近日,來自175個國家的代表齊聚韓國釜山,為了遏制塑膠污染持續惡化而召開「全球塑膠公約」(Global Plastics Treaty)談判。然而各國意見分歧,難有具體結論。最近日本理化學研究所(RIKEN)與東京大學研發創新塑膠材質,放在海水數小時即可完全分解為無害物質。此環保科技突破,不僅可能解決塑膠廢棄物對海洋生態的嚴重威脅,還有助減少塑膠微粒對人類健康的危害。論文11月刊登於《Science》。
塑膠污染對地球環境的危害已迫在眉睫,再也不容各國政府繼續忽視。統計顯示,全球僅有約9%的塑膠被回收利用,多數是被掩埋、焚燒,或流入自然環境並進入海洋。每分鐘,等同有一輛垃圾車的塑膠被倒入海中。由於塑膠難以分解使用量又不斷增加,若再不採取行動,估計2050年海洋中塑膠垃圾的總重量將超越魚類的總重量。而海洋中的微塑膠,更會經由食物鏈進入人體,對生態及人類健康皆構成嚴重威脅。
為了克服塑膠難以分解的缺點,日本理化學研究所與東京大學的科學家開發出一款基於「超分子化學」(supramolecular chemistry)原理的新形塑膠材料。與傳統塑膠材料的強「共價」鍵不同,超分子化學利用分子間「非共價」作用力構建穩定但「可逆」的結構。本次創新的塑膠材料採用「鹽鍵」(salt bridge)結合「離子型單體」(ionic monomer),使有耐熱和堅固的性質,但暴露於海水後則會自動崩解,並且在微生物作用下進一步分解而回歸自然。
創新塑膠材料示意圖。
此創新塑膠材料在實驗中展現驚人的環保特性:它在海水中幾個小時內就開始分解;若是埋在土壤中,則可於十天內完全分解。其所釋放的分解物還具肥料功效,可促進植物生長。此外,其製造過程在水溶液中進行,有別於傳統製程需有機溶劑,因此更為環保減碳。而且新式塑膠材料的回收性大幅提升,可回收高達91%的主要成分,有機會為塑膠污染提供更可持續發展性的解決方案,也展現材料科學於環保領域的潛在貢獻。
目前市場上所謂的生物可分解塑膠,事實上難以在海洋環境完全分解,還會產生有害的塑膠微粒。研究顯示,三分之二海洋魚類已被塑膠微粒污染,人類食用這些魚類將間接攝入塑膠,進而危害健康。而本次研發的新形塑膠材料,有機會徹底解決塑膠微粒的污染。
全球塑膠公約談判,旨在推動減少塑膠污染的法律框架,支持可持續發展材料發展。挪威國際發展部長呼籲採取行動,而許多大企業也表示支持。值此新塑膠材料問世,為協議增添實際可行的技術支撐。雖然要實現大規模應用仍需克服製造成本和基礎設施建設等挑戰,但專家對此技術未來應用持樂觀態度,認為其將成為海洋塑膠污染治理的關鍵。
(圖片來源:RIKEN)