湖北宣恩县椿木营乡挖断山村农民在用地膜覆盖方式种植蔬菜,从本世纪
初开始,当地展开了以可降解塑料薄膜覆盖种植为主的高山‘白色革命’
研究表明,目前可降解塑料和其他垃圾混合进入垃圾焚烧、填埋设施,实际上与传统塑料相比不仅没有环境优势,而且可降解塑料价格昂贵,总体来看成本效益极低。
文/胡宇鹏 温宗国 编辑/张海鑫
随着塑料污染问题在全世界引起广泛关注,可降解塑料被视为解决白色污染的金钥匙。
然而,可降解塑料在现有塑料回收再生体系中真的被降解了吗?与传统塑料相比成本高昂的可降解塑料,对防治塑料污染贡献有多大?成本效益又如何呢?
可降解≠无条件降解
可降解塑料是指使用后在特定自然环境条件下能降解成对环境无害的物质,是一大类降解材料的总称。可降解塑料最先出现于上世纪60年代,中间经历过与传统塑料混合的发展阶段、通过光热条件降解的阶段,以及通过微生物酶促反应降解的阶段。可降解塑料与传统塑料(例如聚乙烯、聚丙烯)混合的材料,只能使传统塑料更易崩解成细小碎片,产生更多的微塑料污染环境,因此不能被认为是可降解的。光热降解塑料的降解性差,受到温度、光照强度等自然条件约束。例如埋藏在地下的地膜,会由于没有光照而收效甚微或根本无法分解。因此,只有在生物条件下可降解的塑料,也称生物可降解塑料,才是真正的可降解塑料,才有防治塑料污染的价值。
人们常存在一个认识误区:可降解塑料可以在任何自然环境中降解。实际上,可降解塑料只有进入特定环境中才具有降解特性,并非在任何自然条件下都可降解。
不同的可降解塑料,可以在堆肥、土壤掩埋、淡水等条件下实现塑料降解。但相较于土壤环境,海洋环境存在高盐分、低微生物密度的特点,那些在陆地上可以利用微生物酶促反应降解的塑料制品,往往在海洋环境中就会降解失效。
处理不当还会增加碳排放?
要测算可降解塑料的适用场景及其预期产能,应从可降解塑料制品的使用、消费和废弃的全生命周期视角进行评估。
在中国,生物基聚乳酸、石油基聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)合计占国内生物可降解塑料总产量的81%;可降解塑料袋(38.34%)和餐盒具(38.82%)合计占可降解塑料制品消费总量的77%。这么多的可降解塑料制品去向何处呢?根据清华大学环境学院现场调研与实证数据核算,接近97%的可降解塑料使用废弃后被环卫体系送去焚烧和卫生填埋,直接进入环境的比例约3%,仅有不到0.01%进入工业堆肥与厌氧消化等发酵降解阶段。
研究表明,目前可降解塑料和其他垃圾混合进入垃圾焚烧、填埋设施,实际上与传统塑料相比不仅没有环境优势,而且可降解塑料价格昂贵,总体来看成本效益极低。
在焚烧情况下,可降解塑料虽然存在可以生物降解的化学结构,但与传统塑料元素组成区别不大,焚烧之后的碳排放效应和综合环境影响比较接近。在填埋情况下,可降解塑料的生物降解特性,使之进入填埋设施后的碳排放高于传统塑料,综合环境影响会显著高于传统塑料。例如,由于填埋气燃烧排空、填埋场逸散直排甲烷等因素,1千克聚乳酸在填埋设施的CO2排放当量为3.1千克,超出传统塑料焚烧的CO2排放当量约35%。
在生活消费领域使用可降解塑料(袋),废弃后进入厨余垃圾处理设施,是被当前许多企业和专家积极推动作为解决塑料污染问题的可行性方法。其依据是,厨余处理设施采用生物处理技术,可以将可降解塑料有效利用转化为肥料或燃气。而且可降解塑料经过厨余处理设施处理后的综合环境影响,大约为焚烧设施的30%、填埋设施的15%。
然而,现实情况却与此相反,被送往厨余垃圾处理设施的可降解塑料,根本不会进入设施的发酵环节。绝大多数设施的预处理,会通过多道分选工序剔除塑料制品形状的杂质,最终进入生物质发酵系统中的剩余可降解塑料制品实际少于5%。
清华大学现场调研表明,目前进入工业堆肥、厌氧发酵等生物质处理设施的可降解塑料,绝大多数与传统塑料一样,也会被作为杂质由设备分拣出,进入不了最终的生物质降解发酵环节,无法实现其降解特性的环境优势。
从回收再生环节来看,由于世界各国当前都尚未建成单独回收可降解塑料的设施,而可降解塑料和传统塑料在外观、颜色上都区别很小,难以通过色选机、浮选机、机械分选机等实现有效分选。由于做不到可降解塑料与传统塑料的分类回收,混有可降解塑料的塑料再生制品,其再生价值会降低20%以上。由此来看,大规模使用可降解塑料使之混入现有塑料回收再生体系反而是有害的,降低了塑料制品循环利用效率。
产能过剩趋势已现?
综上,在使用可降解塑料时,如果不注重使用场景而大规模推广使用,可能不仅不能产生环保效益,甚至会与环保的初衷背道而驰,而且增加巨大的社会成本。例如,可降解塑料袋、可降解塑料吸管等制品成本远高于传统塑料,而且废弃后绝大多数通过环卫清运系统进到焚烧、填埋设施,并没有产生预期的环境效益。
根据清华大学对可降解塑料应用场景的预测,中国可降解塑料产能已经出现过剩趋势,即便按照国家政策未来最严要求条件下的使用量,也已超出近3倍,存在严重的结构性矛盾。
对此,应当科学评估可降解塑料品种及其对应的综合环境影响与经济性,合理布局产业产能,重点攻关场景应用研究,减少可降解塑料的应用场景滥用及低效应用开发,将可降解塑料制品的使用重点落实到直接环境泄漏领域,确保可降解塑料产业的持续健康发展。
例如,在农业领域,地膜的大规模使用,会使得传统塑料泄漏进入土壤或者自然环境,影响农作物生长。然而,当前国内地膜使用总量的25%难以回收,合计约50万吨。可降解塑料的应用,正应当在这样的直接环境泄漏领域发力,也正是在易产生环境泄漏的特定领域中,可降解塑料相较于传统塑料才具有环保优势。
(胡宇鹏系清华大学环境学院博士;温宗国系清华大学环境学院教授)
来源:2022年4月20日出版的《环球》杂志 第8期
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