“只有我们人类浪费大自然不会消化。”这些是海洋船长的话。查尔斯·摩尔，他在1997年发现了大太平洋垃圾补丁。当然，他在谈论塑料。
大多数阅读此书的人可能会在视线内有塑料制成的东西。这种材料无处不在：我们现在的生产超过3亿吨一年（272吨）的塑料，其中大约有一半用于一次性使用 - 这意味着它在达到目的后立即被丢弃。这导致了一个越来越大的问题塑料废物去垃圾填埋场，其中一些废物被吹走了路线，并进入河流和大海。实际上，周围800万吨（720万吨）塑料污染每年进入海洋，纠缠海洋生物，污染珊瑚礁最终 - 因水，风和阳光而降解 - 闯入数万亿美元微型碎片。
这些塑料颗粒看起来很像许多海洋物种的食物。微塑料的表面还吸引了海洋中的污染物，并最终将它们运输到动物体内，我们仍在尝试理解效果。微塑料也可能会伤害人类，因为我们通过海鲜甚至在饮用水：2019年世界卫生组织呼吁更多研究微塑性污染对我们的健康的潜在影响。
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所有这一切的基础是，塑料取决于用来制造的成分，可能是令人难以置信的弹性，并且可能永远不会真正生物降级（出于本文的目的，这意味着通过在水和土壤中的微生物有效地降低到本质上的基本可重复使用的化合物）。将其与我们环境中塑料污染的数量相结合，我们有一个明显的问题。例如，大多数进入海洋的塑料将在那里呆了几个世纪。
我们如何造成持续塑料的危机？答案在于我们用来制作塑料本身的过程。但是首先，重要的是要了解“塑料”不仅仅是我们想象的购物袋漂浮在海洋中。
什么是塑料？
“塑料'一词通常涵盖多种异质材料，每种材料都有不同的应用，需要非常不同的物理特性，”英国赫尔大学的化学家卡尔·雷德肖（Carl Redshaw）说，该大学的塑料协作项目的参与者，该项目的参与者进行了研究，该项目的研究以改善质量行业的可持续性。 Redshaw告诉Live Science：“实际上，已知300多种塑料。”
因此，如果塑料如此不同，它们有什么共同点？它们是由聚合物，它们是组成许多重复单元的分子，在塑料中，它们经常共享塑料许多所需的品质，例如灵活性，锻造性和力量。除此之外，塑料通常属于两个广泛类别之一：基于生物的塑料，其中聚合物来自玉米淀粉，蔬菜脂肪和细菌等来源。和所谓的“合成”塑料，其中聚合物是根据原油和天然气合成的。
尽管具有友好的地球名称，但基于生物的聚合物并没有自动具有良好的环境记录，因为它们也可能持续存在于环境中，而不是生物降解。 Redshaw解释说：“并非所有基于生物的塑料都是可生物降解的聚合物，并且并非所有可生物降解的塑料都是基于生物的。”然而，石油和天然气衍生的材料可相当造成最严重的环境伤害，因为该类别的塑料往往会在环境中持续更长的时间，同时也会造成其他环境影响。
为了理解原因，我们将研究一个油性塑料的例子：将牛奶瓶放在冰箱中。这纸箱在更具戏剧性的地方开始了它的生活 - 像原油一样，在地球的肠子里。将这种物质钻入地壳内的高压室中，并泵送至表面，并通过管道携带到油炼油厂。它的密集污泥由碳氢化合物组成，化合物由碳和氢形成不同长度链的原子，赋予它们不同的特性。这些碳氢化合物是塑料的最早原材料，是地球上准备的。
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在炼油厂，塑料生产确实是在运动的。在这里，基于它们所含的原子的数量和所得的分子量，将糖蜜状的原油被加热到将碳氢化合物分为不同的基团中，然后将它们喂入附近的蒸馏管中。在该管中，通常更较重的碳氢化合物沉入底部，而较短，更轻的烃则升至顶部。结果是，将原油分成几种不同的化学物质，例如石油，汽油和石蜡 - 每种化学物质都包含相似的重量和长度的碳氢化合物。这些组之一是Naphtha，一种化学物质将成为制造塑料的主要原料。
Naphtha就像金子塑料产生的灰尘，因为它包含的许多碳氢化合物中有两个是乙烷和丙烯。这两种化合物对于地球上最常见和无处不在的塑料产品的形成至关重要，包括用于牛奶纸箱的类型。但是要将实际上可以用来构建塑料的东西，必须从原始碳氢化合物状态分解为较小的单元。
有不同的方法可以做到这一点。一种方法是在零氧环境中施加高热量和高压。这个称为“蒸汽破裂”的过程将碳氢化合物分解成称为单体的较短分子。
阿斯顿大学（Aston University）的博士后研究员Payal Baheti说：“乙烷的单体，例如来自乙烷的乙烯或丙烯的丙烯可以直接衍生自热破裂后的石脑油。”最终，简化的乙烯和丙烯是制造塑料骨架所需的宝贵成分。
下一步通过称为聚合的过程展开，其中这些单个单体成分在新的布置中进行化学结合，以产生长期重复的链，称为聚合物。在这种情况下，乙烯和丙烯形成聚乙烯和聚丙烯 - 这两种最常见，最广泛的聚合物。
那么，为什么这两种聚合物如此受欢迎？聚乙烯的构成可以用来使其制造不同密度的塑料 - 这意味着它可以脆弱，柔韧，坚固且坚固 - 从而使其应用极为多样。同时，聚丙烯的配置使其特别灵活且有弹性。因此，我们每天都会看到这些类型的塑料，主要是在一次性单使用的物品中，例如牛奶纸箱，更不用说塑料包装纸，吸管，水瓶，购物袋，洗发水容器，瓶盖了 - 清单还在继续。
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然而，这些只是数十个中的两个合成塑料的两种。其他类型的碳氢化合物是隔离的，并与不同的来源分解并分解，不仅是从原油中，而且是从天然气中分解的 - 也用于制造塑料。在某些情况下，聚合物可能是由单个单体制成的，并在聚乙烯和聚丙烯中看到，或者它们可能涉及几种类型的单体的组合。
更重要的是，这些聚合物链中的每一个都将通过多种方式进行处理，并与各种添加剂（抗氧化剂，泡沫剂，增塑剂，阻燃剂，火焰增强剂）混合在一起，使它们能够实现使塑料如此多样的多种细分功能。
巴哈蒂告诉《现场科学》：“不同的塑料需要具有不同的特性。” “以食物包装为例，这应该阻止多余的氧气或阳光的通过，以避免降解，因此它包含添加剂以使其成为现实。“人们可以说是添加剂使聚合物具有其性能并导致塑料的形成。”
这些最终蓬勃发展创造了我们今天拥有的塑料产品的巨大多样性，这为食品生产和存储，化妆品，技术，医学和医疗保健做出了巨大贡献。
“外星材料”
现在，让我们再次快速完成该生产过程。从石油和天然气中合成的塑料是通过隔离碳氢化合物，将其分解成其组成部分，然后将这些部分重新建立成全新的新地层，从而使它们脱离了石油和天然气。巴哈蒂解释说，简而言之，这会产生一种对地球和土壤中微生物不熟悉的“外来”材料。 “在合成塑料中发现的碳主链未被土壤的细菌识别，这意味着它们不能消化并将其转化为水和二氧化碳。”
Redshaw说：“聚乙烯之类的产品可能需要几个世纪的时间才能在垃圾填埋场中分解。” “这意味着我们一生中生产的大部分内容仍然保持其原始形式。持久性并不是唯一的问题：因为它在阳光，水和风，油，油气和天然气衍生的塑料释放的影响下逐渐破裂温室气体排放包含在内部，以及将生产过程中添加的化学物质浸出回环境。尤其是，尤其是，尤其是它的持久性和持续数百年来的持续环境影响，尤其是巨大的一次性塑料污染 - 造成了我们今天看到的环境灾难。
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但是，这可能有一堆安装的垃圾。 Redshaw认为，可生物降解的塑料（这是他的研究的重点）可能是一种潜在的解决方案。重新升级，使可生物降解的塑料不一定意味着从诸如玉米淀粉之类的生物来源产生它（尽管可以提供解决方案）。更具体地说，它需要从聚合物中制作塑料，这些塑料可以通过水和土壤中的微生物有效地分解。
为此，要具有真实的行星影响，可生物降解的聚合物将需要替代油基聚乙烯和聚丙烯之类的聚合物，但同时还需要保持强度和柔韧性等性能，从而使这些常规聚合物如此受欢迎。这是一个艰巨的任务，这使传统聚合物保持竞争力更便宜。
但是一些可生物降解的选项开始取得进展。一种是一种称为Polylactides的类型，用于制造一次性单利乳酸盐，例如杯子，餐具和稻草，一旦它们处于环境中，它们就可以更有效地生物降解。 Redshaw认为，随着全球压力使塑料更具可持续性，这些发明可能会增加。
在其他地方也有一些乐观的迹象。 2016年，研究人员发现了塑料吃的细菌此后，其他人已经确定了聚乙烯含量蠕虫（这只野兽是大蜡蛾的毛毛虫，现场科学先前报道）。他们还发现可以设计为分解塑料废物。
“也许，在未来的几年中，我们将从具有分解和消化塑料的细菌和蠕虫中学习，甚至是聚乙烯载袋袋，以及设计大型的人造蠕虫，这些蠕虫可以在我们的塑料废物中吞噬它们的方式，例如70年代的“ Doctor Who”的巨型杂物！”雷德肖说。
无论如何，在创造塑料的过程中，人类已经设法从大自然中夺取原材料并彻底改变它们，以至于自然不再认识到它们。我们的创造力使我们陷入困境。现在，希望它可以使我们离开。
最初发表在现场科学上。
