世界上的塑料
2050年，海洋中塑膠垃圾的重量將超過魚的重量總和！ 這項警告包含在艾倫麥克阿瑟基金會和麥肯錫在 2016 年達沃斯世界經濟論壇上發布的報告中。
正如我們在文件中所讀到的，2014 年海水中塑膠噸數與魚類噸數的比例為一比五。 到 2025 年，這一比例將達到三分之一，到 2050 年，塑膠垃圾數量將更多…該報告基於對 180 多名專家的採訪以及對 14 多項其他研究的分析。 報告的作者指出，只有 58% 的塑膠包裝被回收。 對於其他材料，回收率仍然要高得多，紙張回收率為 90%，鋼鐵回收率高達 XNUMX%。
1. 1950-2010年世界塑膠產量。
由於其易用性、多功能性，很明顯，它已成為世界上最受歡迎的材料之一。 從 1950 年到 2000 年，其使用量增加了近 1 倍 (XNUMX)，預計在未來 XNUMX 年將增加一倍。
2.吐瓦魯群島太平洋天堂圖片
。 我們在瓶子、箔紙、窗框、衣服、咖啡機、汽車、電腦和籠子裡都能找到它。 甚至足球草坪也將合成纖維隱藏在天然草葉之間。 塑膠袋和袋子有時會被動物意外吃掉，亂丟在路邊和田野中 (2)。 通常，由於缺乏替代品，塑膠廢物被焚燒，將有毒煙霧釋放到大氣中。 塑膠垃圾堵塞排水溝，導致洪水氾濫。 它們可以防止植物發芽和吸收雨水。
3.海龜吃塑膠箔
最小的事情是最糟糕的
許多研究人員指出，最危險的塑膠垃圾不是漂浮在海洋中的PET瓶，也不是數十億個正在分解的塑膠袋。 最大的問題是我們沒有真正注意到的物體。 這些是編織到我們衣服布料中的細塑膠纖維。 它們穿過數十條小路、數百條道路，穿過下水道、河流，甚至穿過大氣層，滲透到環境中，滲透到動物和人類的食物鏈中。 此類污染的危害性達到 細胞結構和DNA水平！
不幸的是，據估計，服裝業將約 70 億噸此類纖維加工成 150 億件衣服，但該行業並未受到任何形式的真正監管。 服裝製造商不受塑膠包裝或上述 PET 瓶製造商同樣嚴格的限制和控制。 關於他們對世界塑膠污染的貢獻卻鮮少被提及或記載。 對於用有害纖維編織的衣服的處理也沒有嚴格和既定的程序。
一個相關且同樣重要的問題是所謂的 微孔塑料，即尺寸小於 5 毫米的微小合成顆粒。 顆粒的來源有很多——在環境中、塑料製造過程中分解的塑料，或汽車輪胎在使用過程中磨損的塑料。 由於其清潔作用，微塑膠顆粒甚至可以在牙膏、沐浴露和去角質產品中找到。 污水最終流入河流和海洋。 大多數傳統廢水處理廠無法捕獲它們。
令人震驚的廢物消失
一個名為 Malaspina 的海洋探險隊在 2010 年至 2011 年進行的一項研究意外地發現，海洋中的塑膠垃圾明顯少於預期。 幾個月來。 科學家預計，一次捕獲的海洋塑膠量將達到數百萬噸。 同時，2014年發表在《美國國家科學院院刊》雜誌上的一份研究報告談到…40萬。 語氣。 科學家發現 99%本應漂浮在海水中的塑膠不見了！
4. 塑膠與動物
一切安好？ 絕對不。 科學家懷疑失蹤的塑膠已經進入海洋食物鏈。 所以：垃圾被魚類和其他海洋生物大量吃掉。 由於太陽和波浪的作用，這種情況發生在碎片之後。 這些漂浮的小魚塊可能會與它們的食物——微小的海洋生物混淆。 吃小塑膠片和其他與塑膠接觸的影響尚不清楚，但這可能不是一個好的效果 (4)。
根據《科學》雜誌發表的保守估計，每年有超過 4,8 萬噸塑膠垃圾進入世界海洋。 然而，它可以達到12,7萬噸。 進行這些計算的科學家表示，如果他們估計的平均垃圾量約為 8 萬噸，那麼這個垃圾量將涵蓋 34 個曼哈頓大小的島嶼。
這些計算的主要作者是來自加州大學聖塔芭芭拉分校的科學家。 在工作過程中，他們與美國聯邦機構和其他大學合作。 一個有趣的事實是，根據這些估計，只有 6350 到 245 萬。 大量污染海洋的塑膠漂浮在海水錶面。 其餘的都在別處。 據科學家稱，無論是在海底還是在海岸上，當然還有動物體內。
我們有更新、更可怕的數據。 去年年底，科學資料線上儲存庫「Plos One」發表了來自數百個科學中心的研究人員的集體工作，他們估計漂浮在世界海洋表面的塑膠垃圾總質量為268噸！ 他們的評估是基於 940 年至 24 年進行的 2007 次探險的數據。 分佈於熱帶水域和地中海。
由塑膠廢棄物製成的「大陸」(5)並不是靜態的。 基於模擬 海洋中水流的運動，科學家們能夠確定它們不會聚集在一個地方 - 相反，它們會被長距離運輸。 由於風對海洋表面的作用和地球的自轉（透過所謂的科氏力），我們星球上五個最大的天體（即水體）形成了水渦流。 太平洋的北部和南部、大西洋的北部和南部以及印度洋，所有漂浮的塑膠物體和廢物都在逐漸堆積。 這種情況每年都會循環重演。
5.海洋中不同大小塑膠碎片的分佈圖。
了解這些「大陸」的遷徙路線是使用專用設備（通常用於氣候研究）進行長時間模擬的結果。 人們對數百萬件塑膠垃圾的移動路徑進行了研究。 模型顯示，在數十萬公里範圍內建造的建築物中，有水流將一些廢物攜帶到其最大濃度之外，並將其引導至東方。 當然，還有波浪和風力等因素在上述研究中沒有考慮在內，但肯定對塑膠輸送的速度和方向起著重要作用。
這些漂浮的廢物「土地」也是各種病毒和細菌的絕佳載體，因此更容易傳播。
如何清理“垃圾大陸”
可以手動採集。 塑膠垃圾對某些人來說是一種詛咒，但對其他人來說卻是收入來源。 它們甚至由國際組織進行協調。 來自第三世界國家的收藏家 家裡單獨的塑料。 他們手動工作或使用簡單的機器。 塑料被切碎或切成小塊並出售以進行進一步加工。 它們之間的中介機構、行政部門和公共組織都是專門組織。 這種合作為收藏家提供了穩定的收入。 同時，它也是從環境中清除塑膠廢物的一種方法。
但人工採集效率相對較低。 因此，就有了舉辦更大規模活動的想法。 例如，荷蘭公司 Boyan Slat 作為海洋清理項目的一部分，提供 在海上安裝漂浮垃圾攔截屏障.
事實證明，位於日本和韓國之間的對馬島附近的一個實驗性廢物收集設施非常成功。 它不由任何外部能源供電。 它的使用是基於對風、海流和波浪影響的了解。 一旦漂浮的塑膠碎片被弧形或狹槽陷阱 (6) 捕獲，就會被進一步推入其積聚的區域，並且可以相對輕鬆地清除。 既然解決方案已在較小規模上進行了測試，則必須建造更大的裝置，甚至長達一百公里。
6. 作為海洋清理計畫的一部分，收集漂浮的塑膠廢棄物。
著名發明家、百萬富翁詹姆斯戴森幾年前開發了這個項目。 MV Reciklon或 優秀的駁船吸塵器其任務是清理海水中的碎片，主要是塑膠。 機器必須用網子捕捉碎片，然後用四個離心吸塵器將其吸起。 這個概念是吸力應該發生在水外並且不會危及魚。 戴森是一位英國工業設備設計師，因其利用旋風分離原理的無袋吸塵器的發明者而聞名。
當你還有時間收集時，該如何處理這些垃圾？ 不乏創意。 例如，加拿大人大衛·卡茨（David Katz）提議製造一個塑膠罐（）。
在這裡，廢物將成為一種貨幣。 它們可以兌換金錢、衣服、食物、手機充值或 3D 列印機。，這反過來又使得利用回收塑膠製造新的家居用品成為可能。 這個想法甚至在秘魯首都利馬得到了實施。 現在卡茨打算引起海地當局對他的興趣。
回收有用，但並非一切
術語「塑膠」是指主要成分為合成、天然或改質聚合物的材料。 塑膠既可以由純聚合物獲得，也可以由透過添加各種輔助物質改性的聚合物來獲得。 口語中的「塑膠」一詞還包括用於加工的半成品和成品，前提是它們是由可歸類為塑膠的材料製成的。
大約有二十種常見的塑膠類型。 每種材料都有多種選擇，可幫助您選擇最適合您的應用的材料。 有五（或六）組 大型塑料：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）和聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET） 。 這些所謂的「五大」或「六大」(7) 幾乎覆蓋了歐洲所有塑膠需求的 75%，也是最終進入市政垃圾掩埋場的最大塑膠類別。
透過以下方式處置這些物質 戶外燃燒 它絕不被專家或公眾所接受。 另一方面，環保焚化爐可用於此目的，可減少高達 90% 的廢棄物量。
垃圾掩埋場廢棄物儲存 它的毒性不如在戶外燃燒，但在大多數已開發國家已不再常見。 雖然「塑膠耐用」這一說法並不正確，但聚合物的生物降解時間比食物、紙張或金屬廢物要長得多。 足夠長的時間，例如在波蘭 以目前人均每年約70公斤的塑膠垃圾產量水平，以及直到最近才剛超過10%的回收率，國內這種垃圾的庫存在短短十幾年內將達到30萬噸.
塑膠的緩慢分解受到化學環境、暴露（紫外線）以及材料碎片等因素的影響。 許多處理技術 (8) 只是依賴大幅加速這些過程。 結果是來自聚合物的更簡單的顆粒，我們可以將其轉化為其他材料，或者可以用作擠出原料的更小的顆粒，或者我們可以深入到化學水平來生產生物質。水，各種類型的氣體、二氧化碳、甲烷、氮氣。
8.塑膠回收加工技術
回收熱塑性廢料的方法相對簡單，可以多次回收。 然而，在加工過程中，聚合物會發生部分降解，導致產品機械性質下降。 為此，加工過程中只添加一定比例的回收材料，或將廢棄物加工成性能要求較低的產品，例如玩具。
處理用過的熱塑性產品時一個更大的問題是 需要對它們進行排序 就品種而言，需要專業的技術，並且要去除其中的雜質。 這並不總是有益的。 由交聯聚合物製成的塑膠原則上不可回收。
所有有機材料都是易燃的，但也很難用這種方式銷毀它們。 此方法不能用於含有硫、鹵素和磷的材料，因為它們在燃燒時會釋放大量有毒氣體到大氣中，從而導致所謂的酸雨。
首先釋出毒性比氰化鉀高很多倍的有機氯芳香族化合物，以及以二噁烷形式存在的碳氫化合物-C4H8O2 我是呋喃-C4H4關於進入大氣層。 它們在環境中積累，但由於濃度低而難以檢測。 它們會被食物、空氣和水吸收並積聚在體內，導致嚴重疾病、降低人體免疫力、致癌並導致基因改變。
戴奧辛排放的主要來源是含氯廢物的燃燒過程。 為了避免釋放這些有害化合物，需要配備所謂的裝置。 加力燃燒室，溫度最低。 1200°C。
廢棄物以不同的方式處理
Технология 回收利用 由塑膠製成是多層序列。 讓我們從適當的沉積物收集開始，將塑膠與垃圾分開。 在加工廠，首先進行初步分選，然後破碎和研磨，分離異物，然後對塑膠進行類型分選，乾燥並從回收的原料中獲得半成品。
並不總是可以按類型對收集的廢物進行分類。 這就是為什麼它們通過許多不同的方法進行分類，通常分為機械和化學。 機械方法包括： 手動隔離, 浮選或氣動。 如果廢棄物受到污染，則採用濕法分類。 化學方法包括 水解 – 在蒸汽作用下聚合物分解（聚酯、聚醯胺、聚氨酯和聚碳酸酯再生產的原料）或 低溫熱解，例如，可以回收 PET 瓶和廢舊輪胎。
熱解是指有機物質在完全缺氧或缺氧或無氧的環境中所發生的熱轉化。 低溫熱解發生在 450-700°C 的溫度，並導致形成熱解氣體，其中包括水蒸氣、氫氣、甲烷、乙烷、二氧化碳和二氧化碳，以及硫化氫和氨、油、焦油、水和有機物、熱解焦炭和重金屬含量較高的粉塵。 該裝置不需要電源，因為它依靠回收過程中產生的熱解氣體運作。
該裝置的運作消耗了高達 15% 的熱解氣體。 此製程還產生高達 30% 的熱解液，與燃油類似，可分為以下餾分：30% 汽油、溶劑、50% 燃油和 20% 燃油。
從一噸廢棄物中獲得的剩餘二次原料為：高達50%的焦碳酸鹽－這是一種熱值接近焦炭的固體廢棄物，可用作固體燃料、過濾器用活性碳或粉狀為顏料用於汽車輪胎熱解過程中的油漆和最多5% 的金屬（進料廢料）。
房屋、道路和燃料
所描述的加工方法是嚴肅的工業過程。 它們並非在所有情況下都可用。 在訪問印度西孟加拉邦的Joygopalpur 市時，丹麥工科學生Lise Fuglsang Westergaard（9 歲）想到了一個不尋常的想法- 為什麼不將散落各處的袋子和包裝製成磚塊，供人們用來建造房屋呢？
9.麗莎·福爾桑·韋斯特加德
這不僅僅是製造磚塊本身，而是設計整個過程，以便參與專案的人們真正受益。 根據她的計劃，首先收集廢物，並在必要時進行清潔。 然後用剪刀或刀將收集到的材料切成小塊。 將粉碎的原料放入模具中，然後放在太陽能烤架上加熱塑膠。 大約一個小時後，塑膠會熔化，冷卻後，您可以將成品磚從模具中取出。
塑膠磚 它們有兩個孔，可以將竹棍穿過，無需使用水泥或其他黏合劑即可形成穩定的牆壁。 然後可以用傳統方式在這種塑膠牆上抹灰，例如塗上一層黏土，以保護它們免受陽光照射。 由塑膠磚製成的房屋還有一個優點，與粘土磚不同，它們可以抵抗季風傾盆大雨等，這意味著它們變得更加耐用。
值得記住的是，印度也使用塑膠廢物。 道路建設。 根據印度政府 2015 年 XNUMX 月頒布的法規，該國所有道路開發商都必須使用塑膠廢棄物和瀝青混合物。 這應該有助於解決日益嚴重的塑膠處理問題。 這項技術是由教授開發的。 來自馬杜賴工程學院的 Rajagopalan Vasudevan。
整個過程非常簡單。 首先使用特殊機器將廢棄物粉碎至一定尺寸。 然後將它們添加到適當準備的骨料中。 回填碎片與熱瀝青混合。 道路鋪設溫度為 110 至 120°C。
使用再生塑膠進行道路建設有許多好處。 此工藝簡單，不需要新設備。 每公斤石料使用50克瀝青。 其中十分之一可能是塑膠廢物，從而減少了瀝青的使用量。 塑膠廢物還可以提高表面品質。
巴斯克大學的工程師馬丁·奧拉扎爾（Martin Olazar）建立了一條有趣且可能有前途的技術線，用於將廢物加工成碳氫化合物燃料。 發明人將其描述為 礦山煉油廠，基於用於發動機的生物燃料原料的熱解。
奧拉扎爾建造了兩種類型的加工線。 第一個處理生物質。 第二種更有趣，用於將塑膠廢物加工成可用於生產輪胎等的材料。 廢物在反應器中在 500°C 的相對較低溫度下進行快速熱解過程，有助於節省能源消耗。
儘管回收技術有了新的想法和進步，但全球每年產生的 300 億噸塑膠垃圾中，只有一小部分被回收。
根據艾倫麥克阿瑟基金會的研究，只有 15% 的包裝進入容器，只有 5% 被回收。 幾乎三分之一的塑膠會污染環境，它們會在環境中存在數十年，有時甚至數百年。
讓垃圾自行融化
回收塑膠廢棄物就是其中之一。 這很重要，因為我們已經生產了很多這種垃圾，而且該行業的相當一部分仍然供應大量由五大塑膠的材料製成的產品。 然而 隨著時間的推移，可生物降解塑膠、基於澱粉衍生物、聚乳酸或絲綢等的新一代材料的經濟重要性可能會增加.
10. 可降解狗砂袋 d2w。
這些材料的生產成本仍然相對較高，創新解決方案的情況通常是如此。 然而，整個法案不能被忽視，因為它們不包括與回收和處置相關的成本。
塑膠生物降解領域最有趣的想法之一是由聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯製成，這似乎是一項基於在生產中使用各種類型添加劑的技術，由符號可知 d2w （10）或 零售價格指數.
英國 Symphony Environmental 公司的 d2w 產品多年來已廣為人知，包括在波蘭。 它是一種用於生產軟質和半硬質塑膠的添加劑，我們要求其能夠快速、環保地自我分解。 專業上，d2w操作被稱為 塑膠的氧生物降解。 該過程涉及將材料分解為水、二氧化碳、生物質和微量元素，沒有其他殘留物，也不會釋放甲烷。
通用名稱 d2w 是指在生產過程中作為聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯添加劑添加的一系列化學物質。 所謂的 d2w 降解劑，由於暴露於任何選定的分解因素（例如溫度、 陽光、壓力、機械性損傷或簡單拉伸。
從化學角度來看，由碳和氫原子組成的聚乙烯在碳-碳鍵斷裂時會分解，從而降低分子量並導致鏈強度和耐久性損失。 由於採用 d2w，材料的降解過程甚至縮短至 XNUMX 天。 休息時間 – 這很重要，例如在包裝技術中 – 可以在材料生產過程中透過適當控制添加劑的含量和類型來進行規劃。 一旦開始，降解過程將繼續進行，直到產品完全分解，無論是在地下深處、水下或露天。
研究已證實 d2w 的自我瓦解是安全的。 含有 d2w 的塑膠已在歐洲實驗室進行測試。 Smithers/RAPRA 實驗室測試了 d2w 在食品接觸中的使用情況，並已被英國主要食品零售商使用多年。 此添加劑無毒害作用，對土壤安全。
當然，d2w等解決方案不會很快取代前面描述的回收，但可以逐漸成為廢棄物處理過程的一部分。 最終，可以將降解劑添加到透過這些過程獲得的原料中，並且我們獲得可氧化生物降解的材料。
下一步是塑料，它無需任何工業過程即可分解。 例如，用於製造超薄電子電路的材料，在人體內發揮其功能後會溶解。，去年十月首次亮相。
發明 熔化電子電路 是對所謂的短暫（或者，如果你願意的話，「臨時」）電子產品和材料進行更廣泛研究的一部分，這些電子產品和材料在達到其目的後就會消失。 科學家已經開發出一種用極薄的層來建構晶片的方法，稱為 奈米膜。 它們會在幾天或幾週內溶解。 該過程的持續時間取決於覆蓋系統的絲層的特性。 研究人員有能力控制這些屬性，即透過選擇該層的適當參數，他們可以決定它將為系統提供永久保護多長時間。
正如教授向 BBC 解釋的那樣。 美國塔夫茨大學的 Fiorenzo Omenetto 表示：「可溶電子裝置與傳統電路一樣可靠地工作，在設計者指定的時間在其所在環境中熔化到目的地。 可能是幾天或幾年。”
根據教授的說法。 伊利諾大學的約翰羅傑斯發現溶解控製材料的可能性和應用尚未到來。 也許本發明最令人感興趣的前景是在環境廢棄物處理領域。
細菌會有幫助嗎？
可溶塑膠是未來的趨勢之一，標誌著向全新材料的過渡。 其次，尋找方法快速生態分解環境中已經存在的對環境有害的物質，如果它們從那裡消失就好了。
最近 京都工業大學分析了數百個塑膠瓶的分解情況。 研究中發現有一種細菌可以分解塑膠。 她被命名為 。 這項發現發表在著名的《科學》雜誌。
該發明使用兩種酵素來去除 PET 聚合物。 一種觸發化學反應來分解分子，另一種有助於釋放能量。 在 PET 瓶回收廠附近採集的 250 個樣本中發現了這種細菌。 它是一組微生物的一部分，在 130°C 下以每天 30 毫克/平方厘米的速度分解 PET 膜表面。 科學家們也設法獲得了一組類似的微生物，它們不具有但不能代謝 PET。 這些研究表明它確實可以生物降解塑膠。
為了從PET 中獲取能量，細菌首先使用英國酶（PET 水解酶）將PET 水解為單（2-羥乙基）對苯二甲酸（MHET），然後在下一步中使用英國酶（MHET 水解酶）進行水解。 就原塑膠單體而言：乙二醇和對苯二甲酸。 細菌可以直接利用這些化合物來產生能量 (11)。
11. 細菌分解PET
不幸的是，整個蜂群需要整整六週的時間和適當的條件（包括 30°C 的溫度）才能展開這薄薄的塑膠片。 這並沒有改變這項發現可能改變回收業面貌的事實。
我們絕對不會注定要生活在塑膠垃圾散落各處的環境中 (12)。 材料科學領域的最新發現證明，我們可以永遠擺脫笨重且難以去除的塑膠。 然而，即使我們很快就改用完全可生物降解的塑料，我們和我們的孩子仍然需要在很長一段時間內處理剩菜。 廢棄塑膠時代。 也許這對人類來說是一個很好的教訓，人類永遠不會因為技術便宜和方便而毫不猶豫地放棄科技？
