合成塑料使现代生活的许多方面变得更便宜、更安全、更方便。然而，我们一直没有想出如何摆脱他们后，我们使用他们。

与食品和纸张等其他形式的垃圾不同，大多数合成塑料不容易被活微生物或化学过程降解。因此，日益严重的塑料垃圾危机威胁着我们星球的健康。它体现在大太平洋垃圾带-一个巨大的漂浮塑料垃圾区，面积是法国的三倍位于加州和夏威夷之间。科学家们估计，如果目前的趋势继续下去，海洋中的大量塑料将会消失到2050年达到鱼的数量．从石油中制造塑料也会增加大气中的二氧化碳含量，导致气候变化。

的大部分我的工作一直致力于寻找可持续的制造和分解塑料的方法．我的实验室和其他实验室在这两个方面都取得了进展。但这些新的替代品必须与已经建立基础设施和优化工艺的合成塑料竞争。如果没有支持性的政府政策，创新的塑料替代品将难以跨越所谓的“死亡之谷“从实验室到市场。

从木头和丝绸到尼龙和有机玻璃

所有塑料都由聚合物-含有许多小单位或单体的大分子，它们连接在一起形成长链，就像串珠一样。珠子的化学结构和连接它们的键决定了聚合物的性质。一些聚合物形成坚硬的材料，如玻璃和环氧树脂。其他材料，如橡胶，可以弯曲和拉伸。

几个世纪以来，人类一直在用天然材料(如丝绸、棉花、木材和羊毛)的聚合物制造产品。使用后，这些天然塑料很容易被微生物降解。

从石油中提炼出的合成聚合物始于20世纪30年代。在20世纪40年代，二战中盟军迫切需要新的材料创新来支持他们。例如,尼龙，发明于1935年它取代了降落伞和其他装备中的丝绸。和聚(甲基丙烯酸甲酯)，称为Plexiglas它取代了飞机窗户上的玻璃。当时，很少有人考虑这些材料是否或如何被重复利用。

现代合成塑料可分为两大类:热塑性塑料，在加热时软化，然后在冷却时再次硬化;热固性塑料，一旦成型就永远不会软化。一些最常见的大批量合成聚合物包括聚乙烯，用于制作薄膜包装和塑料袋;聚丙烯，用于形成可重复使用的容器和包装;以及用于衣服、地毯和透明塑料饮料瓶的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。

回收的挑战

今天只有大约10%在美国，有一半的废弃塑料被回收利用。加工者需要无污染或纯塑料的输入流，但废塑料通常含有杂质，如残留的食物。

批次处理的塑料产品也可能包括多种树脂类型，并且通常在颜色、形状、透明度、重量、密度或大小上不一致。这使得回收设施很难按类型排序．

将混合的塑料垃圾熔化和改造后产生的可回收材料的性能不如原始材料。因此，许多人将塑料回收称为“时间你．”

大多数消费者都知道，许多塑料制品上都印有一个编号从1到7的代码，代码放在一个由三个箭头组成的三角形内。这些代码是由塑料工业协会，旨在说明是否以及如何回收这些产品。

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然而，这些标识极具误导性，因为它们暗示所有这些商品都可以无限次回收。事实上，根据环境保护署的说法，2015年回收率从PET (SPI代码1)的31%到高密度聚乙烯(SPI代码2)的10%，其他组最多只有几个百分点。

在我看来，一次性塑料最终应该被要求是可生物降解的。为了做到这一点，每个家庭都应该有生物垃圾桶来收集食物、纸张和可生物降解的聚合物垃圾。德国有这样的系统，而旧金山呢家庭和企业的有机废物堆肥．

设计更环保的聚合物

由于现代塑料有多种类型和用途，需要多种策略来取代它们或使它们更具可持续性。其中一个目标是用生物碳源代替石油制造聚合物。最容易实现的选项是将植物细胞壁中的碳转化为单体．

例如，我的实验室开发了一种酵母催化剂，它可以吸收植物衍生油和将它们转换成聚酯纤维它有类似聚乙烯的特性。但与石油基塑料不同的是，它可以是在堆肥系统中被微生物完全降解的．

此外，还必须开发新的具有成本效益的途径，将塑料分解为可重复使用的高价值化学品。这可能意味着使用生物和化学催化剂。一个有趣的例子是粉虫的肠道细菌摘要聚苯乙烯将其转化为二氧化碳。

其他科学家正在开发高性能玻璃聚体，这是一种热固性塑料，其中的键可以交联链可以形成也可以破坏这些玻璃聚体可用于制造硬模塑产品，这些产品在使用寿命结束时可以转化为流动材料，从而可以改造成新产品。

我们花了数年的研究、开发和营销来优化合成塑料。新型绿色高分子等聚乳酸，正开始进入市场，主要在堆肥袋，食物容器，杯子和一次性餐具．制造商在努力降低成本和提高性能时需要支持。将学术和工业努力联系起来也是至关重要的，这样新的发现才能更快地商业化。

今天,欧盟而且加拿大为生物基和可持续塑料的发现和发展提供了比美国多得多的政府支持。如果美国想在可持续聚合物革命中参与竞争，这种情况必须改变。

理查德·格罗斯(Richard Gross)是伦斯勒理工学院的化学教授。这篇文章最初发表于谈话．