。人类希望周围要有坚不可摧的物质[1]。

美国劳伦斯伯克利国家实验室的一个团队创造了一种新型塑料，叫做聚二酮烯胺，或称PDK，真正可回收。两年前，伯克利实验室首次发布关于塑料的报告[2];四月，伯克利实验室发布一项研究[3]，得出结论称，基于PDK的塑料可能是企业经济可行的替代品。

传统塑料有什么问题？

塑料，设计时并没有考虑可回收性或生产者的责任。尽管初衷是好的，但在美国只有8.7%的塑料被回收，意味着绝大多数最终进入了垃圾填埋场、焚化炉或作为垃圾。尽管包装底部有数字和箭头，但回收企业根本没有处理许多消费者认为是杂货店和药店货架上的可回收塑料容器。现在，“微塑料”就在我们吃的食物中、我们喝的水中，甚至在雨雪中。

很遗憾，塑料再循环在经济上并不可行，成本主要落在美国地方政府身上。原始塑料通常比回收的塑料更便宜，更容易生产，对制造商没有什么经济刺激。即使在最好的情况下，制造商也只能回收塑料两到三次，直到它变得不可用。

伯克利实验室的研究人员着手创造一种无限可回收的产品，而不是事后才考虑，真正能使下一代聚合物成为游戏规则改变者。然而，重要的问题是要使这种产品在经济上可行，以便使制造商愿意回收。

PDK塑料如何积累起来？

伯克利实验室的研究，检查了一个年生产和回收2万吨PDK的模拟设施。作者估计了化学投入、必要的技术、成本和碳排放量，然后将结果与传统塑料的生产进行比较。

据伯克利实验室说，PDK的回收成本与聚乙烯(PET)和热塑性聚酯(HDPE)相似，低于聚氨酯的回收成本。

原始材料的成本更高，才为回收提供真正的市场激励。PDK树脂是用酸而不是热回收的，可以将树脂从添加剂中分离出来。与传统塑料不同，制造商可以使用回收的PDK树脂生产新产品而没有质量损失。这会使消费者真正完成可回收塑料循环，而这往往是许多废物管理系统缺少的组份。

可回收塑料“前途未卜”

因为多年来，许多地区没有追究生产商的责任，许多塑料负担没有落到企业身上。公众对化石燃料的使用和塑料污染，特别是海洋塑料污染的担忧与日俱增。由于原始塑料的成本如此之低，大多数生产商并没有支付塑料的实际成本(尤其是考虑到社会和环境影响时)，需要制定政策，鼓励制造商转向更加负责和回收像PDK这样的塑料。

此外，对于各种用途，新材料也必须是最佳的。据伯克利实验室的最近研究[4]，“PDK的特性可以通过配方调整，使其适用于广泛的用途，包括食品和饮料的软包装，用于消费电子产品、汽车和飞机部件、风力涡轮机叶片和节能建筑”的耐热和防火复合材料。

尽管这一消息很有希望，但还需要做更多至关重要的工作。伯克利实验室分子铸造的临聘项目研究员布雷特·赫尔姆斯(Brett Helms)说，“问题是它的成本是多少，对能源使用和排放量的影响是多少，以及从现在开始如何得以实施。” “我们下个阶段的合作就是回答这些问题。”

还有“可降解塑料”技术，能把需要分解100年的塑料，仅仅用2年就能完全降解。但无限可回收聚合物适应性更广，可能是塑料的未来。

资料与注释：

1. Sarah Lozanova, Infinitely Recyclable Plastic on the Horizon with Next-Gen Polymers, Triple Pundit, APR 30, 2021

2. https://newscenter.lbl.gov/2019/05/06/recycling-plastic-from-the-inside-out/

3. Nemi Vora etal., Leveling the cost and carbon footprint of circular polymers that are chemically recycled to monomer, Sci. Adv., 9 April 2021

4. https://advances.sciencemag.org/content/7/15/eabf0187