“只有我們人類浪費大自然不會消化。”這些是海洋船長的話。查爾斯·摩爾，他在1997年發現了大太平洋垃圾補丁。當然，他在談論塑料。
大多數閱讀此書的人可能會在視線內有塑料製成的東西。這種材料無處不在：我們現在的生產超過3億噸一年（272噸）的塑料，其中大約有一半用於一次性使用 - 這意味著它在達到目的後立即被丟棄。這導致了一個越來越大的問題塑料廢物去垃圾填埋場，其中一些廢物被吹走了路線，並進入河流和大海。實際上，周圍800萬噸（720萬噸）塑料污染每年進入海洋，糾纏海洋生物，污染珊瑚礁最終 - 因水，風和陽光而降解 - 闖入數万億美元微型碎片。
這些塑料顆粒看起來很像許多海洋物種的食物。微塑料的表面還吸引了海洋中的污染物，並最終將它們運輸到動物體內，我們仍在嘗試理解效果。微塑料也可能會傷害人類，因為我們通過海鮮甚至在飲用水：2019年世界衛生組織呼籲更多研究微塑性污染對我們的健康的潛在影響。
有關的：實際上有多少塑料被回收？
所有這一切的基礎是，塑料取決於用來製造的成分，可能是令人難以置信的彈性，並且可能永遠不會真正生物降級（出於本文的目的，這意味著通過在水和土壤中的微生物有效地降低到本質上的基本可重複使用的化合物）。將其與我們環境中塑料污染的數量相結合，我們有一個明顯的問題。例如，大多數進入海洋的塑料將在那里呆了幾個世紀。
我們如何造成持續塑料的危機？答案在於我們用來製作塑料本身的過程。但是首先，重要的是要了解“塑料”不僅僅是我們想像的購物袋漂浮在海洋中。
什麼是塑料？
“塑料'一詞通常涵蓋多種異質材料，每種材料都有不同的應用，需要非常不同的物理特性，”英國赫爾大學的化學家卡爾·雷德肖（Carl Redshaw）說，該大學的塑料協作項目的參與者，該項目的參與者進行了研究，該項目的研究以改善質量行業的可持續性。 Redshaw告訴Live Science：“實際上，已知300多種塑料。”
因此，如果塑料如此不同，它們有什麼共同點？它們是由聚合物，它們是組成許多重複單元的分子，在塑料中，它們經常共享塑料許多所需的品質，例如靈活性，鍛造性和力量。除此之外，塑料通常屬於兩個廣泛類別之一：基於生物的塑料，其中聚合物來自玉米澱粉，蔬菜脂肪和細菌等來源。和所謂的“合成”塑料，其中聚合物是根據原油和天然氣合成的。
儘管具有友好的地球名稱，但基於生物的聚合物並沒有自動具有良好的環境記錄，因為它們也可能持續存在於環境中，而不是生物降解。 Redshaw解釋說：“並非所有基於生物的塑料都是可生物降解的聚合物，並且並非所有可生物降解的塑料都是基於生物的。”然而，石油和天然氣衍生的材料可相當造成最嚴重的環境傷害，因為該類別的塑料往往會在環境中持續更長的時間，同時也會造成其他環境影響。
為了理解原因，我們將研究一個油性塑料的例子：將牛奶瓶放在冰箱中。這紙箱在更具戲劇性的地方開始了它的生活 - 像原油一樣，在地球的腸子裡。將這種物質鑽入地殼內的高壓室中，並泵送至表面，並通過管道攜帶到油煉油廠。它的密集污泥由碳氫化合物組成，化合物由碳和氫形成不同長度鏈的原子，賦予它們不同的特性。這些碳氫化合物是塑料的最早原材料，是地球上準備的。
有關的：如果您在垃圾桶中扔一個可堆肥的杯子，它仍然會分解嗎？
在煉油廠，塑料生產確實是在運動的。在這裡，基於它們所含的原子的數量和所得的分子量，將糖蜜狀的原油被加熱到將碳氫化合物分為不同的基團中，然後將它們餵入附近的蒸餾管中。在該管中，通常更較重的碳氫化合物沉入底部，而較短，更輕的烴則升至頂部。結果是，將原油分成幾種不同的化學物質，例如石油，汽油和石蠟 - 每種化學物質都包含相似的重量和長度的碳氫化合物。這些組之一是Naphtha，一種化學物質將成為製造塑料的主要原料。
Naphtha就像金子塑料產生的灰塵，因為它包含的許多碳氫化合物中有兩個是乙烷和丙烯。這兩種化合物對於地球上最常見和無處不在的塑料產品的形成至關重要，包括用於牛奶紙箱的類型。但是要將實際上可以用來構建塑料的東西，必須從原始碳氫化合物狀態分解為較小的單元。
有不同的方法可以做到這一點。一種方法是在零氧環境中施加高熱量和高壓。這個稱為“蒸汽破裂”的過程將碳氫化合物分解成稱為單體的較短分子。
阿斯頓大學（Aston University）的博士後研究員Payal Baheti說：“乙烷的單體，例如來自乙烷的乙烯或丙烯的丙烯可以直接衍生自熱破裂後的石腦油。”最終，簡化的乙烯和丙烯是製造塑料骨架所需的寶貴成分。
下一步通過稱為聚合的過程展開，其中這些單個單體成分在新的佈置中進行化學結合，以產生長期重複的鏈，稱為聚合物。在這種情況下，乙烯和丙烯形成聚乙烯和聚丙烯 - 這兩種最常見，最廣泛的聚合物。
那麼，為什麼這兩種聚合物如此受歡迎？聚乙烯的構成可以用來使其製造不同密度的塑料 - 這意味著它可以脆弱，柔韌，堅固且堅固 - 從而使其應用極為多樣。同時，聚丙烯的配置使其特別靈活且有彈性。因此，我們每天都會看到這些類型的塑料，主要是在一次性單使用的物品中，例如牛奶紙箱，更不用說塑料包裝紙，吸管，水瓶，購物袋，洗髮水容器，瓶蓋了 - 清單還在繼續。
有關的：垃圾填埋場發生什麼？
然而，這些只是數十個中的兩個合成塑料的兩種。其他類型的碳氫化合物是隔離的，並與不同的來源分解並分解，不僅是從原油中，而且是從天然氣中分解的 - 也用於製造塑料。在某些情況下，聚合物可能是由單個單體製成的，並在聚乙烯和聚丙烯中看到，或者它們可能涉及幾種類型的單體的組合。
更重要的是，這些聚合物鏈中的每一個都將通過多種方式進行處理，並與各種添加劑（抗氧化劑，泡沫劑，增塑劑，阻燃劑，火焰增強劑）混合在一起，使它們能夠實現使塑料如此多樣的多種細分功能。
巴哈蒂告訴《現場科學》：“不同的塑料需要具有不同的特性。” “以食物包裝為例，這應該阻止多餘的氧氣或陽光的通過，以避免降解，因此它包含添加劑以使其成為現實。“人們可以說是添加劑使聚合物具有其性能並導致塑料的形成。 ”
這些最終蓬勃發展創造了我們今天擁有的塑料產品的巨大多樣性，這為食品生產和存儲，化妝品，技術，醫學和醫療保健做出了巨大貢獻。
“外星材料”
現在，讓我們再次快速完成該生產過程。從石油和天然氣中合成的塑料是通過隔離碳氫化合物，將其分解成其組成部分，然後將這些部分重新建立成全新的新地層，從而使它們脫離了石油和天然氣。巴哈蒂解釋說，簡而言之，這會產生一種對地球和土壤中微生物不熟悉的“外來”材料。 “在合成塑料中發現的碳主鏈未被土壤的細菌識別，這意味著它們不能消化並將其轉化為水和二氧化碳。”
Redshaw說：“聚乙烯之類的產品可能需要幾個世紀的時間才能在垃圾填埋場中分解。” “這意味著我們一生中生產的大部分內容仍然保持其原始形式。持久性並不是唯一的問題：因為它在陽光，水和風，油，油氣和天然氣衍生的塑料釋放的影響下逐漸破裂溫室氣體排放包含在內部，以及將生產過程中添加的化學物質浸出回環境。尤其是，尤其是，尤其是它的持久性和持續數百年來的持續環境影響，尤其是巨大的一次性塑料污染 - 造成了我們今天看到的環境災難。
有關的：珠穆朗瑪峰上有多少垃圾？
但是，這可能有一堆安裝的垃圾。 Redshaw認為，可生物降解的塑料（這是他的研究的重點）可能是一種潛在的解決方案。重新升級，使可生物降解的塑料不一定意味著從諸如玉米澱粉之類的生物來源產生它（儘管可以提供解決方案）。更具體地說，它需要從聚合物中製作塑料，這些塑料可以通過水和土壤中的微生物有效地分解。
為此，要具有真實的行星影響，可生物降解的聚合物將需要替代油基聚乙烯和聚丙烯之類的聚合物，但同時還需要保持強度和柔韌性等性能，從而使這些常規聚合物如此受歡迎。這是一個艱鉅的任務，這使傳統聚合物保持競爭力更便宜。
但是一些可生物降解的選項開始取得進展。一種是一種稱為Polylactides的類型，用於製造一次性單利乳酸鹽，例如杯子，餐具和稻草，一旦它們處於環境中，它們就可以更有效地生物降解。 Redshaw認為，隨著全球壓力使塑料更具可持續性，這些發明可能會增加。
在其他地方也有一些樂觀的跡象。 2016年，研究人員發現了塑料吃的細菌此後，其他人已經確定了聚乙烯含量蠕蟲（這隻野獸是大蠟蛾的毛毛蟲，現場科學先前報導）。他們還發現可以設計為分解塑料廢物。
“也許，在未來的幾年中，我們將從具有分解和消化塑料的細菌和蠕蟲中學習，甚至是聚乙烯載袋袋，以及設計大型的人造蠕蟲，這些蠕蟲可以在我們的塑料廢物中吞噬它們的方式，例如70年代的“ Doctor Who”的巨型雜物！”雷德肖說。
無論如何，在創造塑料的過程中，人類已經設法從大自然中奪取原材料並徹底改變它們，以至於自然不再認識到它們。我們的創造力使我們陷入困境。現在，希望它可以使我們離開。
最初發表在現場科學上。
