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我们可能想改善环境质量，但当只有一小部分人口能够进行路边回收，当目前的机械回收无法将塑料排除在垃圾填埋场之外，当市政回收计划继续面临经济限制时，我们的选择是有限的。Katrina Knauer博士表示，聚合物化学可以提供解决方案。
Katrina是国家可再生能源实验室（NERL）的聚合物科学家，著有“循环塑料技术”向德格鲁伊特讲述了塑料为什么重要。更具体地说，她谈到了回收塑料的障碍，新的化学回收技术如何应对这些挑战，以及每个人可以做些什么来减轻塑料污染的影响。
我们提前对她进行了采访地球日今年的主题是“星球大战塑料”，由德格鲁伊特的亚历山德拉·欣兹主持。
亚历山德拉·欣兹（Alexandra Hinz）：什么是聚合物化学？你是怎么进入的？
卡特里娜·克诺尔：聚合物是一种无处不在的大分子，它彻底改变了消费品和我们日常生活的方方面面。它们使汽车和航空工业能够通过用轻质有机材料取代重金属来减少排放，促进无菌包装以对抗医院获得的感染，最大限度地减少食物浪费，并在食物沙漠中提供新鲜农产品。聚合物甚至通过高性能露营和徒步旅行装备增强了户外体验。本质上，聚合物无处不在。
“表现出色，责任重大。”
然而，出色的表现带来了巨大的责任。虽然聚合物或塑料无疑提高了我们的生活质量，但我们对它们的滥用却导致了能源和环境危机。这一认识推动了我在博士研究中对聚合物科学的追求。凭借聚合物科学博士学位，我希望能够发挥足够的影响力，证明这些材料可以成为循环经济的一部分，并为更可持续的未来做出贡献。
AH公司：据估计，所有塑料废料中只有9%被回收利用。为什么？
KK公司：低回收率并不像危言耸听的头条新闻所说的那样是因为回收“不起作用”。相反，一个主要因素是消费者限制回收利用的途径有限。只有30%的美国人口有这项服务，使2亿多美国人没有方便的回收选择。这一挑战并非美国独有。；许多严重依赖塑料的国家完全缺乏足够的回收基础设施。尽管PET瓶子是高度可回收的，但由于这些限制，10个瓶子中只有3个被回收。建立全面的全国性回收系统成本高昂，缺乏收集基础设施仍然是一个重大瓶颈。
此外，回收本身就很复杂，因为它涉及到废物管理。消费后的塑料包被食物残渣、着色剂、金属、污垢、有害有机化合物（HOC）和不可回收材料严重污染。应对这些挑战既需要资金，又需要体力，促使全球努力寻找可持续的解决方案。
AH公司：化学回收如何解决这些问题？
KK公司：化学回收并非完美无缺，在这一领域的新兴技术中有很大的改进和优化空间。然而，设想一个没有化学回收的未来也意味着设想一个不使用塑料的未来。
机械回收是我们目前最先进的方法，在有效转移垃圾填埋场的塑料和建立循环碳经济方面存在不足。这一过程需要根据化学成分将塑料分离成高纯度的流，然后通过熔融处理将其混合在一起。虽然简单且能耗低，但机械回收受到污染和材料降解的阻碍。
“化学回收可以将材料转化为高纯度化合物，确保塑料制造中的安全再利用。”
通过将富含碳的材料分解成可加工的中间构件，化学回收提供了一种很有前景的替代方法。这些“块状物”可以使用化学工程工艺进行净化，类似于化石燃料或生物量原始生产中使用的化学工程工艺。化学回收不仅仅是将废物混合并希望获得足够的性能，而是能够将材料转化回高纯度的化合物，确保塑料制造中的安全再利用。
AH公司：你觉得这些技术中有什么特别令人兴奋或有前途吗？
KK公司：当然！关于化学回收的讨论通常集中在以下方法上热解或气化，使大量创新技术黯然失色。溶剂解，包括糖酵解、水解、甲醇解和酶过程在分解聚酯方面显示出巨大的潜力，甚至在纺织品中也是如此。氧化化学为聚烯烃降解提供了低能途径，为聚氨酯和尼龙等新型塑料提供了有价值的构建块。
这些突破只是塑料升级的冰山一角。尽管目前存在缺陷，但过去五年来不断取得的技术进步标志着化学回收的光明前景。虽然塑料仍然无处不在，机械回收仍在苦苦挣扎，但化学回收提供了一个引人注目的解决方案。随着进一步的完善和优化，这些技术在彻底改变废物管理和促进更可持续的未来方面具有巨大潜力。
AH公司：大规模实施塑料废物的化学回收需要克服哪些挑战？
KK公司：最重要的是，关键问题在于原料的可用性。市政收集项目未能为大规模化学回收作业提供足够的塑料，阻碍了其经济可行性。为了与化石燃料竞争，这些工厂必须大规模运营，生产商品化学品。必须升级全球收集基础设施，以确保为新兴的化学品回收设施提供充足的原料。
其次，能源消耗和排放构成重大挑战。打破塑料键需要相当大的能量，有时会超过原始塑料生产的排放量。优化工作，包括工艺改进、催化剂利用和可再生能源电网整合，对于减轻这些环境影响至关重要。
第三，与机械回收类似，塑料配方中丰富的添加剂使化学回收更加复杂。提高认识可能会促使监管部门尽量减少添加剂，简化材料回收。
克服这些障碍需要在技术、基础设施和监管框架方面作出一致努力，以实现化学品回收在促进可持续未来方面的全部潜力。
AH公司：您是否发现有任何实际应用程序或成功案例特别引人注目？
KK公司：化学回收领域拥有众多成功案例！例如，Novoloop推出了第一款用于鞋底的热塑性聚氨酯（TPU），其中包括来自氧化聚乙烯薄膜的废单体。On的新款CloudPrime跑步鞋采用Novoloop的TPU，展示了这些创新的实际应用。Carbios正在扩建其在法国的酶回收设施，以利用酶处理聚酯包装和纺织品废料。伊士曼已经改造了甲醇分解工厂，以回收各种聚酯材料，包括地毯。这些例子突显了该行业的进步，我预计随着我们一起应对原料收集挑战，会有进一步的发展势头。
AH公司：你在NREL的工作不仅专注于回收塑料，还专注于开发新塑料。你能再告诉我们一点吗？
KK公司：对！这个主题与回收同样重要。进入“可回收设计”聚合物的时代。我们的目标是通过利用生物碳和优先考虑使用寿命终止的可回收性来彻底改变塑料。当前的塑料从未打算恢复其原始成分；它们的设计是为了耐用性，而不是降解性。我们正在开创一种范式转变，利用内置机制从生物质中设计聚合物，以便在显著降低能耗的条件下轻松返回单体形式，促进更高效、更环保的化学回收。
“我们的愿景取决于有效利用生物质原料和实现高回收率，以推动我们实现净零排放塑料经济。”
同时，我们正在通过开发能够生物降解成无害分子的材料，纳入“后备计划”。虽然生物降解不是主要的回收方法，但如果塑料处置不当，它可以防止环境污染。我们的愿景取决于有效利用生物质原料和实现高回收率，以推动我们实现净零排放塑料经济。
AH公司：除了回收家庭塑料垃圾，个人还能为创建循环塑料经济做出贡献吗？
KK公司：在你的日常生活中，你可以做很多事情来帮助你！参与当地社区，开展废物收集/清理工作，并带头开展有关适当回收和家庭废物管理的教育活动！许多人认为他们的回收利用是正确的，但每个市都有自己的规章制度。赋予个人这方面的知识可以带来显著的改善。一切都从家里开始。
此外，要注意你的购买习惯和相关的塑料垃圾。减少应始终优先。在比较产品时，考虑包装的环境影响，选择塑料含量最低的产品。采用可持续的做法，如使用可重复使用的水瓶，旅行时携带可重复使用的餐具和容器，以及使用可重复使用的购物袋。此外，通过避免推广一次性服装的快时尚品牌，解决纺织品浪费问题。
这些微小的变化可以共同促进更可持续的未来。所有的力量都掌握在你手中！
[标题图片由Christopher Vega通过Unsplash]
