清華新聞網(wǎng)3月11日電 近日，清華大學化工系和化學工程與低碳技術(shù)全國重點實驗室朱兵課題組和挪威科技大學能源與過程工程系蔣萌博士等開展合作，在中國塑料社會經(jīng)濟代謝研究領(lǐng)域取得新進展。研究首次系統(tǒng)量化了中國12種非通用塑料的物質(zhì)流量與存量，為進一步完善塑料污染治理提供了模型方法、數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和科學支撐。
塑料作為使用量最大的高分子材料，廣泛應用于現(xiàn)代社會生產(chǎn)生活各領(lǐng)域，然而不當使用和管理使塑料污染問題趨于嚴峻。我國正推進塑料污染全鏈條治理，聯(lián)合國正在推進制定具有法律約束力的塑料污染治理國際文書的政府間談判，而均衡、有效政策的制定和完善，需要對塑料的社會經(jīng)濟代謝（即塑料生產(chǎn)和使用，以及廢棄塑料循環(huán)、處置過程的物質(zhì)流量和存量）建立全面、準確的系統(tǒng)認知。
已有研究主要關(guān)注五大通用塑料（聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、聚苯乙烯PS和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS）。五大通用塑料之外的非通用塑料在塑料消費中占據(jù)相當比重，在化學組成、機械性能和用途、廢棄和回收路徑等方面與通用塑料存在顯著差異。但由于定義不一、分類復雜、數(shù)據(jù)受限等原因，學界對非通用塑料長期缺乏系統(tǒng)研究，其社會經(jīng)濟代謝模式仍是空白。
研究團隊通過動態(tài)物質(zhì)流分析方法，構(gòu)建了包括原料生產(chǎn)、產(chǎn)品制造、應用部門、報廢處置及進出口等階段的全鏈條代謝模型，首次系統(tǒng)量化了中國12種非通用塑料的物質(zhì)流量和存量。12種非通用塑料包括聚對苯二甲酸乙二醇酯PET、聚氨酯PU、7種工程塑料（2種聚酰胺PA6/PA66、聚碳酸酯PC、聚甲醛POM、聚對苯二甲酸丁二醇酯PBT、聚苯醚PPO、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA）以及3種熱固性塑料（環(huán)氧樹脂EPO、不飽和樹脂UPR、酚醛樹脂PF）。研究揭示了1978年至2022年間，中國各類非通用塑料顯著不同的社會經(jīng)濟代謝特征。例如，作為塑料使用時，PET主要用于短壽命的包裝領(lǐng)域，而PU、工程塑料和熱固性塑料則多用于建筑、汽車和電子等長壽命產(chǎn)品領(lǐng)域。這種應用差異導致不同塑料的廢棄和回收路徑存在顯著差異。與通用塑料相比，PU和熱固性塑料等非通用塑料難以通過傳統(tǒng)的機械回收方法處理，未來化學回收等技術(shù)的進步將進一步推進塑料循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展。
2022年中國非通用塑料物質(zhì)流量和存量示意圖
研究還引出了“塑料”及其原料“聚合物”的定義問題。通用塑料相關(guān)聚合物基本都會用作塑料產(chǎn)品，因此人們往往對這兩個概念不仔細加以區(qū)分。但非通用塑料的情況并不相同。2022年，中國非通用塑料相關(guān)聚合物的產(chǎn)量達到約8500萬噸，與通用塑料相關(guān)聚合物的產(chǎn)量相當。然而，其中僅35%用于塑料制品，其余則用于纖維、橡膠等非塑料應用。“塑料”定義方式直接影響政策管控范圍，不同定義將導致高達5800萬噸的數(shù)據(jù)偏差，準確界定“塑料”的邊界是制定有效治理政策的前提。
相關(guān)研究成果以“填補空白：追蹤中國塑料社會經(jīng)濟代謝中的12種非通用塑料”（Filling the Gaps: Tracing 12 Types of Non-Commodity Plastics in China's Plastic Socioeconomic Metabolism）為題，于3月10日發(fā)表于《環(huán)境科學與技術(shù)》（Environmental Science & Technology）。
此前，朱兵課題組在《資源節(jié)約與循環(huán)》（Resources, Conservation and Recycling）期刊上發(fā)表了關(guān)于中國五大通用塑料物質(zhì)流量和存量測算的研究。結(jié)合本次對12種非通用塑料的研究工作，課題組實現(xiàn)了對中國95%以上塑料代謝的系統(tǒng)量化。
清華大學化工系2020級博士生任鈺成、2023級博士生朱恒志為論文共同第一作者，朱兵和蔣萌為論文共同通訊作者。清華大學化工系副教授陳定江、教授郭寶華，環(huán)境學院教授徐明，化工系2021級博士生曹煜恒、2023級碩士生李春龍參加了研究工作。論文合作者包括華東理工大學商學院教授余亞東。研究得到清華大學-中國石化綠色化工聯(lián)合研究院支持項目以及化學工程與低碳技術(shù)全國重點實驗室的支持。
論文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.5c01174
供稿：化工系
編輯：李華山
審核：郭玲
