นับตั้งแต่ Bakelite เปิดตัวในปี 1907 ว่าเป็นพลาสติกสังเคราะห์ชนิดแรก ซึ่งถูกใช้เป็นฉนวนไฟฟ้า วัสดุประเภทน้ำหนักเบา แข็งแรง และขึ้นรูปได้นี้ได้ช่วยสร้างโลกยุคใหม่ พลาสติกเป็นส่วนประกอบหลักในการออกแบบและผลิตผลิตภัณฑ์ และการใช้งานเหล่านี้ โดยเฉพาะสินค้าแบบใช้ครั้งเดียว เช่น ขวดน้ำและห่ออาหาร กำลังขยายตัวมากขึ้น ปัจจุบันน้ำหนักรวมของพลาสติกที่ผลิตได้ต่อปีอยู่ที่มากกว่า 380 ล้านตัน และตั้งเป้าไว้ที่ 900 ล้านตันภายในปี 2593
แต่เช่นเดียวกับเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ใช้ในการผลิต พลาสติกสามารถส่งผลเสียต่อสิ่งแวดล้อมได้ ภายในปี 2593 ขยะพลาสติกประมาณ 12 พันล้านตันจะถูกฝังกลบหรือก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม เมื่อเปรียบเทียบกัน ตัวเลขนี้อยู่ที่ประมาณ 4.9 พันล้านตันในปี 2558 นอกจากนี้ พลาสติกที่ใช้แล้วยังก่อให้เกิดสัดส่วนขนาดใหญ่ของเชื้อเพลิงที่ป้อนเข้าเตาเผาขยะที่สร้างพลังงาน ซึ่งเป็นแหล่งที่มาของการปล่อยก๊าซคาร์บอน ภาพยนตร์สารคดีเช่นที่บรรยายโดย David Attenborough ได้ดึงความสนใจไปที่อันตรายต่อสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากขยะพลาสติก ภาพขวดน้ำที่ถูกทิ้งซึ่งทำให้สัตว์ทะเลหายใจไม่ออกได้ช่วยสร้างเสียงโวยวายของสาธารณชนและผลักดันขยะพลาสติกให้กลายเป็นวาระการประชุมระดับโลก
แม้ว่าพลาสติกจำนวนมากในปัจจุบันจะมีสัญลักษณ์การรีไซเคิล แต่ในทางปฏิบัติแล้ว การรีไซเคิลพลาสติกนั้นต้องใช้น้ำมันดิบและใช้พลังงานมาก พลาสติกรีไซเคิลมักจะมีคุณภาพต่ำกว่า — มีความแข็งแรงน้อยกว่า — กว่าพลาสติกที่ผลิตใหม่ ผู้บริโภคขายผลิตภัณฑ์ที่ทำจากพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพซึ่งได้มาจากพืชหรือเติมออกซิเจนและสารเคมีอื่น ๆ มากขึ้นเพื่อให้พวกมันสลายตัวในสิ่งแวดล้อม อย่างไรก็ตาม นี่เป็นความพยายามในการรีไซเคิลที่ซับซ้อน เนื่องจากพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพส่งผลเสียต่อคุณภาพของพลาสติกรีไซเคิล และไม่มีวิธีที่เชื่อถือได้สำหรับโรงงานรีไซเคิลในการแยกพลาสติกเหล่านี้ออกจากรูปแบบอื่น
วิธีการผลิตพลาสติกที่มีความยั่งยืนมากขึ้นได้กลายเป็นหนึ่งในคำถามที่ใหญ่ที่สุดและเร่งด่วนที่สุดในวิชาเคมีในปัจจุบัน ขณะนี้นักวิจัยจากหลายสาขากำลังหาวิธีลดขยะพลาสติกและเพิ่มโอกาสในการรีไซเคิล
ความพยายามประการหนึ่งได้รับการรายงานในวารสาร Nature ฉบับสัปดาห์นี้ Stefan Mecking และเพื่อนร่วมงานของเขาที่มหาวิทยาลัย Konstanz ในเยอรมนี อธิบายถึงโพลีเอทิลีนชนิดใหม่ ซึ่งเป็นหนึ่งในพลาสติกแบบใช้ครั้งเดียวที่พบบ่อยที่สุด ซึ่งสามารถนำไปรีไซเคิลได้โดยการนำวัสดุเริ่มต้นกลับมาใช้ใหม่ ซึ่งเป็นสิ่งที่ทำได้ยาก วัสดุและเทคโนโลยีการรีไซเคิลที่มีอยู่
พลาสติกชนิดใหม่นี้จำเป็นต้องได้รับการทดสอบเพิ่มเติม และจำเป็นต้องประเมินผลกระทบต่อโครงสร้างพื้นฐานการรีไซเคิลที่มีอยู่ จะต้องมีเทคโนโลยีรีไซเคิลประเภทที่แตกต่างจากที่มีอยู่ในศูนย์รีไซเคิลที่มีอยู่ หากมีความเห็นเป็นเอกฉันท์ว่าควรใช้ และหากสามารถขยายขนาดได้ ก็จะมีศักยภาพในการเร่งการเปลี่ยนไปใช้พลาสติกรีไซเคิล อาจเป็นส่วนหนึ่งของการแก้ปัญหาในการทำให้การใช้พลาสติกมีอันตรายน้อยลง
แต่เคมีเพียงอย่างเดียวสามารถพาเราไปได้ไกลเท่านั้น หากการเผาพลาสติกและการสะสมของวัสดุในมหาสมุทรและการฝังกลบลดลง อุตสาหกรรมจะไม่สามารถผลิตพลาสติกต่อไปได้ในอัตราปัจจุบัน บริษัทต่างๆ จำเป็นต้องรับผิดชอบมากขึ้นต่อวงจรชีวิตทั้งหมดของผลิตภัณฑ์พลาสติกของตน และเพื่อให้สิ่งนี้เกิดขึ้น รัฐบาลจะต้องแนะนำกฎระเบียบเพิ่มเติม และสนธิสัญญาพลาสติกของสหประชาชาติที่เสนอก็จำเป็นต้องประสบความสำเร็จเช่นกัน
ระบบทางเดียว
พลาสติกถูกสร้างขึ้นโดยการรวมโซ่ของโครงสร้างโมเลกุลธรรมดาเข้าด้วยกัน ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะดำเนินกระบวนการดังกล่าวแบบย้อนกลับเพื่อสร้างวัสดุสำหรับนำกลับมาใช้ใหม่ แม้ว่านักวิจัยจะมีความก้าวหน้าไปบ้างก็ตาม อุปสรรคสำคัญในการปรับปรุงการรีไซเคิลพลาสติกคือการสลายพันธะเคมีอย่างเป็นระบบและใช้พลังงานต่ำเพื่อนำวัสดุอันมีค่ากลับมาใช้ใหม่เพื่อนำไปใช้ผลิตพลาสติกคุณภาพสูงเท่าเทียมกัน
มีหลายวิธีในการทำให้พลาสติกมีชีวิตหลังความตาย ซึ่งรวมถึงการรีไซเคิลด้วยเครื่องจักร โดยสับ ละลาย และนำกลับมาใช้ใหม่เป็นพลาสติกคุณภาพต่ำ อีกทางเลือกหนึ่งคือนำพวกมันไปรีไซเคิลทางเคมี โดยทำลายพันธะที่ยึดโมเลกุลพลาสติกยาวๆ ไว้ด้วยกัน ทำให้เกิดโมเลกุลที่มีขนาดเล็กลงและมีประโยชน์ซึ่งสามารถนำไปสร้างเป็นพลาสติกชนิดใหม่ได้ แนวทางหลัง อาจเป็นวิธีที่ยากกว่าในทั้งสองแนวทาง คือสิ่งที่ Mecking และเพื่อนร่วมงานของเขากำลังดำเนินการอยู่
ทีมงานนี้เป็นหนึ่งในหลายทีมทั่วโลกที่พยายามค้นหาวิธีการรีไซเคิลโพลีเอทิลีน Mecking และเพื่อนร่วมงานของเขาใช้แหล่งหมุนเวียนในการผลิตวัสดุคล้ายโพลีเอทิลีนที่แข็งแกร่งซึ่งมีกลุ่มสารเคมีที่สามารถแยกตัวได้ง่ายกว่าพลาสติกทั่วไป ทำให้สามารถแยกส่วนประกอบวัสดุในขั้นตอนการรีไซเคิลได้ นักวิทยาศาสตร์สามารถกู้คืนวัสดุตั้งต้นได้เกือบทั้งหมดผ่านกระบวนการรีไซเคิล และจากนั้นก็นำวัสดุที่มีลักษณะคล้ายโพลีเอทิลีนกลับมาใช้ใหม่
งานนี้เกิดขึ้นหลังจากทีมอื่นซึ่งรายงานการค้นพบที่คล้ายกันในเดือนตุลาคม Susannah Scott จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตาบาร์บารา และเพื่อนร่วมงานของเธอใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อช่วยแยกโพลีเอทิลีนให้เป็นโมเลกุลขนาดเล็กลง ซึ่งสามารถใช้เป็นจุดเริ่มต้นในการผลิตโพลีเมอร์ประเภทต่างๆ ได้
นี่คือเคมีที่ชาญฉลาดและการวิจัยที่สำคัญ ขณะนี้แนวทางนี้ต้องได้รับการตรวจสอบสำหรับพลาสติกประเภทต่างๆ และในขนาดที่ใหญ่ขึ้น แต่ตราบใดที่การใช้พลาสติกยังคงเพิ่มขึ้น การรีไซเคิลเพียงอย่างเดียวไม่สามารถลดมลพิษจากพลาสติกได้
อุตสาหกรรมตระหนักดีถึงเรื่องนี้ และกำลังมีส่วนร่วมแม้ว่าจะไม่มากเท่าที่ควรก็ตาม โดยมีคำถามว่าจะลดผลผลิตได้อย่างไร หนึ่งในห้าของบริษัทที่ผลิตหรือใช้บรรจุภัณฑ์พลาสติกได้ให้คำมั่นสัญญาที่เรียกว่า New Plastics Economy Global Commitment ซึ่งก่อตั้งโดยมูลนิธิ Ellen MacArthur และโครงการสิ่งแวดล้อมแห่งสหประชาชาติ ผู้ลงนามสัญญาว่าจะเพิ่มการรีไซเคิลพลาสติก ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของความมุ่งมั่นที่กว้างขึ้นตามหลักการเศรษฐกิจหมุนเวียน ซึ่งมีเป้าหมายเพื่อให้เกิดการใช้ทรัพยากรอย่างต่อเนื่องและกำจัดของเสีย ตามรายงานล่าสุด ความคืบหน้าไม่เท่ากัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเรื่องการลดบรรจุภัณฑ์แบบใช้ครั้งเดียวและการใช้บรรจุภัณฑ์ที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างเต็มที่
เห็นได้ชัดว่าบริษัทต่างๆ จำเป็นต้องได้รับการกระตุ้นหรือกดดันให้ดำเนินการมากขึ้น หากพวกเขาจำเป็นต้องรับผิดชอบต่อวงจรชีวิตทั้งหมดของผลิตภัณฑ์พลาสติก พวกเขาจะมีแนวโน้มน้อยลงที่จะใช้วัสดุที่ยากต่อการนำมาใช้ซ้ำหรือรีไซเคิล ด้วยเหตุนี้ สนธิสัญญาระดับโลกที่เสนอซึ่งมีการอธิบายว่าเทียบเท่ากับข้อตกลงด้านสภาพภูมิอากาศของปารีสเกี่ยวกับมลพิษจากพลาสติกจึงจำเป็นต้องประสบความสำเร็จ ในอดีต สนธิสัญญาที่มุ่งจัดการกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและการสูญเสียความหลากหลายทางชีวภาพ ได้รับการต่อต้านและอ่อนแอลงโดยบางส่วนในอุตสาหกรรมและโดยรัฐบาลที่มีความสนใจในเชื้อเพลิงฟอสซิล ประวัติศาสตร์ไม่สามารถทำซ้ำได้ โลกไม่มีเวลา
นักเคมีมอบพลาสติกให้กับโลกเมื่อกว่าศตวรรษก่อน แต่วัสดุที่มีประโยชน์เป็นพิเศษเหล่านี้กลับกลายเป็นต้นตอของปัญหาสิ่งแวดล้อมอย่างร้ายแรง โชคดีที่นักเคมีทั้งในแวดวงวิชาการและในอุตสาหกรรมมุ่งมั่นที่จะค้นหาวิธีการแกะพลาสติกที่ไม่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ปัจจุบันบริษัทและรัฐบาลต้องก้าวขึ้นมาและรับผิดชอบต่อส่วนของตนในการสะสมขยะพลาสติก การดำเนินการไม่สามารถมาเร็วเกินไป
ธรรมชาติ 590, 363-364 (2021)
ดอย: https://doi.org/10.1038/d41586-021-00391-7
