清華新聞網(wǎng)3月11日電 近日，清華大學(xué)化工系和化學(xué)工程與低碳技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室朱兵課題組和挪威科技大學(xué)能源與過(guò)程工程系蔣萌博士等開(kāi)展合作，在中國(guó)塑料社會(huì)經(jīng)濟(jì)代謝研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展。研究首次系統(tǒng)量化了中國(guó)12種非通用塑料的物質(zhì)流量與存量，為進(jìn)一步完善塑料污染治理提供了模型方法、數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和科學(xué)支撐。
塑料作為使用量最大的高分子材料，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)生活各領(lǐng)域，然而不當(dāng)使用和管理使塑料污染問(wèn)題趨于嚴(yán)峻。我國(guó)正推進(jìn)塑料污染全鏈條治理，聯(lián)合國(guó)正在推進(jìn)制定具有法律約束力的塑料污染治理國(guó)際文書(shū)的政府間談判，而均衡、有效政策的制定和完善，需要對(duì)塑料的社會(huì)經(jīng)濟(jì)代謝（即塑料生產(chǎn)和使用，以及廢棄塑料循環(huán)、處置過(guò)程的物質(zhì)流量和存量）建立全面、準(zhǔn)確的系統(tǒng)認(rèn)知。
已有研究主要關(guān)注五大通用塑料（聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、聚苯乙烯PS和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS）。五大通用塑料之外的非通用塑料在塑料消費(fèi)中占據(jù)相當(dāng)比重，在化學(xué)組成、機(jī)械性能和用途、廢棄和回收路徑等方面與通用塑料存在顯著差異。但由于定義不一、分類(lèi)復(fù)雜、數(shù)據(jù)受限等原因，學(xué)界對(duì)非通用塑料長(zhǎng)期缺乏系統(tǒng)研究，其社會(huì)經(jīng)濟(jì)代謝模式仍是空白。
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)動(dòng)態(tài)物質(zhì)流分析方法，構(gòu)建了包括原料生產(chǎn)、產(chǎn)品制造、應(yīng)用部門(mén)、報(bào)廢處置及進(jìn)出口等階段的全鏈條代謝模型，首次系統(tǒng)量化了中國(guó)12種非通用塑料的物質(zhì)流量和存量。12種非通用塑料包括聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯PET、聚氨酯PU、7種工程塑料（2種聚酰胺PA6/PA66、聚碳酸酯PC、聚甲醛POM、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯PBT、聚苯醚PPO、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA）以及3種熱固性塑料（環(huán)氧樹(shù)脂EPO、不飽和樹(shù)脂UPR、酚醛樹(shù)脂PF）。研究揭示了1978年至2022年間，中國(guó)各類(lèi)非通用塑料顯著不同的社會(huì)經(jīng)濟(jì)代謝特征。例如，作為塑料使用時(shí)，PET主要用于短壽命的包裝領(lǐng)域，而PU、工程塑料和熱固性塑料則多用于建筑、汽車(chē)和電子等長(zhǎng)壽命產(chǎn)品領(lǐng)域。這種應(yīng)用差異導(dǎo)致不同塑料的廢棄和回收路徑存在顯著差異。與通用塑料相比，PU和熱固性塑料等非通用塑料難以通過(guò)傳統(tǒng)的機(jī)械回收方法處理，未來(lái)化學(xué)回收等技術(shù)的進(jìn)步將進(jìn)一步推進(jìn)塑料循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
2022年中國(guó)非通用塑料物質(zhì)流量和存量示意圖
研究還引出了“塑料”及其原料“聚合物”的定義問(wèn)題。通用塑料相關(guān)聚合物基本都會(huì)用作塑料產(chǎn)品，因此人們往往對(duì)這兩個(gè)概念不仔細(xì)加以區(qū)分。但非通用塑料的情況并不相同。2022年，中國(guó)非通用塑料相關(guān)聚合物的產(chǎn)量達(dá)到約8500萬(wàn)噸，與通用塑料相關(guān)聚合物的產(chǎn)量相當(dāng)。然而，其中僅35%用于塑料制品，其余則用于纖維、橡膠等非塑料應(yīng)用。“塑料”定義方式直接影響政策管控范圍，不同定義將導(dǎo)致高達(dá)5800萬(wàn)噸的數(shù)據(jù)偏差，準(zhǔn)確界定“塑料”的邊界是制定有效治理政策的前提。
相關(guān)研究成果以“填補(bǔ)空白：追蹤中國(guó)塑料社會(huì)經(jīng)濟(jì)代謝中的12種非通用塑料”（Filling the Gaps: Tracing 12 Types of Non-Commodity Plastics in China's Plastic Socioeconomic Metabolism）為題，于3月10日發(fā)表于《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》（Environmental Science & Technology）。
此前，朱兵課題組在《資源節(jié)約與循環(huán)》（Resources, Conservation and Recycling）期刊上發(fā)表了關(guān)于中國(guó)五大通用塑料物質(zhì)流量和存量測(cè)算的研究。結(jié)合本次對(duì)12種非通用塑料的研究工作，課題組實(shí)現(xiàn)了對(duì)中國(guó)95%以上塑料代謝的系統(tǒng)量化。
清華大學(xué)化工系2020級(jí)博士生任鈺成、2023級(jí)博士生朱恒志為論文共同第一作者，朱兵和蔣萌為論文共同通訊作者。清華大學(xué)化工系副教授陳定江、教授郭寶華，環(huán)境學(xué)院教授徐明，化工系2021級(jí)博士生曹煜恒、2023級(jí)碩士生李春龍參加了研究工作。論文合作者包括華東理工大學(xué)商學(xué)院教授余亞?wèn)|。研究得到清華大學(xué)-中國(guó)石化綠色化工聯(lián)合研究院支持項(xiàng)目以及化學(xué)工程與低碳技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的支持。
論文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.5c01174
供稿：化工系
編輯：李華山
審核：郭玲
