科學(xué)家認(rèn)為海洋垃圾可期待化工技術(shù)變廢為寶

最近，美國國家海洋和大氣管理局發(fā)出警告稱，今年3月日本發(fā)生9級大地震并引發(fā)強(qiáng)烈海嘯，此后大量房屋、汽車和各種殘骸被卷入太平洋，形成了一個(gè)巨大的垃圾島。根據(jù)監(jiān)測，這個(gè)垃圾島目前正在太平洋上漂流，綿延數(shù)百千米。預(yù)計(jì)明年春季就將抵達(dá)中途島和夏威夷西北部，并將最終于2013年至2014年抵達(dá)美國西海岸，并在大約6年內(nèi)抵達(dá)亞洲海岸。最新消息顯示，美國海軍第七艦隊(duì)正在對這些垃圾進(jìn)行持續(xù)監(jiān)視。他們表示，從未見過這樣規(guī)模的垃圾漂流……

其實(shí)，在日本地震和海嘯導(dǎo)致大量垃圾被卷入海洋之前，海洋中就早已漂浮著大量垃圾了。

海洋垃圾主要是塑料

2007年，美國科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，除了人們所知的7個(gè)大陸，在太平洋最人跡罕至的地方，又有一個(gè)“新大陸”正在形成。這個(gè)“新大陸”完全是由垃圾堆起來的，人們也把它稱為“第八大陸”。這個(gè)巨大的垃圾島，面積是英國的6倍，有兩個(gè)美國得克薩斯州該州面積約69萬平方千米那么大。這座漂浮在海面上的巨大垃圾島是目前全球最大的，而且在過去10年間體積增加了1倍。

國際環(huán)保組織“海星計(jì)劃”工作人員表示，太平洋海面上飄浮的這個(gè)垃圾島，是過去60年來人類丟棄的垃圾，被洋流帶到了這里。里面的垃圾從洗發(fā)水瓶、塑料玩具、輪胎，到塑料游泳鏡、拖鞋，無奇不有。“海星計(jì)劃”垃圾回收小組負(fù)責(zé)人伍德林還表示，該組織去年曾用寬1米的網(wǎng)子，在太平洋各處取樣，每次下網(wǎng)都能撈到垃圾。在這些垃圾中，有80%以上是廢棄的塑料制品，估計(jì)塑料垃圾多達(dá)1億噸。此外，凡是陸地上人類使用、食用和消費(fèi)的各種商品，都成為海洋垃圾的組成部分，如橡膠類、木制品類、金屬類、紙制品類、紡織品和皮革類、玻璃和陶瓷類等日用品和醫(yī)療用品。在有的垃圾上，還印有中國文字和日本文字，顯示是漂洋過海至此。

除太平洋外，世界其他海洋也有類似的垃圾島。近年，科學(xué)家在大西洋也發(fā)現(xiàn)巨型漂浮垃圾堆，其規(guī)模只比太平洋垃圾島整體規(guī)模稍小。這一垃圾帶距離北美海岸有數(shù)百英里，由數(shù)萬塊塑料構(gòu)成。盡管目前科學(xué)家還未能測出它的寬度是多少，但這一巨大的垃圾帶覆蓋的區(qū)域一直從北緯22度到北緯38度，幾乎同古巴至美國弗吉尼亞州之間的距離相當(dāng)。研究發(fā)現(xiàn)，在有些海域，海洋最大塑料密度達(dá)到每平方千米20萬個(gè)塑料碎片，并且絕大多數(shù)碎片都來自于人們?nèi)粘Ｉ钪杏玫降南M(fèi)品，諸如包裝袋、塑料制品等。

如果說太平洋和大西洋上的巨型垃圾島離我們的生活還比較遙遠(yuǎn)，那么最近中國海洋部門公布的《2010年全國海洋環(huán)境狀況公報(bào)》顯示的情況也不容樂觀。公報(bào)稱，我國海面漂浮垃圾、海灘垃圾和海底垃圾的分類結(jié)果都顯示，塑料類垃圾數(shù)量最多。其中70%的海灘垃圾和59%的海面漂浮垃圾來源于人類海岸活動(dòng)。

根據(jù)聯(lián)合國的最新統(tǒng)計(jì)，每年全世界會(huì)產(chǎn)出超過2.6億噸塑料垃圾，它們當(dāng)中的大多數(shù)是一次性的，大部分被隨意丟棄，有的被掩埋在土地里，有的散布在郊外的垃圾場，有的掛在鐵路沿線的樹梢枝頭，有的被直接傾倒入海……它們散布在地球的各個(gè)角落，但會(huì)被雨水或大風(fēng)吹刷，然后悄無聲息地流走，最后的終點(diǎn)是海洋。

這些以塑料為主的海洋垃圾，對海洋造成了巨大危害。其一，塑料垃圾阻礙海上交通線，破壞船只；其二，對海洋生物造成傷害，例如，“綠色和平”組織發(fā)現(xiàn)至少267種海洋生物因誤食海洋垃圾或者被海洋垃圾纏住而備受折磨，并導(dǎo)致死亡；其三，通過生物鏈危害人類，如重金屬和有毒化學(xué)物質(zhì)可通過魚類的食入而在體內(nèi)富集，人類吃了這些魚會(huì)受到傷害。

“海星計(jì)劃”的科學(xué)家還指出，有些海洋塑料垃圾在陽光照射下分解成小粒子，讓海中充滿有毒物質(zhì)。研究人員曾在一條魚的體內(nèi)發(fā)現(xiàn)26塊塑料，擱淺在加州海灘的一頭抹香鯨，體內(nèi)竟有800磅塑料。對此，研究人員警告，垃圾毒素遲早會(huì)進(jìn)入食物鏈。太平洋的塑料垃圾問題，以及在塑料中的毒素，會(huì)影響中國、日本等國家和地區(qū)的食物安全。

期待化工技術(shù)變廢為寶

由于海洋垃圾主要是廢棄塑料制品，因此科學(xué)家認(rèn)為，可以期待化工技術(shù)變廢為寶。

一種辦法是將海洋垃圾打撈后焚燒發(fā)電。

研究人員早就計(jì)算過塑料焚燒的能量利用。由于幾乎所有塑料都由不可再生的石油制成，主要成分是碳?xì)浠衔?，所以可以用于燃燒，如聚苯乙烯燃燒熱量比燃料油還高，是熱值很高的大分子材料。其焚燒后的灰燼，則可以用于填海造地或建造島嶼。

不過，海洋垃圾的焚燒也有幾個(gè)問題需要解決。首先，除了打撈和運(yùn)輸外，海洋垃圾還需經(jīng)短時(shí)間擱置脫水，比較麻煩。其次，由于塑料焚燒可產(chǎn)生大量的二英，會(huì)危及環(huán)境和生態(tài)，需要有特別能控制二英排放的高級焚化爐。再次，焚燒海洋垃圾也與陸地垃圾的處理一樣，需要垃圾分類，首先要分揀到位才能焚燒。

一種辦法是用海洋垃圾制造燃油。

由于海洋垃圾80%以上是塑料，這也形成了處理海洋垃圾的另外一種方法，即把塑料這種資源轉(zhuǎn)化為另外的資源?，F(xiàn)有的研究表明，可以通過多種技術(shù)手段把塑料轉(zhuǎn)化為人類可利用的多種資源。例如，可以用廢塑料制造燃油、生產(chǎn)防水抗凍膠、制備多功能樹脂膠等。

現(xiàn)在，用廢塑料制造燃油技術(shù)在一些國家已獲得突破。

2003年，我國成都的一項(xiàng)廢舊塑料回收燃油技術(shù)及工藝設(shè)備獲得四川省環(huán)保局和有關(guān)專家的鑒定。應(yīng)用該技術(shù)回收塑料，不僅能生產(chǎn)90號(hào)和93號(hào)汽油，還能生產(chǎn)柴油。由于生產(chǎn)成本低，其售價(jià)比市面上同類產(chǎn)品每噸便宜300元左右。當(dāng)然，這一技術(shù)是否能投產(chǎn)，還需要許多條件，如資金、土地、人員，以及該項(xiàng)技術(shù)的實(shí)用和推廣等。

去年11月，由濟(jì)南一家企業(yè)承擔(dān)的工業(yè)連續(xù)化塑料垃圾裂解油化技術(shù)及裝備項(xiàng)目通過驗(yàn)收。中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織的成果鑒定結(jié)果顯示，原材料使用無分揀、無清洗混合塑料垃圾，產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率可達(dá)到輕質(zhì)燃油65%～75%。生產(chǎn)過程無廢水、粉塵排放，噪聲低于國家標(biāo)準(zhǔn)。

2010年，泰國宣布，泰國乃至東南亞地區(qū)首個(gè)廢塑料再生產(chǎn)燃油項(xiàng)目在泰國華欣市啟動(dòng)，每天可消耗6噸廢塑料，生產(chǎn)出4500升燃油，每年產(chǎn)量為135萬升。

此外，日本三菱重工也開發(fā)出了分解槽生產(chǎn)燃料油的工藝；德國漢堡大學(xué)也開發(fā)了廢塑料流化床熱分解為燃料油的反應(yīng)器；美國肯塔基大學(xué)的燃料化學(xué)家發(fā)明了用沸石分子篩作催化劑，將各種塑料放入沙浴器內(nèi)混合，然后把這種漿液倒入反應(yīng)器中加氫加壓，最后再加熱導(dǎo)致高分子塑料分解成高質(zhì)燃料油的方法。

用海洋垃圾制造芳香族化合物也是一種解決辦法。

據(jù)了解，用海洋垃圾制取芳香族化合物的研究也正在日本等國家進(jìn)行。把聚乙烯、聚丙烯等廢塑料加熱到300℃，使之分解為碳水化合物，然后加入催化劑，即可合成苯、甲苯和二甲苯等芳香族化合物。在525℃的溫度下反應(yīng)時(shí)，廢舊塑料的70%能夠轉(zhuǎn)換為有用的芳香族物質(zhì)，它們可做化工品和醫(yī)藥品的原料及燃料改進(jìn)劑，其余成分可轉(zhuǎn)換為氫和丙烷。

如果這些技術(shù)成熟和投產(chǎn)，將可以大量地消化海上垃圾，而且可能會(huì)讓一些國家爭搶這些海上無主的垃圾資源。

用垃圾建成的島嶼——新加坡實(shí)馬高島。

垃圾生態(tài)島也許不是科幻

然而，以上的幾種海洋垃圾處理辦法，生產(chǎn)成本很高，因?yàn)樾枰牙鴱暮Ｑ蟠驌频疥懙厣显龠M(jìn)行處理，再加上運(yùn)輸、晾曬等環(huán)節(jié)，過高的成本讓許多國家沒有積極性。因此，最近荷蘭科學(xué)家提出了一種新思路：對海洋垃圾進(jìn)行就地處理，并用特殊方法建造一個(gè)人工島。

據(jù)了解，荷蘭科學(xué)家打算從受垃圾污染最嚴(yán)重的太平洋入手，建造一座由4.4萬噸塑料垃圾組成的人工生態(tài)島。根據(jù)設(shè)想，這座人工塑料生態(tài)島的面積為1萬平方千米，和美國夏威夷島大小差不多。這座人工島將成為一座海上威尼斯。

他們的具體設(shè)計(jì)藍(lán)圖是：將塑料垃圾集中到海洋的某個(gè)地方，然后通過科學(xué)方法對這些塑料廢品進(jìn)行無毒無害處理，制成一個(gè)個(gè)中空的浮動(dòng)平臺(tái)。把這些平臺(tái)連接起來可形成小島的“地基”，在上面鋪設(shè)泥土和砂石，根據(jù)需要，鋪土高度可以從幾十厘米到幾米。然后建設(shè)道路、農(nóng)田、沙灘和房屋，還有一些沒有污染的高科技工廠。這樣，一個(gè)可以生長植物的生態(tài)島嶼就建成了。由于小島遠(yuǎn)離大陸，所有的物資和能源將盡量自給自足。能源主要依靠太陽能、風(fēng)能和波浪能，而這些都是海島上特別豐富的。這座小島可以滿足50萬人的日常生活所需，即可以接收25萬名常住居民和25萬名游客。

參與設(shè)計(jì)人工生態(tài)島的一位科學(xué)家表示：“我們設(shè)計(jì)人工生態(tài)島主要有3個(gè)目的：第一是清理海洋上規(guī)模龐大的塑料垃圾，讓海洋變得更干凈；第二是創(chuàng)建出一塊新陸地；第三是建立一個(gè)可供人類生活和居住的環(huán)境?！碑?dāng)一些沿海居民在颶風(fēng)和海嘯中失去家園時(shí)，人工生態(tài)島將為這些災(zāi)民提供新的家園。此外，茫茫大海上的旅行生活可能會(huì)令人感到枯燥，這些人工生態(tài)小島還可以為游客提供海上旅游的好去處。海洋人工生態(tài)島上將設(shè)立不少海洋垃圾博物館，讓游客在旅游休閑的同時(shí)，認(rèn)識(shí)到海洋垃圾對海洋環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的危害。

然而，與焚燒和資源轉(zhuǎn)化相比，建造人工島嶼的設(shè)想現(xiàn)在只能說還是一種理想，而且，與新加坡和日本利用垃圾建造人工島嶼相比，荷蘭科學(xué)家的設(shè)想還只是藍(lán)圖。

以新加坡用垃圾建立的實(shí)馬高島為例，建造辦法是先將垃圾焚燒，然后把垃圾焚燒后的灰燼密封填入海中。1998年，新加坡政府在兩個(gè)離岸的小島實(shí)馬高和西康之間建造了1千米長的巖石長堤，并分出了11個(gè)相互連接的海灣單元，將單元里的海水抽干，然后并排放好一層厚厚的塑料膜，垃圾灰燼就傾倒在這些單元里進(jìn)行密封，防止泄漏。此外，掩埋的垃圾中也包括那些不能燃燒和回收的材料，比如石棉。當(dāng)?shù)卣總€(gè)月都要對單元周圍的海水取樣檢測，到現(xiàn)在為止，還沒有發(fā)現(xiàn)任何泄漏和污染海水的情況。每當(dāng)一個(gè)單元的垃圾填到二三米高時(shí)，就會(huì)鋪沙種草，然后再繼續(xù)埋置垃圾。垃圾最高可埋置到30米，之后就在上面栽種植物，不再堆放垃圾。

新加坡的實(shí)馬高島是已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了的現(xiàn)實(shí)。而荷蘭科學(xué)家的設(shè)想是把塑料無害化處理后制成一個(gè)個(gè)中空的“浮動(dòng)平臺(tái)”并連接起來，再在上面鋪設(shè)泥土和砂石。這樣的島嶼實(shí)際上是漂浮在海面上的，能否成功還需要試驗(yàn)。但是，這畢竟提供了一個(gè)消除海洋垃圾的思路。

來源：中國化工報(bào) 作者：張?zhí)锟?

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