文/庄炯鑫 何红梅

塑料从1869年诞生至今已有120年历史。易生产、难降解，废弃塑料留给地球的白色污染如同一道道伤痕，让人们不禁陷入沉思：人类会不会被淹没在“塑料垃圾山峰”之下？

随着人们对直接抛弃废旧塑料行径的坚决抵制，不少国家立法减少使用一次性塑料，大型海洋清理项目开始启动，再生塑料制品逐渐进入寻常百姓家。

去年，美国劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)的研究人员成功合成一种新型材料聚酮烯胺，简称PDK。利用这种新材料对塑料分子结构进行“分解-重组-循环”，再次赋予塑料新生。

废塑料情归何处

据初步估算，人类至今已生产超过90亿吨塑料。仅2018年，全球塑料产品产量就达3.5亿吨。这个数字目前正以每年5%的速度增长。

伯克利实验室研究者们认为，人类生产的绝大部分塑料制品大部分未能真正实现回收利用。比如人们日常生活中使用最多的塑料袋，即便循环利用也不过是制作更低等级的塑料制品，最糟糕的是直接废弃于自然环境中，变成“生态凶手”。

全球诸多研究者致力于破解塑料回收利用难题。伯克利实验室发现，大多数廉价塑料制品以基础单体为原料，通过加聚或者缩聚反应形成高分子化合物，再通过组合填料、增塑剂、稳定剂等添加剂来实现不同的性能。添加复杂成分让塑料制品的分子结构愈加难分难舍，即便回收利用，以之生产的再生塑料产品性能大大降低。

基于这一研究诞生的PDK基塑料，意味着废弃塑料得到了更好的归宿。

图： 实验小组主要人员

打破一成回收困局

现阶段，人们处理废弃塑料的方法主要有三种：

填埋。塑料自然分解的周期从几十年到几百年，占用了巨大的地球自然空间。

焚烧。虽然耗时短，却排放了大量带毒气体，必须使用更多资金和资源处理由此带来的环境污染。

回收再利用。经过严格的分拣、净化等工序，在人类生产出来的90亿吨塑料制品中，仅9%能被循坏利用。

由于塑料回收难度大、工序复杂，大多数只能降级回收。即使是目前回收利用率最高的PET塑料，回收率也仅为20%～30%。科学家们从分子角度打破塑料回收困局，有望提升塑料回收利用率。

PDK基塑料回收利用被寄予厚望。制造PDK的单体可以从任何添加剂中分离出来，只需将塑料浸泡在高酸性溶液中即可。在强酸环境下很容易实现分子间的分离，使废旧塑料制品能顺利合成更好的新的塑料制品。就如同小孩子们手中的乐高积木一样，只需要进行简单的组合，就可以一次又一次重新组合，而积木纹理、颜色和性能毫发无损。

分解单体重组再生

良性生态循环开启

与传统塑料不同，PDK塑料可以通过简单的高酸性溶液浸泡过程回收。相对于废弃塑料的“逆生长”生命周期来说，PDK基塑料的循环利用也没有次数限制。

伯克利实验室研究人员认为，人类正处在一个拯救生态的关键时期，现在应该着眼于建立什么样的塑料回收工厂及其配套设施，以便更好地分类处理数量庞大的可回收塑料制品。利用PDK实现塑料循环利用，体现的是改善地球生态的化学思维。显然，酸不是破坏塑料材料分子键的唯一方法，其他可回收塑料显然可以使用热或其他化学催化剂恢复到单体状态。

PDK可回收塑料可以很好替代当前使用的诸多不可回收塑料。下一步，研究人员计划开发具有更好热性能和机械性能的PDK塑料，以应用于纺织品、3D打印和泡沫塑料等领域。

让塑料材料顺利分解重组，如果这个问题解决，塑料将不再出现在垃圾填埋场或者焚烧炉中，也不再被无奈废弃。在打通生产工艺、应用场景、回收利用各个环节之后，全社会将形成一条塑料再生绿色产业链。

这种新材料的合成源自于一次偶然的实验。当伯克利实验室的Peter Christensen将各种酸添加在制造PDK黏合剂的玻璃器皿上时，实验室首次发现了PDK基塑料令人兴奋的降解特性，并注意到黏合剂的成分发生了变化。

“让我们惊讶的是，它们变成了原本的单体。”Peter Christensen对黏合剂的转变感到好奇，用NMR(核磁共振)光谱仪分析了样品中的分子结构。

研究人员托付分子实验室测试各种配方，证实了酸不仅能使PDK聚合物分解为基础单体，这一方法还可以使单体与缠绕的添加剂分离。回收之后的PDK单体通过重组，再生的聚合物不受原始材料的颜色或其他特性影响，实现升级利用。举例来说，扔进垃圾桶的破烂PDK基塑料凳子，经过再生又能变成崭新的电脑键盘。