科学能打破塑料瘾吗?
3369字
2019-11-06 13:08
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火星译客

CNN报道---露西·吉利亚姆对环保行动有着富有感染力的热情。如今,她在布鲁塞尔从事环境运输政策方面的工作。但在21世纪初,她是英格兰南部赫特福德郡的一名分子微生物学家。和她所在领域的许多人一样,吉列姆用完了大量的一次性塑料。这种现象已经成了21世纪科学研究的常态,就像咖啡和加班一样。

用吉利亚姆自己的话说,对于塑料材质的超杀菌过滤管,她是那种口头标榜着只使用一次,现实中却是绝对的“超级用户”。和我们许多人在家庭生活中对待塑料品的态度一样,她发现自己正逐渐适应于反污染活动人士所称的“生产、使用、丢弃”模式。在这种模式下,吸量管会堆积起来并形成塑料垃圾,这一切在她看来都是大错特错。

她开始担忧科学活动对环境造成的负面影响。而这其中并不仅仅是塑料的问题。她还想知道为什么新实验室大楼的屋顶上没有安装太阳能板,为什么人们意识不到搭乘飞机开会所引发的问题,却只看到它带给自身的福利。吉利亚姆说,“我过去常常一边喝咖啡一边抱怨。”“为什么我们在研究气候科学的同时,还要大肆排放碳足迹?”我们应该成为照亮环保之路的灯塔。”

她发起回收计划的尝试略有成效。她邀请供应商来共同商讨解放方案,至少让研究团队把他们重复使用的吸量管盒退回去,即使吸量管本身仍然会被使用和丢弃。但这其中的紧张感不亚于一场真正的战斗。考虑到进展可能会很缓慢,她开始问自己究竟可以对哪个部分首先做出改变。(经过一番深思熟虑)她开始从事环境政策方面的工作。

高容量的罪犯

科学研究是在使用一次性塑料方面的不太公开领域之一,尤其是需要使用大量一次性塑料的生物医学科学。科学研究活动的日常标配包括塑料培养皿、各种形状和大小的瓶子、几种类型的手套、一组令人眼花缭乱的吸量管和吸量管尖端、一大堆样管和小瓶等等。我们这些科研设备的依赖性极强,即使我们中的大多数人甚至从未见过。没有它,就不会有我们现今所使用的知识、技术、产品和药物。尽管这对21世纪现代人们的生活至关重要,但它也带来了严重的污染问题。

2015年,英国埃克塞特大学(University of Exeter)的研究人员对其生物科学系每年产生的塑料垃圾进行了分析评估,他们推断全世界的生物医学和农业实验室每年可能产生550万吨塑料垃圾。他们指出,这相当于2012年全球83%的塑料回收量。

塑料的问题是它很耐用而且它不可分解。我们把它扔进垃堆,它就这样待在那里。人们认为,现在地球上的乐高玩具(塑料制品)可能比真实存在的人类还多,而且这些人的寿命将比我们所有人都长。

当乐高(Lego)等塑料产品——或吸管、瓶子或吸管——最终分解时,它们会以微小的、几乎看不见的碎片形式存在,这些碎片被称为微塑料,它们也来自化妆品和服装纤维。2017年的一项研究发现,全球81%的自来水样品中含有微塑料。在过去的几年里,研究人员甚至在美国和法国的山脉中发现了雨水中的塑料微粒。最近在北极也发现了这种物质。

现代科学是伴随着一次性塑料而发展起来的,但其研究内容也随着时代的变化而有所改变。今年秋天,第一批年轻人跟随瑞典气候活动家格里塔·腾贝格(Greta Thunberg),在本科阶段发起了“抗/议气候变化的罢/课运动”。

我们期待这些年轻的大学生们在进行科学研究方面提出富有开创性和挑战性的问题。与此同时,许多Z一代(90年代中期以后出生的人)现在开始攻读博士学位,而千禧一代(80年代早期出生的人)则正带领着一批批的投身科研的研究团队。随着越来越多的高校投入践行在未来几年或几十年内根除一次性塑料的任务当中,实现零碳排放,越来越多的科学垃圾正被置于显微镜之下。

实验室抛弃一次性塑料

去年11月,英格兰北部的利兹大学(University of Leeds)承诺,到2023年不再使用一次性塑料制品。最近,伦敦大学学院(UCL)宣布将效仿这一做法,这其中只有2024年的目标显得不那么雄心勃勃。这些新政策不仅要求禁止使用一次性咖啡杯,还禁止使用很多日常科学设备。

利兹大学可持续发展项目官员露西·斯图尔特(Lucy Stuart)表示,研究人员对于新政策的回应各不相同,但他们正在逐步取得进展。“对我们来说,作为一所大学,我们在这里是为了激励下一代的成长,”她说。“此外,我们是一个以研究为基础的机构,每天都在创造突破性的创新,所以我们不认同不存在解决方案的说法,因为我们是帮助创造这些解决方案的人。”

这一雄心勃勃的目标让所有人的注意力都集中起来,因为我们明显看到它赢得了从大学管理层到整个机构的支持。然而,“我们不想实施自上而下的政策,”Stuart强调。“我们希望每个研究人员和员工都能负起责任,关注他们所在领域的问题,然后做出改变。”

在其他地方,许多科学家已经在主动推进新政策的实施。当约克大学(University of York)的生物医学研究员戴维·昆丁(David Kuntin)与他的实验室伙伴们讨论塑料垃圾时,他很快发现,他不是唯一一个注意到该问题的人。

“在日常生活中使用塑料——在科学领域,这几乎是不可能避免的。有人说,‘哦,一周后这些垃圾就可以塞满整个房间了!’这让我们不得不开始思考能做些什么改变这一现状。”

回收挑战

实验室所产生的塑料之所以成为如此棘手的问题,原因之一是它们可能受到正在研究的生物或化学物质的污染:你不能简单地把它们和你的咖啡杯一起放在校园的回收箱里。通常情况下,实验室的废塑料在被送到垃圾填埋场之前,会被打包并进行高压灭菌,这是一种既耗能又耗水的灭菌过程。但是,昆丁说,并不是所有的塑料垃圾的受污染程度都已无法回收利用。他和他的同事们并没有简单地把所有东西都归类为有害物质,而是对他们使用的塑料进行了一次审计,看看他们能清除哪些污染物。

昆丁说:“我们处理的污染物的危险性可能比你几周后回收的一罐发霉的豆子更高。”因此,就像这个团队知悉的那样,他们必须在把罐装的豆子放入委员会的回收箱之前进行清洗一样,而且他们还学会了实验室废物的净化方法。

他们设置了一个“去污站”,其操作方法是将废物24小时浸泡在高级消毒剂中,然后用漂洗器进行化学去污。他们还对准备购买的塑料种类进行了分析,最终挑选的是那些更容易回收的塑料制品。采取这些措施让他们减少使用以前每年大约1吨的塑料垃圾。

“那是20个工人,我们就20个人,”他说,听起来好像他仍然不太相信这么少的研究人员能堆积这么多垃圾。“我们用了一吨塑料,我们可以把他们回收利用。”经其计算得出这足够装满110个浴缸。他们还减少了高压灭菌设备的使用,因此大大节约了能源和水。

马丁·法利(Martin Farley)于2013年在英国爱丁堡大学(University of Edinburgh)在实验室担任首个致力于可持续发展项目的职位。他现在专注于研究如何让实验室变得更可持续,在伦敦的几所大学担任与刘易斯类似的职位。因为塑料问题,他第一次接触到该领域的科研活动,但很快就发现了一系列丞待解决的问题。

法利指出,这些ULT冷冻机消耗的能量相当于一座房子。所以,如果你担心城镇居民家庭的能源消耗,你不妨关注下大学里冰箱的能耗问题。最终,随着气候变化上紧急情况的加剧,法利认为,“全社会的方方面面都需要做出改变”。

他表示,实验室可能看上去不像石油和天然气行业那样在能耗污染方面“首当其冲”,但它们也对环境造成了巨大的负面影响,而且这种危害往往被大众忽视。法利估计,在一所研究型大学里,实验室将占能源损耗的三分之二。如果一所大学想要减少它的能源消耗,从科学研究抓起是上上之策。

“我们让人们在家里回收垃圾,而实验室里的科研人员却视而不见。他告诉我,“你从事研究活动对环境造成的威胁是在家里的100到125倍,而且这种影响是根据你的研究领域而定的。”

当塑料进入实验室的时候

追溯科学史,很难准确说出一次性塑料是何时进入实验室的。专门研究科学材料的伦敦大学学院历史学家西蒙·韦勒特(Simon Werrett)说:“这是一项需要完成的工作,我们需要弄清楚塑料何时开始用于科学仪器、科学材料文化,以及它是如何变化的。”他说,许多过去的科学物品中都含有塑料,但由于博物馆不以这种方式对物品进行分类,所以很难确定它们的确切年代。尽管如此,他还是怀疑科学上的塑料问题是伴随着家庭生活中的塑料问题相继产生的。

我们所说的塑料制品的生产始于19世纪末。今天,我们越来越习惯于把塑料看作是对野生动物的威胁,但在那个时候,如果说有什么合成产品拯救了大自然,使其免于被人类消费殆尽的话,那塑料制品当之无愧。

随着台球运动的流行,制造商们开始寻找一种比象牙贸易更可靠的方法来制造桌球。一家公司发起了一项1万美元的竞赛,以寻找替代材料。1870年,美国发明家约翰·韦斯利·凯悦(John Wesley Hyatt)为赛璐珞(一种樟脑和高杆棉的混合物)申请了专利。

凯悦和他的兄弟艾赛亚成立了赛璐珞制造公司,并开发了一种“吹塑”工艺,使他们能够生产赛璐珞中空管,为廉价玩具和装饰品的大规模生产铺平了道路。赛璐珞的优点之一是它可以与染料混合,同时还能保留其斑驳的色度,这不仅让凯悦兄弟找到了制造人造象牙的方法,而且使制造珊瑚和龟甲成为可能。

虫胶是一种由雌虫胶虫分泌的树脂,可以用作绝缘材料。在不断扩张的电力工业中虫胶的使用在世纪之交逐渐减少。贝克兰(Leo Baekeland)发现了虫胶的市场,于是在1909年为一种人造替代品申请了专利,他将其命名为胶木。20世纪20年代,这种塑料被作为“用途广泛的材料”推向市场,20世纪30年代和40年代,大量新型塑料也加入了这一行列。1935年尼龙作为新发明提供了一种用于降落伞和长袜的合成丝。有机玻璃也推动了航空工业的蓬勃发展。战时的研发项目包括利用火箭助推器创新塑料制品,就在塑料产品大量涌入战后家庭之际,大量塑料产品也进入了战后的实验室。

沃勒特强调说,今天的问题不仅仅是塑料产品的问题,也是一次性文化的出现所带来的问题。我们以前不会随意把东西扔掉。一次性塑料的使用稍稍提前于历史进程。19世纪中叶左右,工业革命后期的机器便利了布料和纸张的生产。

与此同时,人们越来越意识到并开始担心细菌的存在——例如,约翰·斯诺(John Snow) 1854年在伦敦苏荷区(Soho)发现布罗德街(Broad Street)的水泵是霍乱爆发的“罪魁祸首”。从19世纪60年代起,约瑟夫·利斯特(Joseph Lister)率先在医学上使用防腐剂,一次性敷料也逐渐成为规范。沃勒特解释说,“你使用棉签、避孕套和卫生棉条,还有膏药,”还包括纸巾和纸杯。随着大规模生产的推进,物品的成本降低,人们对于在废物处置上很快习惯于直接扔掉的做法,而非选择对其清洗并再利用——或者雇佣别人负责垃圾清理。

以布和纸为基础的一次性产品出现的时间相对较短,但它们所引领的新兴一次性文化为我们今天的塑料问题埋下了祸根。从纸杯和吸管很快发展到塑料杯的普遍使用,“生产、使用、丢弃”的观念也成为常态。

不过,战后科学和医学中使用一次性塑料的方法并不简单。Werrett查阅了20世纪50年代和60年代的医学杂志,发现了一些抱怨。

“外科医生有戴手套的传统,他们的整个职业生涯都要戴手套,”他解释说。19世纪90年代,威廉·斯图尔特·霍尔斯特德(William Stewart Halsted)在马里兰州约翰·霍普金斯医院(Johns Hopkins Hospital)发明了这种手套。“在其职业生涯结束的时候,他们的手上已经留下难以解决的污渍,”沃勒特说,“这是你作为一名外科老手的象征。”后来一次性手套出现了,可以发现并不是每个人都乐意留下象征经验的痕迹。

他指出,必须让护士学会把东西扔掉,而不是留着。“便利的价值性是模棱两可的,无法为大众所公认。如果有的话,我们默认重复利用的价值意义。你必须训练人们把一次性行为视为一种宝贵的做法(讽刺)。”

回归玻璃制品是正确方法吗?

对于那些想要在未来的科学领域实现无塑料的人来说,过去有种技术手段可以发挥作用。回到布里斯托尔,乔治娜·莫蒂默(Georgina Mortimer)一直盯着那些旧玻璃柜。她笑着说:“我们正努力回归玻璃器皿的使用,努力让我们部门再次变得酷起来。”

在布鲁塞尔,露西·吉列姆(Lucy Gilliam)告诉我,她的祖母在一家医院的实验室工作,为了支持他们使用玻璃器皿,她得帮助他们完成所有的洗碗任务。“现在我们全靠自己了。在进行研究的时候我们可以说是孤立无援。你知道,塑料——以及一次性用品——正在填补人们的空白。

“有一段时间,我们在不使用塑料的情况下进行了真正先进的科学研究。这并不是说我们现在所做的所有科学活动都可以在没有塑料的情况下完成。但我们当时所做的以及现在还在做的科学研究,没有塑料也可以做到。”

塑料显然已经成为现代科学不可或缺的一部分。即使在运输过程中它也可以保护材料不受污染。它使我们远离它们(我们不想污染的物质),也使它们远离我们(可能伤害我们的有害物质)。它可以被塑造成各种形状。一些科学领域——尤其是DNA研究——是在一次性塑料时代发展起来的。

不过,在某些情况下,回归玻璃制品的使用可能就是正确的解决方案。莫蒂默兴奋地说:“用玻璃器皿吧——它就在那儿,随时可用,而且是经过消毒的。”“任何大学都会有一间玻璃房,里面装满了我们可以使用的材料,而不是塑料。”我与萨兰娜·奇伯-基廷(Saranna Chipper-Keating)一道完成了一项关于计算玻璃与塑料的全生命周期的任务。从理论上讲,重复使用玻璃应该比一次又一次地购买塑料更便宜,尤其是在倾倒这些塑料通常会产生成本的情况下。

但重复使用玻璃意味着必须清洗和消毒,这也需要资源投入。这是利兹的露西·斯图尔特关心的问题;他们不希望他们的无塑料承诺只是简单地用一个环境问题代替另一个环境问题。

在约克,戴维·昆丁也担心重新使用玻璃会带来的连锁反应。他告诉我:“我们每天都要使用细胞培养基之类的试剂,这是一种能使细胞茁壮成长的营养液。”这些试剂的开发已经持续几十年了,因为大多数细胞是现在在塑料器皿中培育的,所以优化试剂就是为了解决这一问题。

最重要的是,像昆丁这样的研究人员对影响细胞行为的细节问题很感兴趣,比如细胞的生长环境因素。他解释说:“我们知道细胞对环境非常敏感,它们可以感知生长表面的粗糙度或硬度。”意想不到的行为变化可能被误解为实验结果,而实际上只是细胞在玻璃器皿中的表现行为不同。

另一个问题是玻璃的再利用需要多长时间。一次性吸管的尖端只是更快。时间、水和热可能会消耗实验室的资金。但最终,在做全面分析之前,他们并不知道。安娜•刘易斯说:“我们可以做一个终身成本计算,很可能塑料制品要便宜得多。”“在这种情况下,我们需要补贴。”

刘易斯认为,任何真正的改变都需要科学资助方式的改变,理想情况下,大学在申请特定的资助计划之前需要展示某种程度的可持续性。在少数热心人士的善意和关心下,他们只能走这么远。她认为,如果在2021年的下一个卓越研究框架(用于评估英国的研究质量)中没有解决这个问题,那么在之后的一个框架中也会有。生态危机是否能够等待我们慢慢地谈判另一个十年的科学政策是另一回事。

涟漪效应

与马丁·法利(Martin Farley)在2013年首次创办“绿化实验室”时相比,他看到了科学界对寻求改变呼之欲出的强烈愿望。“五、六年前,当我告诉我的实验室伙伴们我正在做这件事时,人们都笑了。面对他们中对此兴趣不大的,我会说“当然,我会回收更多”,还有一些部分人以此取笑我。现在,我几乎每周都会收到电子邮件。有些人会突然问,‘我该怎么做?我想做出更多贡献。’”

利兹大学也渴望与其他组织建立联系。他们在利兹建立了一个包括其他大学、约克郡急救服务中心、市议会和约克郡水在内的互通网。他们还在与国家研究委员会之一进行讨论。斯图尔特说,如果他们想要解决校园一次性塑料制品的问题,这种合作是必不可少的,因为所有资源都是当地经济的一部分。把自己看作是“一所公民大学”,并确保他们的研究和创新被用在有益于当地发展之处,这也是整个项目的一部分。

对于那些想要深入研究塑料垃圾问题的研究人员,吉利亚姆给出了一些简单的建议:“首先,看看你是否能找到一些伙伴。发个便条,开个小会。你可以说,‘我看到了这些存在的问题,我很担心,有人有什么想法吗?’”万一没人愿意理你,她建议你还是把一些塑料制品分门拆类吧,把它们装进盒子里,然后寄回去,顺便在社交媒体上分享一张照片。如果不能在自己的实验室找到伙伴,那么你很可能在别的实验室找到志同道合的队友。

“尝试从与众不同的事情开始,即使只是一种微小到没有意义的改变。即使是这样的小举动也会产生连锁反应。”

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