季君暉介紹從南海實(shí)驗(yàn)點(diǎn)打撈的塑料垃圾。
有報(bào)道稱，至少79000噸海洋塑料垃圾聚集在太平洋深處，形成一座巨大的塑料“垃圾島”，面積約為160萬平方公里，約等于45個(gè)海南島。
這些塑料垃圾能被海水降解嗎？“不能?！敝袊茖W(xué)院理化技術(shù)研究所（以下簡稱中科院理化所）研究員、工程塑料國家工程研究中心主任季君暉在接受《中國科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)坦言，“照此速度發(fā)展，2050年海洋塑料垃圾重量將超過海洋魚類的重量?！?/p>
那么，如何讓塑料在海水中降解消失呢？
被忽視的海洋塑料污染
1965年，瑞典人斯圖林（Sten Gustaf Thulin）發(fā)明了一體式PE塑料袋，以替代需要大量砍伐森林制成的紙袋。這在當(dāng)時(shí)被列為“二十世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一”，卻在2002年被英國《衛(wèi)報(bào)》評為“人類最糟糕的發(fā)明”。
據(jù)中國塑協(xié)塑料再生利用專業(yè)委員會統(tǒng)計(jì)，我國每天使用塑料袋約30億個(gè)。季君暉打了個(gè)比方：“這些塑料袋連起來不僅能從地球到月亮繞三次，還能富余出一個(gè)打結(jié)的長度?！?/p>
PE塑料是不可以被降解的。從事材料化學(xué)研究的中國科學(xué)院院士江雷解釋道：“不可降解塑料在其化學(xué)合成的過程中形成的化學(xué)鍵，是微生物無法降解的，因此很難在土壤或其他自然環(huán)境中被分解。”
為了解決白色污染問題，近年來，國際社會紛紛開展了“限塑”甚至“禁塑”工作，并取得一定成效。但遺憾的是，海洋塑料污染問題卻長時(shí)間被忽視。
“每年約有800萬噸塑料廢棄物流入海洋，海洋中已經(jīng)積攢了數(shù)億噸的塑料廢棄物。”季君暉感慨道，最關(guān)鍵的是，這些塑料無法自行降解。
2015年，研究人員在哥斯達(dá)黎加的海洋中發(fā)現(xiàn)一只雄性太平洋麗龜，它的鼻孔被一根12厘米的吸管堵住，呼吸困難。實(shí)際上，每年因?yàn)樗芰侠p繞或誤食備受折磨甚至死亡的海洋生物數(shù)不勝數(shù)。
當(dāng)前，大量陸地塑料流入海中，甚至形成塑料島，對海洋生物和全人類構(gòu)成重大威脅。“日常生活中的塑料大多能在海洋中發(fā)現(xiàn)。它們最終會形成直徑小于5毫米的‘微塑料’，通常會小于1毫米，甚至0.1毫米，跟水一樣在整個(gè)海洋彌散性分布?！奔揪龝熣f，“這意味著，有水的地方就有微塑料?！?/p>
而這些微塑料，將不可避免地走上人們的餐桌?！拔⑺芰峡赡芡ㄟ^海產(chǎn)品和食鹽被人們吃下?！奔揪龝煾嬖V記者。
為什么海洋塑料污染長時(shí)間被忽視呢？季君暉認(rèn)為，一方面因?yàn)楹Ｑ笪廴静幌裢寥牢廴窘o人們生產(chǎn)生活帶來更直接的影響，另一方面是海洋污染的權(quán)責(zé)不像土壤污染那么明晰，無論是哪個(gè)國家提出，都需要從全球環(huán)境保護(hù)的角度出發(fā)。
塑料在海水中如何降解
季君暉團(tuán)隊(duì)在2015年開始研究海洋可降解塑料?！敖到馑芰系慕K極研究目標(biāo)是全自然域可自然降解，因?yàn)槲覀儧]辦法控制塑料最終留在了哪里，而海水屬于較難降解的環(huán)境。如果塑料產(chǎn)品在海水中能實(shí)現(xiàn)降解，基本上也可以在其他領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)降解?！?/p>
起初，與大多數(shù)學(xué)者一樣，季君暉也希望現(xiàn)有的生物降解塑料可以在海洋中降解。然而經(jīng)過一年多的實(shí)驗(yàn)，他發(fā)現(xiàn)大部分生物可降解塑料無法在海洋中降解。
為什么塑料在海水中的降解如此困難呢？“生物降解塑料的降解機(jī)理是‘生物作用’，要靠環(huán)境中的微生物來降解，而海水的鹽分高，即使最富微生物的海水也要比貧瘠的土壤微生物少很多。”季君暉解釋道，“這就意味著僅依賴微生物實(shí)現(xiàn)降解的生物降解塑料在正常土壤中只需要3~6個(gè)月就能降解，而在海洋中的降解可能需要幾十年甚至更長，這種降解是沒有意義的?！?/p>
讓塑料在海水中實(shí)現(xiàn)生物可降解這一想法破滅之后，季君暉在2017年帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開始研發(fā)全新的海水可降解塑料，把降解機(jī)理從生物降解調(diào)整為鹽促水解降解。
“海水中最不缺的就是鹽，鹽促水解反應(yīng)可以把塑料分子鏈先變成一個(gè)個(gè)的小‘片斷’。這些小‘片斷’慢慢會被海洋消納，最后變成二氧化碳。”季君暉解釋道。
實(shí)驗(yàn)過程并非一帆風(fēng)順。在南海的一次海上實(shí)驗(yàn)中，臺風(fēng)吹跑了研究樣品，團(tuán)隊(duì)半年多的辛苦工作付諸東流。
功夫不負(fù)有心人。一年后，季君暉團(tuán)隊(duì)成功研制出在海水中可降解塑料，可以制備塑料袋、塑料瓶、餐盒、塑料泡沫等制品，其中用于制備塑料袋和塑料瓶的新型海水可降解塑料即將在海南進(jìn)行中試。
他介紹道，目前所研發(fā)的海水可降解塑料，在海水中的降解時(shí)間可以控制在2~3年，而在土壤環(huán)境中只需3~6個(gè)月?！安煌破返乃芰辖到鈺r(shí)間不同，比如用于海水養(yǎng)殖的漁網(wǎng)一般使用壽命是5~6年，那它的降解時(shí)間則會控制在9~10年?！?/p>
江雷對此評價(jià)道：“海水可降解塑料是一項(xiàng)非常重要的突破，可以解決新增海洋塑料垃圾的消化和分解問題?！?/p>
“應(yīng)用是我們最終的目標(biāo)”
2020年4月，海南省生態(tài)環(huán)境廳印發(fā)《關(guān)于開展海南省禁止生產(chǎn)銷售使用一次性不可降解塑料制品試點(diǎn)工作的通知》，并逐漸開展“禁塑”試點(diǎn)工作。
為了全面支撐海南省“禁塑”工作，同年6月，中科院理化所與海南省科技廳計(jì)劃共建海南省降解塑料技術(shù)創(chuàng)新中心，研究降解塑料領(lǐng)域的新技術(shù)、新產(chǎn)品、新工藝等，推進(jìn)海水可降解塑料的產(chǎn)業(yè)化。
“海洋里發(fā)現(xiàn)的塑料廢物是什么，我們就先研究什么，而實(shí)現(xiàn)塑料制品的可降解性能只是第一步，關(guān)鍵要解決產(chǎn)品的使用性能和成本問題。”季君暉說。
在他看來，“禁塑”的關(guān)鍵前提是提高市場監(jiān)管部門對塑料產(chǎn)品的快速鑒別能力，而當(dāng)時(shí)檢驗(yàn)塑料產(chǎn)品能否降解需要6個(gè)月之久。
為了在短時(shí)間內(nèi)解決塑料產(chǎn)品的快速檢測問題，季君暉幾乎把北京的實(shí)驗(yàn)室搬到了海南，最終促成了海南省地方標(biāo)準(zhǔn)DB46/T 519-2020《全生物降解塑料及制品快速檢測法基于電子監(jiān)管光譜指紋圖譜法》、DB46/T 520-2020《全生物降解塑料制品中可降解成分快速檢測法》的制定和發(fā)布。該標(biāo)準(zhǔn)一出臺，就被國家發(fā)改委列入國家生態(tài)文明建設(shè)區(qū)推薦措施。
此外，季君暉團(tuán)隊(duì)還研制出塑料產(chǎn)品的檢測設(shè)備，檢測時(shí)間也由6個(gè)月縮短到幾分鐘?！澳壳敖到馑芰峡焖贆z測設(shè)備的價(jià)格還比較高，我們希望開發(fā)新的裝備，將價(jià)格控制在2萬元以內(nèi)，只有成本下來了，才能實(shí)現(xiàn)全面的裝備制造?！彼f。
除了海水可降解塑料，中科院理化所還研發(fā)了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的PBS/PBAT（第三代新型生物降解塑料），并完成向多家企業(yè)的技術(shù)授權(quán)，順利投產(chǎn)?！拔覀冄芯康某霭l(fā)點(diǎn)永遠(yuǎn)是行業(yè)的需求，應(yīng)用是我們最終的目標(biāo)?！奔揪龝煾嬖V記者。
為更好地推動科研成果轉(zhuǎn)化，中科院理化所在2020年7月成立了中科啟程新材料科技（海南）有限公司。“科研成果轉(zhuǎn)化的過程中，很容易產(chǎn)生知識產(chǎn)權(quán)糾紛，有了自己的轉(zhuǎn)化平臺有助于解決這一問題。”季君暉坦言。
“人這一輩子難得做好一件事，當(dāng)看到自己研發(fā)的產(chǎn)品被千家萬戶使用時(shí)，我很自豪。”季君暉感慨道，“海水可降解塑料不再是生物降解塑料的更新?lián)Q代，而是全新的顛覆性技術(shù)，隨著工藝的完善和成本的降低，將會有更大的發(fā)展空間?！?/p>
（編輯：逍遙客）
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