工作者检查塑料瓶在智利圣地亚哥的回收中心。

工作者检查塑料瓶在智利圣地亚哥的回收中心。MARTIN BERNETTI/法新社,盖蒂图片社

为什么生物塑料不能解决世界塑料问题

生物塑料被行业营销人员吹捧为塑料污染的解决方案。但是,那种认为由植物材料制成的瓶子和包装可以简单地丢弃,然后分解和消失的想法是错误的——回收和再利用是唯一可行的策略。

可口可乐称之为PlantBottle——一种新型可回收塑料容器,其中30%由甘蔗和其他植物制成,其余70%由传统的油基塑料制成。该公司表示,植物瓶包装现在占其北美瓶量的近三分之一和全球7%。

“植物瓶”是否意味着这家软饮料巨头已经解决了世界上最严重的环境问题之一——用从未完全分解和消失的油基塑料让世界窒息?几乎没有。尽管可口可乐和百事可乐等公司面临着公众要求解决塑料污染问题的压力,但迄今为止,他们仍无法找到一种像一次性塑料那样廉价有效的材料或方法。

作为可口可乐植物瓶的组成部分,生物塑料一直被认为是解决世界塑料污染问题的重要方法。但是,尽管近年来有机塑料的发展趋势越来越强烈,既能满足产品需求,又能在使用后再次成为自然的一部分,但制造既便宜又有效的生物塑料一直是一个重大挑战。

“The concept that we could use it, throw it away, and it doesn’t matter where you throw it, and it’s going to safely disappear, that does not exist,” said Ramani Narayan, a professor at the School of Packaging at Michigan State University. “Nobody could engineer something like that, not even nature.”

相反,许多专家认为,解决塑料垃圾问题的办法主要不在于开发更好的生物塑料,而在于彻底改革世界经济,回收比目前正在重复使用的塑料数量多得多的塑料。一项刚刚发布的为期两年的研究打破塑料波皮尤慈善信托基金和SYSTEMIQ的研究发现,尽管行业、政府和非政府组织做出了努力,塑料问题却越来越严重。

一位专家表示,关键的一步是要求使用包装的公司在包装的回收和再利用方面发挥主导作用。

事实上,最近研究在《科学他估计,现在每年约有1100万吨塑料流入海洋,比之前的估计多了300万吨。该研究称,如果世界继续目前的塑料消费暴涨,到2040年,塑料垃圾的产量将增加两倍。

皮尤研究中心的报告得出结论说,要解决这个迅速发展的问题,唯一的办法是对世界塑料系统进行大规模的6000亿美元的改革,在循环经济中对塑料进行重复利用和回收,以及其他较小规模的改变,包括生物塑料。皮尤研究中心的报告称,如果这些建议被采纳,塑料垃圾在未来20年将减少80%。

报告中提出的补救办法包括尽可能取消塑料包装,用纸张或可分解材料代替;设计有效回收利用的产品;增加机械回收;在绝大多数海洋塑料来源于的中低收入国家加大收集和回收工作;禁止废塑料出口,这将迫使产生废塑料的国家想出解决塑料问题的办法。

耶鲁大学环境学院工业生态学专家玛丽安·切尔托说,关键的一步是让政府不再承担回收的责任,而是要求使用包装的公司在包装的回收和再利用中发挥主导作用。

“这被称为生产者责任延伸——产品回收,”切尔托说。政府“应该说,‘我们不能回收所有这些东西。我们不能支付回收的所有费用。我们必须和你这个制作人合作。’”

可口可乐的新植物瓶由30%的甘蔗和其他植物制成,其余由传统的油基塑料制成。

可口可乐的新植物瓶由30%的甘蔗和其他植物制成,其余由传统的油基塑料制成。可口可乐

由行业来承担回收其所生产材料的财务负担的想法,正开始受到一些关注,比如雀巢公司(Nestle Waters)发誓支持在饮料行业实施生产者延伸责任的举措。

从北冰洋的海岸,到地中海的海滩,再到印度的河流,塑料正在以惊人的数量积累,尤其是在海洋环境中。大太平洋垃圾带现在已经变得如此之大,它遍布的面积是加州的四倍大研究在《科学报告。而这种塑料,最终会分解成纳米级的颗粒,被从海藻到鲸鱼的有机体消耗,永远不会消失。

那么,为什么被吹捧为塑料问题重要解决方案的生物塑料远没有达到他们的承诺呢?

由油制成的一次性塑料包装——技术上是聚对苯二甲酸乙二醇酯,或PET——是大多数饮料和食品销售的一种。从很多方面来说,它都是完美的包装——坚固、轻便、多功能、透明和便宜。它可以很好地保护产品,保持它们的新鲜,甚至可以抵抗软饮料的酸和压力,而不会分解或在数月或数年的渗透。

生物塑料需要复制这些功能,对于一些产品来说确实如此。两种最常用的生物塑料是PHA(聚羟基烷酸酯)和PLA(聚乳酸),前者通常由藻类中生长的糖制成,后者由玉米和甘蔗等农作物中的糖制成。聚乳酸的成本是PHA的十分之一,因此被广泛用于一次性餐具和各种包装。PHA被用作纸杯内部和医疗应用的涂层。

然而,这两种生物塑料都没有得到广泛的应用,因为它们的强度和其他性能都比不上传统塑料,而且它们的成本要高得多。全球塑料市场价值1.2万亿美元,生物塑料占有90亿美元的市场份额。

如果生物塑料最终被扔进垃圾填埋场,它们可以持续使用几个世纪,并释放出强大的温室气体甲烷。

虽然目前使用的这两种生物塑料都可以被微生物分解,并在短时间内再次成为自然界的一部分,但这只有在塑料被收集并在精心控制的、高温的工业堆肥设施中堆肥时才会发生这种情况并不多,尤其是在塑料污染问题最严重的发展中国家。

如果生物塑料最终被扔进垃圾填埋场,没有足够的氧气来分解它们,它们可以持续几个世纪,并释放出甲烷,一种强有力的温室气体。如果被扔到环境中,它们会造成类似于PET塑料的威胁。

该公司首席执行官丽贝卡·伯吉斯说:“它们基本上和塑料一样,不会像大多数人认为的那样分解。海的城市该组织的成立是为了减少海洋中的塑料。“它们经常成为街道和海洋的垃圾,杀死海洋生物。生物塑料是一种‘错误的解决方案’,因为它们是一次性使用的,而将它们堆肥的选择有限……减少一次性包装的数量是我们唯一的解决方案。”

到目前为止,生物塑料的缺点并没有阻止可口可乐等商家暗示塑料污染问题正在得到解决。例如,他们使用了流行的术语“基于植物的”、“基于生物的”或“可堆肥的”。“市场营销在这一领域被严重滥用,”泰勒·韦斯(Taylor Weiss)说,他是亚利桑那州立大学(Arizona State University)研究藻类生物塑料的助理教授。

即使是100%的植物性瓶子也不是解决方案。生物塑料不仅会进入环境,需要很多年才能分解,而且因为它们是由植物制成的,它们带来了大规模农业造成的环境问题。用来制造生物塑料的糖通常来自喷洒了除草剂和杀虫剂的转基因作物,这些作物占用了用于生产的土地,而这些土地需要养活不断增长的全球人口。这反映了生物燃料中发现的问题,生物燃料同样被视为一种环保解决方案。专家表示,使用生物塑料和生物燃料将大大增加农业所需的土地。

塑料废物在刚果民主共和国的Makelele河岸的银行。

塑料废物在刚果民主共和国的Makelele河岸的银行。约翰·韦塞尔斯/法新社盖蒂图片社

而且由于PLA通常是机械回收的——这意味着它们被清洗、粉碎、熔化,并制成小球再次使用——它们会污染以石油为基础的塑料的废流,而这些塑料是经过化学回收的。

另一方面,藻类中生长的糖可以制造PHAs,因此对食品生产没有影响。但是,使用藻类生产生物塑料成分是昂贵的,而且PHA塑料可能需要数年的时间才能达到大幅降低成本的水平。

专家表示,大规模引入生物塑料所面临的挑战表明,要取代污染地球的数十亿个塑料瓶将是多么困难。

“没有银弹,”Simon Reddy说,他们指导PEW的海洋塑料计划,并是最近报告的作者。相反,需要各种新方法来改革当前的经济。“这是关于设计回收产品,”他说。“目前我们不这样做。关于塑料标签的信息模糊不清。可回收性应该是首先和最重要的。“

在欧洲,2017年大约42%的塑料包装被回收,而在美国只有8.4%的塑料被回收。

一些小的回收塑料的成功正在发生。矿泉水生产商依云(Evian)最近推出了一款由100%回收PET制成的瓶装水。该公司表示,他们的目标是成为所谓的“全循环”——到2025年,所有的瓶子都由100%回收塑料制成。可口可乐发誓说回收一个塑料瓶到2030年,每卖出一瓶。

传统PET瓶的替代品正在缓慢发展,尽管规模不大。

塑料瓶的回收也帮助提高了回收率,特别是在欧洲,有10个国家实施了塑料瓶的小额回收,并取得了令人印象深刻的回报,其中包括挪威的97%。

传统PET瓶的替代品正在缓慢发展,尽管规模不大。丹麦啤酒制造商嘉士伯(Carlsberg)表示,他们花了5年时间研发一种内衬生物塑料的纸质瓶子。烈酒制造商尊尼获加(Johnnie Walker)表示,明年将为其限量版威士忌推出一款不含塑料的纸制瓶子。

荷兰一家领先的可持续化学公司Avantium,和可口可乐合作,刚刚宣布开发一种100%植物基瓶子,由PEF -聚呋喃酸酯制成,它是从糖中提取的。Avantium公司表示,作为苏打和其他产品的容器,它的瓶子比PET要好,在堆肥设施中一年就能完全分解,在自然环境中则需要几年时间。Avantium首席执行官汤姆•范•阿肯表示:“这确实是人们一直在寻找的新一代材料对一家行业杂志说。

但一些怀疑者表示,Avantium需要公布其声明的细节,才能将其技术视为可行的解决方案。而且,即使这种塑料技术被证明像该公司声称的那样有益,该公司也需要扩大生产来取代PET,而这将需要数年的时间。

到目前为止,与塑料容器需求的增长相比,这些进展只是很小的进步,特别是在发展中国家,每年使用数十亿瓶。对中低收入国家来说,回收传统塑料瓶是一个巨大的挑战,其中许多国家实际上没有建立回收系统。多达95%的塑料通过河流流入海洋发源于亚洲和非洲的十条河流。

惯性也是一个因素。庞大的全球包装系统仍在使用廉价石油制成的新塑料,而不是更贵的回收塑料。“只要我们继续生产原始树脂,回收就永远不会发生,”密歇根州立大学的纳拉扬说。“品牌所有者——可口可乐和百事可乐——需要声明,无论成本如何,他们不会出售不含可回收成分的瓶装水或果汁。未来的流行瓶仍将是当前的PET瓶。它做得很好。但我们需要收集和回收的能力。这就是未来。”