中科院成功研发海水可降解塑料,希望率先在海南应用推广

2020-07-08 10:33:01    环境保护

中国科学院理化技术研究所(以下简称中科院理化所)研究员、工程塑料国家工程研究中心主任季君晖日前向媒体透露,由其带领的科研团队经过两年的研究,研制出一种可在海水中降解的高分子材料。中科院理化所于6月13日与海南省科技厅在海口签署战略合作协议,双方将共建海南省降解塑料技术创新中心,研究降解塑料领域的新技术、新产品、新工艺等,推进海水可降解塑料技术在海南进行中试(即产品正式投产前的试验),尽早实现海水可降解塑料的产业化,为海南全面铺开的“禁塑”工作注入科技力量。

海水可降解塑料应用越早越好

海水可降解塑料,是中科院理化所与海南省合作的核心。什么是海水可降解塑料?为什么要研发它?海南日报记者采访了季君晖。

“海水可降解塑料,就是能在海水中降解的聚酯复合材料。”季君晖说,研发它是为了解决日益严峻的海洋塑料污染问题,替代难以降解的通用塑料,保护海洋生态环境,“海南当前已开启‘禁塑’工作,加上海南是海洋大省,海水可降解塑料应用越早越好,范围越广越好。”

海洋塑料垃圾污染超乎想象

当前,塑料污染已成为地球上直逼气候变化的另一重大威胁,因为它正在急剧污染每一种自然系统,并危及越来越多的生物。

中科院成功研发海水可降解塑料,希望率先在海南应用推广

纪录片《塑料海洋》揭露塑料垃圾带给海洋的灾难

(资料图片)

“人们关注塑料污染问题始于上世纪60年代。人类对陆地上塑料污染的感受越来越深刻,科学家们最先想办法解决的是陆地塑料污染问题。”季君晖说,这才有了我们现在常用的生物降解塑料。

但事实上,海洋塑料垃圾污染,以及它们对海洋生态环境的危害,早已远远超出了我们的想象。“当前地球每年产生的塑料超过3亿吨,其中相当一部分使用后被直接丢入海洋,还有部分从陆地通过河道、风力最终进入海洋。”季君晖说,目前人类活动和洋流导致这些塑料垃圾集中分布于北太平洋、南太平洋、北大西洋、南大西洋及印度洋中部。

“近年来塑料的使用量越来越大,据估算,如果现在的塑料消费方式没有显著变化,到2050年,全球海洋中塑料总重量将超过鱼类的总重量。”季君晖说,这是一件非常可怕的事情,目前在美国夏威夷和加利福尼亚州之间有座“塑料岛”,160万平方公里全是塑料,很多人戏谑地称之为“世界第八大洲”。

生物降解塑料在海水中无法被降解

为了遏制“白色污染”蔓延,国际社会不约而同展开“限塑”甚至“禁塑”工作,目前全球已有60多个国家和地区出台了相关限制塑料使用的政策或法令。随着科学研究的深入,聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)及其共聚酯(PBAT)、聚己内酯(PCL)和聚羟基烷酸酯(PHAs)等生物降解材料(生物降解塑料),已经大规模替代了不可降解的通用塑料,一定程度上缓解了陆地上的“白色污染”。

那么,生物降解塑料在海水中可以降解吗?答案是不能。

生物降解塑料大都是含酯键的高分子材料,分子链相对脆弱,可以被自然界许多微生物分解、消化,最终形成二氧化碳和水。“与陆地土壤不同,海水中微生物量极少,而且海水温度也比较低,生物降解塑料在海水中不能像在陆地上一样降解,或者说很长时间内都无法在海水中被降解。”季君晖说,因此科研人员需要开发能够在海洋环境中降解的新型高分子材料。

开发海水可降解塑料迫在眉睫

“我们必须知道,几乎所有类型的塑料都已经在海洋中找到。”季君晖说,它们在海水中受光、风化、涡流机械和生物群的不断作用,最终形成直径小于5毫米的“微塑料”,这些塑料微粒或漂浮在海水中、或沉入海底,几十年甚至几百年都不会分解,对整个海洋环境造成了严重的污染。

中科院成功研发海水可降解塑料,希望率先在海南应用推广

(资料图片)

在海洋中弥散性分布的塑料微粒使无数海鸟、鱼和其他海洋生物受到灭顶之灾,并逐渐通过食物链将毒素带到人类的餐桌。“中国科学家研究发现,平均每克食用盐中含有一颗‘微塑料’。这都是不可降解塑料进入海洋的后果,这不是危言耸听,这是人类必须直面的海洋污染问题。”季君晖说。

与治理处理陆地上的“白色污染”不同,人们几乎无法对细小的塑料微粒进行广泛收集和处理。“海洋塑料污染的治理日益紧迫,同时也困难重重。”季君晖说,要解决这一问题最根本的有效办法,就是让塑料进入海水后自行降解消失,因此开发和使用能在海洋环境中自行降解的塑料制品,替代难降解的塑料制品,迫在眉睫。

中国团队诞生海水可降解塑料

当前国际上海水可降解材料的相关研究才刚刚起步。“虽然海水降解塑料已经得到全球专家的高度重视,但是国际上海水可降解塑料的研究还是凤毛麟角,只有中国、日本、德国等国家的极少数跨国企业和科研机构开始着手研究。”季君晖说,2017年,工程塑料国家工程研究中心和中科院理化所组织近10名博士研究海水可降解塑料,走在全国前列。

从分子结构设计出发,历经艰难攻关、经过反复实验,2018年季君晖团队研制出了一种可在海水中降解的高分子材料,可以理解为海水可降解塑料制品的“前身”。

中科院成功研发海水可降解塑料,希望率先在海南应用推广

海水可降解塑料制品,外观与普通塑料无明显差别。

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