塑料,想说爱你不容易
2021-05-28袁越
袁越
如果文明可以被它为这个世界留下的东西所定義,那么我们今天这个时代一定会被未来的历史学家定义为塑料时代,因为塑料这东西极难降解,却又无处不在,只用了短短一个世纪的时间就遍布整个地球,就连南北极都能找到它的踪迹。之所以会有今天这个局面,根本原因就在于塑料这种人造材料实在是太好用了,每一个用过的人一定会立刻爱上它。
塑料与海洋
2019年10月23日,来自全球100多个国家的代表齐聚挪威首都奥斯陆,参加一年一度的“我们的海洋大会”(Our Ocean Conference)。大会的宗旨是保护海洋及其生态系统,议题范围包括气候变化、海水酸化、海洋保护区和水产捕捞及养殖等常见话题。但本届大会最热门的话题却是一种似乎和海洋没什么关系的人造材料,这就是塑料。造成这一现象的原因是英国广播公司(BBC)于2017年播出的自然类纪录片《蓝色星球》(Blue Planet)第二季,在这一季的最后一集,大卫·爱登堡爵士(Sir David Attenborough)史无前例地花了6分多钟的时间讨论塑料垃圾对海洋生物的影响,画面中出现了一头因被塑料线缠住而身体变形的海龟,以及一只因为食用了太多塑料垃圾而死去的信天翁尸体。
这集片子播出后,立刻在全世界引发了强烈反响。互联网上到处都是讨论海洋塑料垃圾的帖子,各界名人纷纷接受媒体采访,要求政府行动起来,拯救海洋生物。
此前关于塑料垃圾的讨论大都只关注陆地上的塑料污染,公众总能找出各种理由为眼前出现的塑料垃圾开脱罪责,这些垃圾最大的危害只不过是有碍观瞻而已,大家看多了也就习惯了。
以及最近媒体热议的微塑料(Microplastic),这种直径小于5毫米的塑料碎片在陆地上的累积量要比海洋里多得多,但它们大都被埋在土里了,和人类的日常生活关系并不大。
但是,以上这些理由到了海里就都不成立了。首先,塑料的比重轻,如果没有被其他物品缠绕、粘连或附着的话不容易下沉,但塑料却又相当结实,即使在海水中也不易分解,海洋动物们一不小心就会被缠住,一旦缠住了就很难摆脱;其次,海水中漂浮的塑料袋看上去很像水母,甚至有研究发现这些塑料袋散发出来的气味都和水母很相似,导致那些以水母为食的鱼类和海龟对这些塑料袋的诱惑毫无抵抗力;再次,进入海洋的微塑料会均匀地混在海水之中,海洋动物很难避免误食,所以鱼肉中往往混有大量微塑料,它们最终都进了人类的肚子,后果难以预料。
海洋中的大块塑料的主要来源是废弃的渔网渔具、用过的塑料瓶和塑料袋,以及被丢弃的儿童玩具、医疗器械和生活用品等各种塑料制品,我们应该想尽一切办法不让它们进入海洋。但这事说起来容易做起来难,因为塑料实在是太好用,而且又太便宜了。人类生产了太多的一次性塑料制品,用完后随手把它们丢弃在了环境之中,每一件被随意丢弃的塑料垃圾都有可能被雨水冲进河流,然后顺着河流进入海洋。换句话说,海洋就是地球的下水道。人类产生的绝大部分垃圾,最终都会通过各种渠道进入海洋生态系统。
回收利用的理想与现实
说到如何减少废塑料的危害,多数人的第一反应肯定是“回收利用”(Recycle)。于是我专程去了趟广州,这里是国内废塑料回收利用的中心之一。
我的第一站是位于广东省清远市清城区石角镇的华清循环经济产业园。这是国家首批循环经济试点单位,占地4000多亩,规模极为庞大。但因为疫情的缘故,我只被允许参观了少数几个部门,其中就包括电器拆解车间。虽然排风扇一直在吹,但偌大的车间里空气质量依然很差,好在工人们全都戴着防毒面具,穿着全套的防护衣,一看就是这个行业里的国家队。
必须承认,当我看到一台台旧电视和旧冰箱沿着传送带进入车间,转眼间就被大卸八块时,心里还是很有快感的。工人们的动作相当熟练,一台电视机只需要3—4分钟就能拆解完毕。电线和螺丝钉等金属物件被单独放到小格里,送到专门的分拣设备里再把铜、铁和铝等金属分开。剩下的几乎都是各种塑料,主要成分包括ABS工程塑料、聚苯乙烯和聚丙烯等。这些塑料都是热塑性的,可以用高温将其熔化后重新造粒,然后就可以当作再生原材料卖给塑料加工厂了。
这个过程不涉及化学反应,因此被称为物理回收法。此法简单易行,投资也不大,理论上回收率可以做到接近百分之百,满足了循环经济的大部分要求。可惜物理回收法有3个难以克服的困难,不要指望它能一劳永逸地解决塑料问题。
第一,此法只适用于热塑性塑料,热固性塑料很难办到。后者有点像混凝土,一旦成型就很难再还原回去了。第二,塑料本质上是一种长链分子,每经过一次热冷循环,分子长度就会缩短一点点,导致其质量有所下降,不像金属那样可以永远循环下去,这就是为什么回收塑料的质量比不上原生塑料,两者之间永远存在的价格差就是明证。第三,物理回收法对原材料的纯净度有很高的要求,只要掺杂了一点点其他塑料,其质量就会大打折扣。这家回收厂配有一台废塑料静电分拣设备,据说可以达到99%以上的纯度,不过我去的那天因故没有开,改为手工分拣,据说也可以做到98.5%的纯净度。
之所以可以分得这样好,主要原因在于这家回收厂收上来的旧电器都是那种老式的大机器,塑料外壳不但体积大,而且化学成分相对单一,分起来并不难。如果是现在这种平板电视,情况就会大不相同。“我很担心即将出现的平板电视报废潮,因为越是先进的电器,集成度就越高,成分也越复杂,回收起来就越麻烦。”一位管理人员对我说,“我希望国家能重视这个问题,鼓励厂家在设计产品时就把报废后的回收问题考虑进去。比如简化产品设计,减少塑料类型,以及用搭扣代替螺丝钉等,这样工人拆解起来就要方便很多。”
不过,旧电器中的塑料占塑料总产量的比重还不到5%,真正的大头是各种包装材料,占比在40%以上。以前这部分塑料大都是由各地的农村小作坊负责回收的,但近年来由于国家对污染的控制越来越严,以及停止进口固废等新政的实施,这部分废塑料也逐渐集中到大企业那里去了,我的下一个目的地广州万绿达就是这样一家龙头企业。
万绿达集团成立于1994年,总部位于广州經济技术开发区。我去参观了他们的废塑料回收厂,厂区内堆满了各种原材料,但仔细一看就会发现,这些废料都不是拾荒者捡来的,而是从工厂或者商店里淘汰下来的过期产品或者质量有问题的残次品,因为每一堆废料都来自同一个厂牌,其中有一堆某知名品牌的软饮料居然都是没喝过的。
“这堆饮料瓶是饮料厂处理的过期产品,是他们出钱让我们拉走的。其他那些原材料则需要去拍卖市场上竞拍,因为大家都喜欢工厂的新料,品种单一,处理方便,产品质量也更好。”一位管理人员对我说,“所以现在国内的工业废品回收利用率已经超过了98%,但民用废品的回收利用率连40%都不到,因为那些废料都太脏了,不好用。”
新料不但干净,而且品种单一,即使成分复杂一点问题也不大。我看到的最惊悚的画面是一个足有300平方米的大仓库里堆满了蓝色的口罩边角料。万绿达和某知名口罩生产商签了3个月合同,每个月帮他们处理800吨口罩边角料。这玩意儿虽然成分复杂,但也就那么几样,处理起来并不难。相比之下,塑料瓶看似简单,其实不同品牌的塑料瓶成分非常多样化,瓶身可以是聚酯、聚乙烯和聚丙烯,不同的厂家还会使用不同的增塑剂,以及其他一些添加剂。瓶子上的贴膜则主要是聚氯乙烯,绝不能和瓶身混起来用。而塑料瓶盖子有的是用低密度聚乙烯制造的,有的是用高密度聚乙烯制造的,区分起来并不容易。万一操作者不小心弄混了,做出来的再生塑料质量就会很差,卖不出好价钱。
塑料产品的颜色也是一大问题。没有哪家工厂愿意购买颜色不统一的再生原材料,处理起来太麻烦了。
总之,废塑料的物理回收看上去似乎很容易,但操作起来困难重重。如今大部分日常用品的塑料包装上都会看到一个三角形的标志,3个首尾相连的箭头给人一种“可回收”的感觉。其实这个标志只是为了说明这件产品用的是什么塑料,以三角形中间的数字为准,其中标号1指的是聚对苯二甲酸乙二酯(PET),这是最容易回收的塑料种类,标号2指的是高密度聚乙烯(HDPE),也比较容易回收。其余的3—7号分别对应着聚氯乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和其他塑料(比如聚碳酸酯或者聚乙烯等),回收难度则要大得多。
问题在于,目前标号1和标号2这两种塑料只占所有回收塑料产品的1/4左右,这说明全球每年生产的塑料当中有3/4都因为各种原因而难以回收利用。
为了解决这些问题,不少人开始研究化学回收法。顾名思义,这种方法就是将塑料聚合物分子打断,变为单体,然后再重新聚合。这个方法对于原材料纯净度的要求没有物理回收法那么高,产品的质量也会更好一些,而且理论上可以做到无限次回收。但目前此法的技术难度还是太大,能耗太高,成本降不下来,至今都没有什么实质性的化学回收项目在国内落地。世界范围内也仅有少数几个项目进入了实际应用阶段,距离全面普及还很遥远。
既然回收利用那么困难,干脆想办法让废塑料全都自然降解掉行不行呢?毕竟塑料最大的问题就是难以降解,如果这个问题解决了,塑料也就没问题了吧?
可降解塑料的悖论
广东宝德利新材料股份有限公司生产的冲厕式生物降解型宠物收集袋用的是一种水溶性高聚合物材料(PVAL),主要成分为改性聚乙烯醇。厂家可以根据使用场景调节这种材料溶于水的时间和温度,比如这种宠物收集袋可以在半年内彻底溶解,变为二氧化碳和水。
“可降解塑料有很多种,PVAL是唯一的水溶性塑料。”宝德利公司的董事长莫雄勋对我说,“这种材料非常怕水,只适用于少数几种应用场景,比如装宠物粪便或者农药等。我在厦门大学做过实验,鱼吃了这种塑料不会有问题,因为它的成分非常简单,在鱼肚子里很容易破碎,然后很快就溶掉了。”
采访过程中,莫雄勋一直在强调PVAL只是一种功能性材料,不能简单地称之为环保材料,因为决定一种材料是否环保的关键在于使用方式是否正确。比如,PVAL不能和可回收塑料混在一起,那样会降低再生塑料的品质。再比如,用PVAL做的塑料袋很容易坏,用一次就得扔掉,不符合环保精神。还有,这种塑料袋价格不算便宜,一般家庭很可能不会用它。事实上,宝德利品牌的宠物袋只在国外销售,国内根本就买不到。
美国密歇根大学环境工程师雪莉·米勒(Shelie Miller)博士在2020年10月出版的《环境科学与技术》(Environmental Science& Technology)杂志上发表了一篇综述,纠正了一些关于环保塑料的误区。按照这篇文章的逻辑,一些地方强行禁止使用一次性塑料制品的做法并不一定对环境有利。比如说,如果用布袋代替一次性塑料袋的话,布袋必须使用很多次才能抵消塑料袋带来的环境影响,因为生产一个布袋所需消耗的资源总量远比生产一个塑料袋要多。如果塑料袋最终没有乱丢到环境中,而布袋又必须经常洗的话,用布袋反而对环境不友好。
再比如,用玻璃瓶代替塑料瓶也不一定更环保,因为玻璃本身也是需要消耗资源才能被制造出来的,而且玻璃比塑料重很多,运输过程中消耗的能量更大。如果用过的塑料瓶进行了正确的处理,而替代它的玻璃瓶又必须经常冲洗才能继续使用的话,用玻璃瓶代替塑料瓶也不是一个环保的做法。
那篇文章最后得出结论说,妖魔化塑料是不对的,因为塑料的替代品不一定比塑料更环保。要想正确衡量一种材料对环境的影响,必须采用全生命周期评估(LCA)的分析方法,否则很容易好心办坏事。
还有一点值得一提,那就是像医院和实验室这样的地方,不用一次性塑料几乎是不可能的,因为这涉及消毒的问题。要知道,在一次性手套被发明出来之前,医生们都是同一副橡胶手套用一辈子的,病人甚至可以通过手套的新旧程度来判断眼前这位医生的水平是高还是低。
同理,一些地方强行要求把所有常用的塑料制品(主要是塑料袋和餐具)全部换成可降解塑料,这个政策也是有疑问的,因为“可降解”这个概念存在太多误区。很多人觉得只要标注了“可降解”这3个字的塑料制品就可以像苹果皮那样随便扔了,大力推广可降解塑料产品很可能会加剧这一趋势。
“一种塑料必须能够在合理的时间范围内完全降解成自然界中已有的物质,而且不能对土壤和大气带来污染,才能称之为可降解塑料。”世界自然基金会(WWF)北京代表处的海洋项目专家杨松颖对我说,“塑料的降解过程需要满足一定的外部条件,这些条件往往只能在工业化降解设施里才能实现,自家后院的土壤是满足不了的,海洋里就更不行了。”
这个简单的解释里有三点值得拿出来细说。
第一,可降解塑料的降解时间是有要求的,一般认为必须在半年内完成,否则就没意义了。你想,皮鞋严格说来也是可降解的,但一双扔在马路边的皮鞋很可能需要几十年的时间才能彻底从自然界消失,这是不能接受的。同理,如果一种塑料袋需要好几年才能彻底降解,那么如果这个塑料袋被丢进海里的话,仍然会给海洋生物带来伤害。
第二,可降解塑料必须能降解成无害的无机物或者甲烷之类的简单有机小分子,而不是分解成肉眼看不见的碎片就完事了。有一种新技术叫做“氧化降解”(Oxo-degradation),即通过在塑料制造过程中加入某种添加剂,使得成品塑料在阳光和空氣的作用下缓慢分解成小碎片。这个降解过程几乎可以说是自动发生的,不需要消费者做任何额外的事情,看似十分完美,但这些碎片实际上就是前文提到的微塑料,对环境仍然具有潜在的危害。更糟糕的是,如果回收塑料里混入了这种可氧化塑料,制成的再生塑料产品的质量就会大打折扣,所以绝大多数环保组织都反对这项技术,认为它治标不治本,打着可降解的旗号破坏循环经济。
第三,要想实现完全降解的目标,必须要让微生物参与进来,在氧气和水的帮助下将塑料分子完全分解掉,这就是“生物降解”(Bio-degradation)。问题在于,大家之所以喜欢塑料,就是因为塑料不像纸制品那样容易“变质”(即被微生物污染),所以必须让这种塑料在正常使用过程中不会被微生物吃掉,只在特定条件下才会被微生物降解,这个特殊条件就是堆肥。简单来说,堆肥就是为微生物提供一个高温、高湿的有氧环境,加快好氧细菌的工作效率,使得塑料能够在半年内彻底降解,剩下的渣滓可以用作肥料。问题在于,国内具备这种条件的工业堆肥厂很少,国外也不算多,很难满足大众的需要。而且这种堆肥厂对原料的纯净度要求非常高,因为最终产物是要拿去当肥料的,如果垃圾分类做得不好,废塑料里混进了有害物质,堆出来的肥料会对农作物造成伤害。
总之,可降解塑料可以分成好几种,每一种都需要单独进行处理才能顺利降解,互相之间无法兼容。如果垃圾分类做得不好的话,根本达不到环保的要求。但是,目前的垃圾分类政策执行得并不好,很难做到尽善尽美,所以可降解塑料不可能一劳永逸地解决问题。
于是,我们只剩下减量这一条路可走了吗?
学会和塑料共存
2020年底,一家名为“摆脱塑料”(Break Free From Plastic)的环保组织公布了一年一度的塑料污染全球黑榜,可口可乐、百事和雀巢分别位列前三位。这家组织调查了55个国家和地区的海滩、公园和河流,发现数量最多的废弃饮料瓶来自可口可乐,百事和雀巢则分列二、三位。事实上,这三家公司就是目前国际软饮料市场的三巨头,因此这件事的本质就是产量越高,被环保组织点名的概率就越大。
该组织指出,这三家公司虽然声称他们在努力解决塑料污染问题,但实际上他们却在继续生产有害的一次性塑料包装。该组织坚信,减少全球塑料污染的唯一方法就是停止生产并逐步淘汰一次性塑料用品,以及推广回收利用系统,这三家公司在这方面基本上是“零进展”。
确实,饮料瓶的有偿回收系统在很多国家都没有做起来,这几家大公司仍然在大量生产一次性塑料饮料瓶,而不是重新回到过去用那种可重复使用的玻璃饮料瓶,或者改用来自生物材料的可降解塑料瓶。
但是,这些公司也有苦衷。饮料瓶已经是所有一次性塑料产品当中回收率最高的了,但塑料本身的性质决定了即使全部加以回收利用,做出来的可再生塑料的质量也会打折扣,不可能一直循环下去。至于说用玻璃饮料瓶代替塑料瓶,先不说前者的生产成本很高,其重量也会导致运输成本大增,光是玻璃瓶的回收和清洗就会消耗更多的资源,不一定比塑料瓶更环保。同理,目前生物塑料的质量仍然比不上化工塑料(比如纸吸管比不上塑料吸管),而且价格也比后者高,消费者愿意为此买单吗?
归根结底,问题还是出在塑料的定位上。我们到底应该把塑料视为敌人,想尽一切办法减少塑料的产量,还是具体问题具体分析,从减少塑料的危害入手?
如果是前者,那些跨国公司当然要负主要责任,毕竟大部分塑料产品都是他们生产的。即使他们无法减少产能,也应该负起回收的责任。但是,如果我们仔细分析一下塑料的真正危害,不难发现释放到环境中的塑料才是最大的问题。而那些塑料瓶和塑料袋并不是自己跑到野外或者海洋里去的,而是被普通消费者随手扔掉的。所以在这件事上没有人是无辜的,大家都有责任。
有没有办法能够在尽量不改变普通人生活习惯的基础上减少垃圾总量呢?有一个解决方案也许可以考虑一下,这就是焚烧。提到垃圾焚烧,很多人首先想到的肯定是冒着黑烟的烟囱,散发着恶臭的焚烧炉,以及排放到空气中的致癌物质二恶英。早年间的一些垃圾焚烧厂确实如此,但新一代垃圾焚烧厂早已改头换面,不再是过去那副老样子了。
北京首钢鲁家山垃圾焚烧发电厂就是这样一个新型垃圾处理项目。该项目位于北京市门头沟区鲁家山一个废弃的石灰石矿区内,距离市区大约20分钟车程。项目总投资20亿元,2013年建成投产后成为亚洲地区规模最大的垃圾焚烧发电项目,每天可以处理3000吨生活垃圾,基本解决了北京西部地区的垃圾处理难题。
虽然每天都有几千吨垃圾被送进来,但因为全程采用了封闭式管理,厂区内根本见不到垃圾的踪影,也闻不到多少异味,参观者只能隔着一层玻璃看到垃圾的样子。刚运进来的垃圾被堆放在两个59米长、27米宽、33.5米深的垃圾发酵池内,先通过5—7天的发酵滤去其中的水分,提高垃圾的热值,然后再送进焚烧炉内焚烧,推动蒸汽机发电。据我观察,这些垃圾都属于垃圾分类中的“其他垃圾”,主要成分是各种包装材料和掺杂了少许厨余垃圾的塑料袋及饭盒。虽然其中含有大量可回收塑料,但因为太脏了,成分也过于复杂,很难进入垃圾回收系统,也不被拾荒者青睐,很容易被丢弃在户外环境中,并最终流进海洋。如果它们能够拿来发电,价值就会有所提升,也许拾荒者就会愿意主动收集它们了。
从普通消费者的角度来看,除了相对干净的饮料瓶之外,大部分普通生活垃圾都是难以分类的,于是它们几乎全都被当作“其他垃圾”扔掉了。以前这些垃圾最终都去了填埋场,管理部门为了减少运输成本,不可能把填埋场建在远离市区的地方,其结果就是前几年在中国各地引起热议的垃圾围城事件。如今有了这个焚烧厂,每年都有超过100万吨本来应该进入填埋场的垃圾消失在空气中,其中蕴含的能量则变成了4.2亿度电,满足了20万户普通北京居民的日常生活用电需求,真可谓一箭双雕。
为了减少公众对于焚烧污染的疑虑,这家焚烧厂经常组织民众前往参观。走进厂区,大家首先看到的就是那根高聳入云的烟囱,冒出的白烟是经过处理的蒸汽,很快就消散了。厂区内竖着一块电子广告牌,显示的是从烟囱里排出的废气中含有的有害成分浓度。这些数据都是和环保部联网的,企业要想偷排非常困难。再加上这是享受国家补贴的国企,自身也没有偷排的动机,应该可以放心。
问题是,如果另一家垃圾焚烧厂没有这么好的技术和这么严格的管理,那就难免会出问题。所以,如果国家真的打算用焚烧的方式减少垃圾总量,那就必须想办法减少聚氯乙烯和塑化剂的使用,这两种物质里都含有除了碳、氢、氧之外的其他元素(比如氯),它们才是二恶英的来源。如果焚烧的垃圾里只有聚乙烯和聚丙烯这类简单的碳基多聚物,那就不会有这些问题了。
由此可见,无论是从先期投资的规模还是焚烧过程的技术含量来看,垃圾焚烧厂都更适合建在富裕的发达国家,这也正好可以帮助这些国家自行解决生活垃圾的处理问题。一直有不少西方环保组织倡导垃圾分类,因为分类好的垃圾便于回收利用,但实际上大量来自西方家庭的已分类生活垃圾最终都被运到了发展中国家,垃圾回收处理过程中所必然产生的污染也被顺势转移到了国外。据统计,仅仅美国这一个国家每年就向国外出口100万吨塑料垃圾,这些垃圾以前大都被运往中国,现在则被运到了马来西亚、老挝、孟加拉国、塞内加尔和埃塞俄比亚等第三世界国家。这些国家的废塑料回收技术较差,环保法规也不严格,产生的环境污染相当严重。如果像美国这样的发达国家能通过垃圾焚烧的方式将这些垃圾在本国处理掉,不但减少了垃圾运输过程中的能耗,还会对保护地球环境产生积极的影响。
这些案例清楚地表明,塑料本身不是恶魔,塑料的环境污染才是。要想减少塑料的环境污染,政府、企业和民众这三方面都必须挺身而出,承担起自己应负的责任。
2020年9月18日,全球数十位顶尖科学家联名在《科学》杂志上发表了一篇重磅论文,分析了塑料未来可能出现的几种结局。文章指出,如果我们什么也不做,到2040年时海洋塑料垃圾总量将增加到2016年水平的2.6倍,陆地塑料污染更是会增加到2016年水平的2.8倍。但即使我们完成了所有的减塑目标,各行各业都做到了最好,到2040年时全球塑料污染情况也只会比2016年减少40%而已。换句话说,如果我们立即开始行动起来,所有环保措施都执行得无比完美,从现在到2040年间全球仍将新增7.1亿吨塑料垃圾,其中2.5亿吨进入海洋,4.6亿吨留在陆地。如果我们推迟5年再开始行动的话,那么还要再增加5亿吨塑料垃圾。这一代地球人必须学会和塑料共存,因为我们已经别无选择了。
复杂的问题往往需要复杂的解决方案,塑料问题就是如此。我们不应指望任何一种单一方案能够解决塑料污染问题,也不应指望完全依靠技术进步来帮助人类摆脱困境,而是应该多管齐下,一方面勇敢地向消费主义宣战,主动减少塑料产品的使用,另一方面必须采取实用主义策略,针对不同的塑料分别采取替代、回收、焚烧和填埋等方法加以处理。商家也必须立即行动起来,承担起自己应负的责任,只有这样才能彻底解决塑料问题,最终和这种人类有史以来发明的最全能的材料和平共处。
(摘自《三联生活周刊》2021年第9期。有删节)