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全球如何走出新冠疫情防护塑料制品的垃圾堆:通过创新探索未来PPE的循环生产

新冠疫情爆发以来,一次性个人防护用品(PPE)需求的倍速增长给塑料垃圾处理难题增加了更大的挑战。近期发表的两项研究引起关心废弃物管理和循环经济的决策者的关注。2021年11月21日一篇由中国南京大学和美国加州大学圣地亚哥分校合作撰写的《新冠疫情导致的塑料垃圾及其在全球大海中的命运》[1]的研究报告发表在美国《国家科学院学报》月刊上,这是首批对因新冠疫情导致塑料垃圾的影响进行量化的研究之一。

另一篇则是在2021年10月由国际金融公司(IFC)和英国援助机构(UK Aid)合写的《 PPE 制造业的创新 - 走向可持续性和循环性》[2]报告(以下简称《PPE报告》),这篇报告以疫情后的个人防护用品及其产生的塑料垃圾为中心,来讨论后疫情时代在防护用品的行业内循环经济的可能性,以及正在做循环PPE生产的公司案例。

 

疫情防护塑料垃圾的危害

早在疫情初期,各国媒体就已经发布了许多关于PPE垃圾泛滥的报道。科学家也早就表示对个人防护用品垃圾的担忧。根据《PPE报告》,上海 2020年6月与2019年同时期比,有害垃圾增加了1120%,可回收垃圾增加了71%。疫情在全球蔓延后,每天废弃数十亿的一次性口罩和面罩。每公斤塑料垃圾还会增加1.9公斤-3.5公斤的碳排量。193个国家产生了约800万吨与新冠疫情有关的塑料垃圾,其中约2.6万吨现已进入全球海洋生态系统,对海洋生物的生存构成威胁。

废弃PPE进入水体后,塑料颗粒在海洋中分解成为微型颗粒被海洋生物吸食,直接影响自然健康和生物多样性,也会对海洋生物生育造成影响,并通过食物链最终进入人体内。这些危害虽然不是立竿见影,但其影响和危害都是长远且巨大的。根据南京大学的模拟数据,疫情引起的塑料垃圾在三年内会从各内陆河流流向海洋,被海洋分解后从海水上层转移到海底或者当地区域内的海滩上,而受影响最大的区域就是垃圾产生地区下游的海岸线。(见图1)。


图1: 疫情产生的塑料垃圾生产量(吨为单位,红色多蓝色少)和由河流流出的塑料废物(吨为单位,蓝色圈越大越多)[3]

个人防护用品产生的塑料垃圾影响不仅仅是体现在垃圾增量,塑料垃圾的影响范围也前所未有的扩大,随疫情增加到了全球各个角落。包括原先很少使用塑料制品的原始部落和岛国,都直接或间接的受到影响,加之这些地区防护用品垃圾的回收处理能力贫乏,问题更为严重。

 

循环经济在PPE生产中的重要性

PPE循环创新在后疫情时代对环境健康和人体健康至关重要。PPE生产中需要从源头重新思考产品的设计,从产品的原材料来源开始就要考虑其循环性。PPE产品使用后的处理方式需要在产品设计的时候就要考虑到,这一点在塑料制品中尤其重要。如果在设计阶段就考虑到它的全生命周期,那么就会在生产中使用较容易回收和循环利用的透明、单一、单层的塑料材质,而不去使用无法回收的多层混合材料。

 

《PPE 制造业的创新 - 走向可持续性和循环性》报告阐述的循环经济生产可应用到四个不同的阶段,分别是:循环输入(circular inputs),资源回收(resource recovery),延长产品使用周期(produce use extension)、产品服务(products as service)。

 

循环输入(circular inputs)

循环创新的第一步就是在PPE制造中做到循环输入,确保原材料的循环性和可回收性,将PPE里的塑料用非塑料制品来代替,如口罩可以使用有机塑料或其他可降解的有机原材料。有研究表明使用有机原材料代替现有的塑料产品可减少30-70%的二氧化碳排量。这些原材料包括仙人掌、竹子、香蕉、麦子、咖啡、茶叶等生物质。但是在代替传统原材料的同时要确保它的可替代性能够达到产品使用的安全标准。在这个过程中就需要公司去研发新的原材料采集方法和加工工序。

资源回收(resource recovery)

将PPE大规模的有效的回收是循环经济的最大切入口。回收的方法也有很多种,包括了垃圾回收,上游循环,下游循环和能量循环。在生产初期,生产商就要注意减少废物的产生,对原材料的使用和循环使用做出设计方案,在生产过程中将材料的浪费做到最低。而在生产过程中废弃的原材料可以直接使用去生产其他产品。PPE回收在理论上虽然易懂,但实施起来相当困难。在回收PPE的过程中,也需要只有各级层的关系相连方一环扣一环的有效合作,才能做到真正安全的、有效果的回收再利用。


图2:资源回收的4个步骤[4]

在废弃物产生的源头做分类:如果能够在PPE被废弃的时候做好分类,把从高病毒风险的医院和隔离中心的医用垃圾和其他民用的医用垃圾分开,那么在后期消毒和运输方面会节省很多资源。

收集:从高病毒风险的医院和隔离中心收集的医用垃圾占总废弃PPE的10-25%,应该被分离运输到专门的防疫中心去消毒和销毁处理。而占比75-90%的非高风险PPE则可以被循环利用和回收,但是需要经过消毒环节。

消毒处理:城市垃圾的病毒风险相对较低,在回收后进行消毒,将病毒风险再次降低。这个过程需要根据PPE的材质、数量、使用方法和大小去在高温高压消毒和化学消毒中选择消毒方式。

消毒后的运用:消毒后的PPE可以循环去使用或者被分解后用在新的产品的生产过程中。而在这一环节中,生产商也要确保这些被分解后的循环品真的回归成为新产品的原材料。

 

延长产品使用周期(produce use extension)

延长产品的生命周期可以有效的减少总体PPE的需求量。在产品设计中需要考虑到产品的质量和设计,让它能够最大化的循环使用。一部分PPE可以通过将替换零配件和有效的消毒去安全的循环使用,比如泰国公司生产的防护服通过高压灭菌技术可以循环使用50-100次,市面上很多口罩可以在替换过滤层以后循环使用。使用布类纺织品来做PPE可以很便利的去清洗和消毒再利用,更有公司使用硅胶制品来制造PPE,以确保它的防护性和消毒的便利性。

产品服务(products as service)

这是类似于防护服租借和共享服务,让现有资源增加使用率,减少不必要的浪费。服务还可以延伸到通过信息技术去确保废弃的PPE得到有效的回收,回收它的公司能够将它分解,再生产和利用。而这一系列的数据也是证明循环经济切实有效的证据。å

报告中分享的案例从以上四种循环经济模式入手,通过创新和使用现有资源减少个人防护用品的浪费。在全寿命周期内,可循环防护用品的成本一般都比一次性防护品的成本要低。比如美国Open standard industries和麻省理工毕业生合作生产的可替换过滤层,可以消毒的N95口罩替代品,在使用20次后低于使用一次性N95口罩的成本。而且可循环的口罩更加舒适易戴,给健康工作者带来了便利。但是这需要购买者在购买前就有循环经济的理念,能看到这个长期成本的优势,而不是仅仅看到单价比一次性口罩贵。使用过的废弃PPE在经过有效消毒后,可以将其塑料成分分解回收,用于其它产品的生产原材料。印度一家公司就专门生产医用垃圾来代替部分原材料的道路建筑砖块;美国北密西根大学的PPE回收项目“正确循环”就是将很难回收再利用的产品,如防护服、防护眼镜等产品变成塑料粒,使用到室外家具、花盆等用品的生产中。

从规模到创新:PPE生产大国的挑战

在全球抗击疫情中,亚洲虽然只占了全球31%的新冠病毒确诊率,但是占了全球72%医用垃圾量。加州大学和南京的大学的报告中也专门提出了倡导亚洲发展中国家对疫情相关塑料垃圾的预防和有效回收处理的愿景。全球最大的两个个人防护用品生产和出口国家中国和印度都在亚洲,中国占据了近一半的全球PPE生产量,在2020年中旬每天生产2亿个口罩。但是国内对PPE垃圾的回收和循环利用还没有得到足够重视。

在可预期的未来,个人防护用品的需求量将会处于一个较高的水平,而去有效解决PPE废弃污染的问题需要各个层级的利益相关方的重视和努力,报告里呈现的案例可以帮助PPE生产企业加快创新,政府也需要推动循环经济发展政策和监管,公众和消费者对可持续性高的PPE产品的认识提升和购买支持也是非常重要的方面。总之,以循环经济发展为契机,推动可持续PPE生产的创新需要各个利益相关方的协调和共同努力。

 

注释:

[1] Peng et al (2021) Plastic waste release caused by COVID-19 and its fate in the global ocean. PNAS 2021 VOL. 118 No.47 e2111530118. Link: https://doi.org/10.1073/pnas.2111530118

[2] UK AID and IFC (2021). Innovation in manufacturing personal protective equipment - toward sustainability and circularity.  Link: https://www.ifc.org/wps/wcm/connect/industry_ext_content/ifc_external_corporate_site/manufacturing/resources/innovation+in+manufacturing+personal+protective+equipment

[3] 同1

[4] 同2

作者:潘伊人

校对:赵昂、李颖

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