解决塑料问题

对公众来说，塑料问题都是关于一次性包装的。我们被告诫要少用塑料袋，产品以环保的名义出售，因为它们是用纸、玻璃或钢包装的——这有时是值得怀疑的说法。但必须认识到，妖魔化聚合物和塑料并不是解决办法。它们不仅仅是简单的包装。

我们使用塑料是因为它们能做其他材料不能做的事情。未来的许多技术，从电力运输到医疗设备，都将依赖于非常好的聚合材料。我们有机会也有义务思考如何重新设计塑料，使它们更适合现有的应用和我们未来需要的用途。在这个过程中，我们甚至可以减少或扭转塑料污染已经造成的一些损害。

在2019年11月的化学科学与社会峰会(CS3)上，一个由代表中国、德国、日本和英国化学学会的国际研究人员组成的团队聚集在一起，讨论了使塑料更具可持续性的早期研究。我们确定了四大研究挑战在应用意识基础研究和国际合作的推动下，化学在减少塑料的负面影响方面具有巨大的潜力。我们需要了解它们对环境的影响;为未来的使用设计新的、更可持续的塑料;开发有助于回收和/或降解的技术;然后转向闭环回收。

我们需要重新思考如何设计构成塑料的聚合物和添加剂

这四个研究挑战是相互关联的。例如，当考虑可持续性时，你必须从原材料开始，纵观材料的整个生命周期。目前，塑料生产与石油化工行业交织在一起，这对温室气体排放有很大贡献。我们已经可以考虑减少这种影响。我们建议多样化用于生产塑料的原材料范围，包括植物性副产品、生物质废物、废旧塑料甚至二氧化碳等废气。

为了更好地利用这些替代原料，我们需要重新思考如何设计构成塑料的聚合物和添加剂。今天的塑料主要是为了功能性而设计的，没有适当考虑到它们的使用寿命结束时会发生什么。未来的塑料不能继续这种趋势。这不仅意味着要设计快速降解的聚合物;在某些情况下，更耐用的聚合物是可持续的选择。但是，即使一种材料被设计成可以使用很长时间，它仍然需要能够有效地重新利用或分解。

有了正确的设计，我们可以使聚合物更容易回收，使它们更有选择性地分解，并且需要更少的能量。正在研究的一些选择包括聚合物，其化学性质允许触发降解，从而形成可以化学回收或转化为其他高价值产品的小分子产品。PET的化学回收已经取得了成功，但还可以提高效率。目前更难回收的聚烯烃，如聚乙烯和聚丙烯更有挑战性．

其他聚合物被设计成塑料，一旦进入环境，就会被完全生物降解成无毒的代谢物。脂肪族聚酯，包括聚丙交酯和聚羟基烷酸酯，以及热塑性淀粉已经商业化。未来的研究需要扩大可降解聚合物的范围，并适当地量化和鉴定它们在环境中的影响——以及它们的降解产物的影响。

同样重要的是要考虑大量的废塑料已经存在于我们的土壤、海洋和空气中．当塑料经历物理风化时，它们会破碎，而这些颗粒的小尺寸使得表征它们具有挑战性。即使是几毫米大小的塑料也是一个令人惊讶的工程产品，它具有不同的结构，可以在多个长度尺度上运行，包括聚合物链的球粒、晶体和无定形区域。我们正在与国际合作开发分析方法和理论模型，以便在各种环境中实时提供这些尺度上的化学信息数据。

我们不应该寻求单一的解决方案

塑料问题不能单靠化学来解决。世界各地的塑料处理方法和基础设施各不相同，因此减少塑料对环境的影响将需要改变政策、立法和全球废物管理。聚合物在许多不同行业的使用也意味着我们不应该寻找单一的解决方案来解决目前由塑料废物引起的问题。但通过开发一套新技术，化学家可以帮助调整这些塑料的设计，使它们仍然提供我们需要的性能，但以一种更可持续的方式。

使塑料成为问题的问题也适用于许多其他材料，包括在包装中用作塑料替代品的材料。可持续性、环境影响和负责任的创新需要融入所有材料的科学、制造和设计中，而不是事后的想法。

完整的CS3报告现已发布在线