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May. 09 2019

難以消失的塑膠!可生物分解塑膠袋,埋土三年後仍完好

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  • 一個在土中埋了三年的塑膠購物袋還是能裝一堆食品雜貨。PHOTOGRAPH BY LLOYD RUSSELL, UNIVERSITY OF PLYMOUTH

一份新研究,讓人對利用可生物分解塑膠來解決塑膠汙染的可行性產生懷疑。

一個在土中埋了三年的塑膠購物袋還是能裝一堆食品雜貨。PHOTOGRAPH BY LLOYD RUSSELL, UNIVERSITY OF PLYMOUTH

李察.湯普森(Richard Thompson)是一位以研究塑膠垃圾為職志的英國海洋生物學家,他一直很好奇可生物分解(biodegradable)塑膠購物袋實際的降解情況。

所以2015年時,他和他在普利茅斯大學(Plymouth University)的研究生就在學校的花園裡埋下一堆標示為可生物分解的塑膠袋。

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三年後,這些袋子被挖出來時不僅完好無損,還可以攜帶將近2.3公斤的雜貨。

「它們在三年後還能用來裝東西回家,的確讓我感到很意外,」他在接受國家地理訪問時說:「它們的強度雖然比不上全新時的強度,不過降解的程度也微不足道。」

關於可生物分解塑膠袋堅不可摧的品質,只是4月底發表在《環境科學與科技》(Environmental Science & Technology)期刊的一份全新研究裡的一項發現。這份研究記錄了五種購物袋的劣化過程,它們分別被泡在水裡、埋在土裡,或是像垃圾一樣暴露在戶外空間。湯普森的團隊測試了普利茅斯附近零售商店經常使用的袋子,結果是沒有哪一種──包括可堆肥化(compostable)塑膠袋──在三年內確實劣化到和普通袋子相比,更有利於環境的狀態。

這份研究凸顯了「可生物分解」是如何混淆消費者,讓他們誤以為這些袋子丟掉後就會完全消失。萬一消費者認為把可生物分解塑膠袋丟到回收桶是更有責任感的表現,它的後果將是毀掉收集一般塑膠袋來重製成新袋子所做的種種努力,科學家如此警告。可生物分解袋子裡的化學添加物會汙染整個混合物,使它變得不能使用。

「如果你的袋子有自我毀滅的功能,回收業者不會想要它和其他袋子混在一起,」湯普森說:「他們需要已知且一致的材料,所以問題變成該如何把可生物分解的和普通的塑膠袋分開?消費者又怎麼知道該如何丟棄它們呢?」

袋子製造商有意見

這份研究可能重新點燃了去年夏天爆發的爭論,當時英國廣播公司( BBC)報導說研究的初步結果顯示有一種可生物分解塑膠袋經過2年後都沒有降解。

製造出這些2年後仍完好無損袋子的辛芬尼環境科技公司(Symphony Environmental Technologies)批評這份研究,並對湯普森的資格提出質疑,指稱「他不是一位聚合物科學家。」

湯普森曾經因為他對塑膠廢棄物的研究而獲得伊莉莎白女王頒授大英帝國勳章(the Order of the British Empire),他說他完全支持他團隊的研究。

「我們對成果有絕對的信心,一直都是如此,」他說:「而且結果都經過同儕充分地審核。」

「可生物分解」的爭議

一次性購物袋是世界上最廣泛使用的塑膠產品。它們被使用的時間通常很短暫,而歐盟估計每年的使用量大約是1000億個袋子,有些歐盟國家每人每年使用甚至超過450個。當全世界都在為地球上不斷積累的塑膠廢棄物尋求解決辦法時,以生物可分解為宣傳的產品銷售愈來愈常見,它為簡單解決使用一次性袋子的環境問題帶來希望。不過很多時候生物可分解性也許就只能那樣──僅僅是個希望。

「世上沒有那種在各種環境下,都能在很短時間內碎裂、降解的神奇物質,它並不存在。」密西根州立大學化學工程師拉瑪尼.納拉揚(Ramani Narayan)說,他也是生物可分解的專家,並未參與普利茅斯的研究。

聯合國與歐盟都已經選擇了反對可生物分解產品的立場。聯合國在2016年的報告中斷然地宣告可生物分解塑膠不是海洋塑膠汙染的解決辦法。而歐盟去年雖然有些爭議但仍建議禁用氧化式可生物分解(oxo-biodegradables)塑膠,它們內含的添加物會加速聚合物分子分裂,按照英國最大的氧化式產品生產者Symphony公司的說法,有時能夠「像樹葉腐化一樣,什麼都不會留下。」

這個過程會讓塑膠袋碎裂成很小的微塑膠,引發了它們會讓全球海洋微塑膠數量惡化的憂慮。

在三個戶外場址測試

湯普森和團隊測試了五種袋子,包括一種可堆肥化袋、一種常見的高密度聚乙烯袋,以及三種可生物分解袋。二種可生物分解袋屬於氧化式可生物分解,另一種可生物分解袋在生產時就標榜它的分解方式不同。

這些袋子被放在三種不同場所的環境中。在實驗中,這些袋子中的一些被剪成條狀,放入網袋中,分別置放在三個測試場所的戶外環境中。每個測試場所也都有放完整的袋子。

在埋到校園花園土壤下的測試中,樣本被埋到接近25公分的深度。在晾在戶外的測試中,樣本則被放在校園花園朝南的牆上。而在海洋場所的測試中,樣本則被沉入普利茅斯港海面下超過91公分的深處。第四個實驗室測試場所則是做為控制組。

樣本在2015年7月10日置放完成,然後定期檢查是否有表面損耗、破洞或碎裂的跡象。同時也會測量樣本的抗拉強度,也就是受到拉扯而破裂的難易程度。

可堆肥化袋子消失了

在港口場址,所有的袋子和測試的條帶在1個月後表面都出現微生物引起的生物膜,而可堆肥化塑膠袋在3個月後就消失了。

而在校園花園的戶外場址,9個月後所有的袋子和測試條帶都變得太易碎而不能再測試,或是碎裂成微塑膠。它們都不能繼續測試。

在校園花園的掩埋場址,塑膠袋則依然完好無損。雖然可堆肥化塑膠袋在原狀下撐過27個月,可是無法裝任何重量而不破裂。

↑↑↑↑↑101科學教室:關於塑膠的這幾件事,你不能不知道!

化學家納拉揚說這份研究提供了真實世界的資料,再度確認了可生物分解的極限。不過他質疑為何把可堆肥化塑膠袋加入測試,因為它們不是被設計成持久使用的。他說可堆肥化塑膠袋應該要在工業用堆肥器裡處理,而美國和大多數其他國家的規定都要求在袋子貼上詳述這點的使用說明標籤。

「這就是造成混淆的地方,」他說:「可堆肥化袋子只在工業用堆肥製造環境下才是可生物分解,而且本來就該在那裡處理。」

這個研究使用的可堆肥化塑膠袋製造商菲吉維爾(Vegware)則在衛報(the Guardian)發表聲明,說他們已經更新了袋子標籤上的說明為:「在通過認可的地點可工業堆肥化。」

同樣地,辛芬尼公司說氧化式可生物分解不是為了要在掩埋場或海洋深處降解而設計的,而是被設計成當它們變成戶外或海表面上的垃圾時,會發生降解。辛芬尼公司的副董麥可.史帝芬(Michael Stephen)有一次接受訪問時說。

氧化式可生物分解塑膠裡含有穩定劑,史帝芬說這讓袋子擁有「可使用期限」,並且不會在消費者用它們裝雜貨提到車上時破裂。他說通常袋子製造商會要求穩定劑能作用18個月。

「當穩定劑消耗殆盡後這個產品有用的生命期也就結束了,然後當催化劑開始作用時,袋子就開始降解。」史帝芬說。

降解的時間表不是一成不變。「在溫暖的環境裡,大概在一年內會降解。在潮濕寒冷的環境也許要2到3年,不過會比普通塑膠要快上許多,」史帝芬說:「你想是2年還是100年好呢?」

伊莫金.那皮爾(Imogen Napper)主導了這份屬於自己博士論文一部份的研究,她也是《國家地理》雜誌的探險家,她說她注意到土裡的樣本在經過三年後「變化非常少」。然而她懷疑它們還能裝東西。但她用一個袋子裝了一盒早餐穀物,幾罐可樂,一些香蕉和柳橙,還有餅乾和義大利麵。「雖然這些袋子顏色掉了又很噁心,不過還是可以用。」她說。

湯普森說這份研究不該被解讀為反對開發可生物分解或可堆肥化塑膠袋的論點,而是他認為這份研究主張的是要重新思考,哪種產品做成可生物分解時成效最好。「我們必須讓這些產品能被恰當地使用。」他說。

受到控制的環境──例如足球場,也許比零售商店更適合使用可生物分解或可堆肥化產品。購物袋可能在任何地方走到生命的終點。不過在體育場裡,拋棄式的食物容器和包裝材料,就算它們還裝著沒吃完的食物,都會被集中到單一地點,然後所有的垃圾就在一個工業用堆肥器裡進行處理。「全部東西可以走同一個垃圾流程的想法是有道裡的。」湯普森說。

他建議對塑膠袋而言一個比較好的未來,可能是往反方向前進,去堅持那個當初讓它們大受歡迎的特性──耐久性。這也是這個研究的最終結論:「一個可以而且被多次使用的袋子,表現出了它們會是替代降解能力的更好選擇」

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