不知道大家有没有感觉到，这几年的夏天似乎格外长，空调 WIFI 西瓜都无法拯救那些季月烦暑。由温室效应导致的全球气候变暖已经严重影响到了人类的正常生活，对人类的生存产生威胁，为可持续发展带来严峻挑战。

塑料制品则是间接导致温室效应的重要原因之一。当前塑料制品生产占全球石油消耗的 6%，预计在未来的 30 年内将上升至近 20%，生产塑料和焚烧塑料垃圾会导致大量二氧化碳等“温室气体”的排放。

因此，为了达到全球气候目标（将本世纪全球气温升幅限制在 2℃ 以内，同时寻求将气温升幅进一步限制在 1.5℃ 以内的措施），在塑料经济中实现温室气体净零排放至关重要。

以往关于单独或者部分结合循环技术的研究表明，这些技术将大规模减少温室气体的排放。然而，没有研究确定如何结合循环技术来实现塑料的净零排放。

近日，来自亚琛工业大学（RWTH Aachen University）的研究人员及其合作者，基于 400 多个代表全球 90% 以上塑料生命周期的技术数据集，提出了一个塑料生产和废塑料处理、自下而上的模型，并利用该模型预测了 2050 年塑料生命周期温室气体排放的五种不同途径。

相关研究论文以“Achieving net-zero greenhouse gas emission plastics by a circular carbon economy”为题，发表在权威期刊 Science 上。

研究结果表明，与当前“基于化石燃料的生产技术结合碳捕获和封存技术（CCU）”的方案相比，通过将回收、生物质利用和 CCU 技术相结合，可以实现塑料在生命周期中产生的温室气体的净零排放，而且能源需求和运营成本更低。

塑料问题由来已久

塑料是我们生活中最常见，却也最容易忽视的东西，但是现在塑料所带来的问题，却一点儿也不能被忽视。

自塑料被发明以来，其就以鲸吞蚕食之势席卷市场。从 1950 年到 2015 年，塑料制品的规模就从 200 万吨增加到了 3.8 亿吨，自然环境内的塑料污染不断增加。

然而，要想实现全球气候目标，需要在本世纪下半叶完成净零温室气体排放任务，因此必须减少塑料在生命周期中的温室气体排放。据论文描述，减少温室气体排放的战略包括从石油开采到塑料生产的塑料供应链能源的脱碳，以及循环技术的实施：

（1）化学和机械回收；

（2）生物质利用；

（3）碳捕获和利用-交换化石碳原料。

研究人员表示，通过机械和化学循环的循环途径，与线性碳途径相比，减少了 30 亿吨二氧化碳当量或 64% 的温室气体排放。

通过生物质途径可减少多达 45 亿吨二氧化碳当量，而塑料垃圾和生物质为转化提供了足够的碳和能量，CCU 技术则需要低碳足迹的电力来减少温室气体排放。

总体来说，仅仅基于回收利用、生物质利用或 CCU 的塑料无法达到温室气体净零排放，即使是基于风力发电（不需要化石燃料发电，风能是一种清洁无公害的可再生能源）。

相比之下，以风力发电为前提，将回收、生物质利用和 CCU 优化结合的循环碳途径可减少塑料的温室气体排放，相当于 47.3 亿吨二氧化碳当量。

然而，这种循环技术实际的可行性很大程度上取决于可再生资源的可用性。这就出现了两个问题：

（1）是否有足够的可再生资源来满足全球塑料需求？

（2）与其他净零排放塑料的途径（如 CCS）相比，循环碳经济的表现如何？

研究人员表示，资源需求可以在生物质和可再生电力之间转换，因为 CCU 和生物质都可以实现净零排放塑料结合回收。

为了更好地理解可再生能源的需求，研究人员将其与线性碳排放方式进行了比较，线性碳排放方式需要 47 亿吨的二氧化碳储存才能实现塑料净零排放。在这种情况下，需要 76.9 EJ（10^18 焦耳）的化石能源和 1.9-33.9 EJ 的 CCS 额外电力。

而将回收途径与 CCS 相结合，可进一步降低能源需求，以实现塑料净零排放。

总体来看，研究人员认为，使用现有商业化的技术可以实现净零排放塑料。

为了实现这一目标，研究人员确定了实现塑料净零排放所必需的两项关键技术变革:

（1）提高塑料回收率和供应更多的塑料废料原料；

（2）根据当地可再生电力和生物质的可用性部署 CCU 或生物质技术。

塑料是如何对全球气候产生持续影响的？

1、开采和运输引发问题

制造塑料的化石燃料开采和运输会产生大量的温室气体。

排放源包括直接排放，如甲烷泄漏和燃烧，在石油或天然气钻探过程中燃料燃烧和能源消耗产生的排放，以及在清理森林和田地用作井台和管道时因土地干扰而产生的排放。

2015年，仅在美国，用于塑料生产的化石燃料（主要是压裂气）开采和运输所产生的排放每年至少为950-1050万吨CO2e。在美国以外，石油是塑料生产的主要原料，每年约有1.08亿吨的CO2e由塑料生产引起的，主要来自开采和精炼。

2、精炼与制造加快排放

塑料精炼是制造业中温室气体排放最密集的行业之一，也是增长最快的行业之一。

塑料的制造本身就是能源密集型和排放密集型的，通过将烷烃裂解为烯烃，将烯烃聚合和塑化为塑料树脂以及其他化学精制工序，产生大量排放物。

报告显示，2015年，全球制造乙烯（聚乙烯塑料的基础材料）的排放量为184.3至2.13亿公吨，相当于一年内有4,500万辆乘用车排放。

3、废物管理雪上加霜

在全球范围内，约40％的塑料用作包装。通常，包装仅供一次性使用，因此可以快速处理。该包装可以通过三种不同的方式进行处理：垃圾填埋，焚烧或回收。每种方式都会产生温室气体排放。

填埋对气候的影响远远低于焚烧。垃圾焚烧在这三种方案中对气候的影响最大。回收利用的排放量适中，但会取代市场上的新原生塑料，从排放的角度来看具有优势。

但艾伦·麦克阿瑟基金会（Ellen MacArthur Foundation）的研究表明，高达72%的塑料包装根本没有得到回收再利用，其中，40%被填埋，32%流失在回收体系之外。换句话说，大多数塑料包装要么根本没有得到任何回收再利用，要么在回收之后却被非法倾倒或不当处理。

而焚烧导致极高的排放量，是塑料废物管理产生排放的主要来源。全球范围内在未来的几十年，焚烧在塑料废物管理中的使用势必会急剧增长。

据估计，2015年美国塑料焚烧的二氧化碳排放量为590万吨。根据塑料包装占塑料需求40%的比例，2015年这种特殊类型的塑料废物焚烧产生的全球二氧化碳排放量总计1600万吨。此估计值不占已知仍未得到管理的塑料包装废物的32％，塑料的露天燃烧，是没有任何能量回收的焚烧，或者说是其他普遍且难以量化的做法。

4、塑料进入环境，仍对气候产生影响

用完塑料后，人们可能会故意将其丢弃到环境中，有时是意外地将其丢弃到环境中。即使将塑料运到垃圾填埋场，有些塑料也足够轻，可以吹入风中并进入水道。这些未经管理的塑料最终会进入环境，随着它的降解会继续对气候产生影响。

该报告表明，海洋表层的塑料会不断释放甲烷和其他温室气体，并且随着塑料进一步分解成微塑料，这些气体排放量也会增加。目前的估算仅涉及海洋表层塑料的百分之一。海面以下99%的塑料排放量尚无法精确估算。值得注意的是，这项研究表明，海岸线，河岸和陆地上的塑料以更高的速率释放温室气体。

全球变暖危害近在咫尺

根据《2020 全球气候报告》显示，自 1850 年（工业化前）到现在为止，全球的平均温度已经上升了 1.2℃，气候变化带来的影响已经波及到了世界各地，包括冰山融化、毁灭性热浪以及强烈的风暴等极端天气。

面对全球变暖，很多人都不以为意，认为这些似乎并没有影响到自己的切身利益。

但是，当前全球出现的各种问题，比如干旱、缺水、重大火灾、海平面上升、极地冰层融化、风暴以及生物多样性的减少，无不警示着我们全球升温带来的灾难性的后果，气候变化已经影响到我们的健康、粮食生产能力、住房、安全和工作。

事实上，如今生活在小岛屿国家和其他发展中国家的人们在气候变化面前已经显得尤为脆弱，而“气候难民”的数量预计会在未来继续增加。

文章来源： 学术头疼，摆脱塑缚