我们并非别无选择

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海洋生物死于塑料垃圾,人类粪便和野生动物粪便中相继发现塑料微粒,我们注定要为这种曾给人类生活带来很大便利的现代材料所困吗?与之相杀,还是,寻找新的出路?

今年年初,一条幼年抹香鲸在西班牙南部 Cabo de Palos 海滩上被发现,当时已经死亡。当地的 El Valle 野生动物中心经过解剖,在它的胃部和肠道内发现了约 26 公斤塑料袋、碎网和塑料水瓶,最终鉴定其死因是由于吃了太多塑料垃圾引起腹膜炎,无法再消化食物。

据来自英国政府科学办公室的一份《海洋未来前瞻》报告称,当下 70% 的海洋垃圾是不可降解的塑料,随着每年超过 800 万吨的倾倒,预计 2015 年至 2025 年间海洋中的废塑料还将增加三倍。

不怎么好的消息还有,近日来,分别在 10 月和 11 月初,两个研究团队先后从人类粪便和野生动物粪便中发现了塑料微粒,也成了各大媒体的重要新闻由头。

先是奥地利环境局和维也纳医科大学的团队在全球肠胃病学会议上报道,他们跟踪了 9 个不同国家地区的被试的饮食,并检测了粪便成分,结果共发现 9 种不同类型的塑料,每 10 克粪便中发现平均 20 个微塑料颗粒,测量值在 50-500 微米之间。

美国佐治亚大学的研究团队则从智利西南部瓜福岛的 51 只南美洲海豹的粪便中发现了丰富的塑料,约占 67% 的样本都含有尺寸小于 1 毫米的微纤维,其主要来源为聚酯或尼龙。

越来越触目的数据提醒着我们,节制对塑料产品的使用,以及找到生态友好的替代,已迫在眉睫。而生物塑料作为一个可行方向,这几年也提出了许多振奋人心的解决方案。材料科学家和设计师都在这方面做着探索,让我们陆续看到了不少概念产品。

玉米塑料和玉米橡胶

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来自柏林的 Crafting 塑料工作室在今年 9 月的伦敦设计节期间展出了一种由玉米淀粉、糖和食用油制成的可降解生物塑料,称作 Nuatan。设计师 Vlasta Kubušová 声称,该材料可承受超过 100 摄氏度的温度,使用寿命长达 15 年。

Nuatan 是斯洛伐克科技大学材料科学家研究六年获得的成果,其中主要含有两种不同的生物聚合物:聚乳酸(PLA)和聚羟基丁酸酯(PHB)。两者都是玉米淀粉的衍生物,根据专利配方进行混合,这种新材料可以像传统塑料一样进行 3D 打印、注塑成型和吹塑成型。

最棒的是,它可以在人体或动物体内降解,如果被鱼吃进肚子里,它就会在消化系统中分解代谢掉,不会对鱼造成伤害。

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著名运动品牌 Reebok 去年就推出了棉花+玉米的第一款产品,率先寻找石油基橡胶和泡沫鞋底的替代方法,旨在减少时尚产业对环境的影响。这款 NPC UK Cotton + Corn 运动鞋采用玉米制成鞋底,蓖麻籽油制鞋垫,100% 棉编织成鞋面,且不加任何染色剂。经过美国农业部(USDA)的认证,它 75% 的材质为生物基,其脚感也和其他产品无差别。

牛奶塑料

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英国中央圣马丁学院毕业的设计师 Ying Wang 则使用牛奶和醋来制作一次性塑料的替代品。上面这款名叫 Milk Ceremony 的装置从废弃乳品中提取蛋白质制成酪蛋白,然后用酸处理掉残留物质,使酪蛋白聚合并形成固体物质。把这种物质倒入模具中经三天硬化就会形成一种白色固体材料,它具有类似于合成塑料的韧性和耐久性,因为是酪蛋白成分为主,非常环境友好,放入土壤中只需要 8 天就能降解掉一半。

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而来自英国皇家艺术学院的 Tessa Silva-Dawson 会从苏塞克斯的奶牛场采购来废牛奶,通过加热将凝乳与液体乳清分离,然后把凝乳在工业脱水器中干燥并与天然增塑剂混合,变成粒料,可以加工成各种生活用品。她在塑料替代品中添加了颜料和染料,以产生大理石纹和斑驳的效果,并用蜡完成表面修饰。

红藻塑料

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冰岛艺术学院的 Ari Jónsson 把红藻制得的琼脂粉加入水中,形成胶状物质,通过试验找到合适比例后,慢慢加热该物质,然后倒入一个保存在冰箱中的模具中,制成瓶状。这种 100% 天然材料制成的瓶子可以作为储水用品安全使用,一段时间后其中的水可能会带上一些藻类的味道。设计师建议,如果用户喜欢这种味道,他们可以在喝完之后把瓶子也咬几口下去。

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立陶宛维尔纽斯艺术学院毕业的 Austeja Platukyte 将藻类琼脂和用乳化蜡浸渍过的碳酸钙进行复合、塑形、固化,做成了各种碗,有的还加上了用天然橡皮筋固定在上面的胶合板盖。

海藻塑料和菌丝塑料

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荷兰设计师 Eric Klarenbeek 和 Maartje Dros 两人是一对夫妇,在与瓦赫宁根大学、Salga Seaweeds、Avans Biobased Lab 和其他机构一起进行了几年藻类研究后,他们被邀请在法国阿尔勒的 Atelier Luma 建成一个开放式藻类研究和生产实验室,在这里种植藻类-水生植物并合成生态材料,把它作为基质用于从织物染料、水瓶、椅子到整个建筑外墙的搭建。

Klarenbeek 的上一个项目是和名为 Krown 的菌丝体合作完成的,6 年前开始他就开发出了世界上第一个使用真菌的 3D 打印椅子。并与美国公司 Ecovative 一起开发了菌丝体产品系列,他们推出的 DIY 套件允许消费者种植自己的灯具、桌子或可生物降解的野餐用品。

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绿叶塑料和甘蔗塑料

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德国的 Leaf Republic 团队发明了一款用树叶代替塑料做成纯天然一次性餐具,并声称其 100% 可循环。这些碗瓢盆什么的利用特制的热压机来成型,保留了叶片原始颜色,还可以在 28 天内完全降解。

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著名玩具品牌乐高则在今年春季宣布,他们即将推出一系列来自甘蔗的植物性塑料制成的产品,以减少塑料废物。第一套甘蔗元素将在今年晚些时候出现在货架上,主要用于该品牌的叶子、灌木和树状元素的模块。他们的最终目标是到 2030 年使用生物塑料生产所有乐高块。

甲虫塑料和蟹壳塑料

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毕业于荷兰乌得勒支艺术学院的设计师 Aagje Hoekstra 开发了一种鞘翅目生物塑料。动物食品行业每年要培育许多面包虫,其成年就会变成甲虫,产卵后死亡,因此荷兰的昆虫农场每周都要扔掉一批死甲虫。

在这些甲虫被处理掉之前,Hoekstra 将它们的壳剥了下来,取出其中叫做几丁质的天然葡萄糖衍生物,这种聚合物也存在于蟹和龙虾壳中。

她使用化学过程将甲壳质转化为壳聚糖,由于分子组成的变化,壳聚糖能更好地结合。然后把材料热压以形成塑料,甚至还保留着它们原先的椭圆形壳的形状,因为总的来说,虫翅花纹看上去还不错,挺有质感。

这种材料的防水性和耐热性都相当好,可耐 200 摄氏度的高温。目前已经有包括珠宝和装饰品在内的产品在使用这种甲虫塑料,Hoekstra 希望进一步开发出更实用的途径来,比如生产勺子和杯子等功能性产品。

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英国皇家艺术学院的毕业生 Jeongwon Ji 同样也从甲壳类动物中提取出了几丁质材料,她称之为 Crustic。来自亚洲的中华绒螯蟹,现已成为英国河流中最具入侵性的物种之一,为众人所唾弃,却正好可以为她所用。

通过将蟹壳中提取出的几丁质与水和少量甘油结合在一起,形成水基混合物来塑形。它比传统塑料需要更长的固化时间,但成分完全无毒。设计师使用 Crustic 做成了一些概念电子产品的外壳,像是闹钟、加湿器、电脑触控板、手电筒和 WiFi 路由器。

尽管从成型性、加工性等角度而言,生物聚合物材料领域还有不少难题需要攻克,是否可以 100% 降解也需要进一步的实验数据,但至少从美的角度来看,还挺过关,可以说我们仍有一个值得期待的明天。

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