現代生活已經離不開塑料，但是由於塑料的耐用性，不易被降解，它們埋在土地，森林，山脈和城市中；它們漂浮在我們的海洋，河流和湖泊中，導致我們正逐漸淹沒在塑料廢料中。
所以這裡有一個明顯的矛盾：塑料對我們的社會作用巨大，同時卻是環境的噩夢，而沒有環境，就不會有社會。儘管塑料危機已經被提及多年，但截止目前仍然沒有擺脫塑料廢物危機的明確方法，現在所見，無外乎的措施就是少用而已。
本篇文章，作者梳理了目前以來國內外對塑料環境問題和解決策略，對比分析，幫助大家對塑料廢料問題有一個清晰全面的認識。
在開始談論解決策略之前，我們得先明白問題出在哪。
一是難降解。此點近年宣傳的多，我想應該不必累述了，基本上我們所熟知的塑料都是聚合物，幾乎所有其他聚合物（天然或合成）都可以分解成更簡單的分子。例如，蛋白質或碳水化合物也是聚合物，它們會被其他生物（微生物，昆蟲或植物）降解成其他物質重歸自然。在大多數情況下，大自然會順其自然，破壞我們的廢物，但是很遺憾，這不包括塑料。
二是回收塑料的問題。理想情況下，我們將製造塑料，使用它並對其進行回收，以在塑料的「循環經濟」中再次使用。不幸的是，回收塑料的情況非常糟糕。到2015年，全球已經生產了83億噸塑料，但僅回收了5億噸，僅6％。
在這5億噸中，僅有1億噸的再生塑料仍在使用，3億噸被丟棄掉，1億噸被燃燒。總而言之，我們製造的塑料總量中只有略超過1％可以回收再利用（數據來源，2015年國際環境組織報）。
塑料回收的廣泛採用對環境危機至關重要，對經濟也有好處。那麼為什麼我們不回收塑料？要回答這個問題，我們需要了解塑料使用後會發生什麼情況。
塑料廢料通常會經歷以下三種處理方法之一：
1. 倒入垃圾填埋場。大部分塑料最終浪費在垃圾填埋場中，對環境造成汙染和危害。作為垃圾填埋物，這些塑料喪失了所有經濟價值。
2. 為能源生產而燃燒。這個想法是，儲存在塑料中的能量可以以熱的形式回收。雖然這個想法很合理，但燃燒塑料產生的能量收益卻被其造成的環境破壞所抵消。燃燒塑料會將溫室氣體和其他有毒化學物質釋放到大氣中，從而導致全球供暖和空氣汙染。此外，我們通過燃燒塑料產生的能量大大少於通過回收節省的能量。
3. 回收再利用。上述兩種選擇均無大用，因此回收利用是管理使用後塑料命運的唯一可行且可持續的選擇。塑料回收有多種形式，塑料的「閉環」回收涉及對用過的塑料進行再加工，以將它們返回到相同或相似質量的原始產品中。這種回收形式僅適用於清潔的塑料廢料，但是幾乎所有塑料廢料都被汙染或與其他材料混合，這使得將塑料回收到與原始原料製成的塑料相同的質量極具挑戰性。所以塑料回收也大多是 「機械回收」，熔化塑料廢料以生產新的塑料，但機械回收會損害塑料的理想性能，例如其韌性或斷裂伸長率。與原始材料相比，它產出的二次塑料質量較低，價值較低。而且，經過機械回收的二次塑料無法第三次再回收，最終也只能被倒入垃圾填埋場或被焚毀。
三種路線，回收自然是最好的。但是，當前的回收方法本身不足以通過回收生產足夠高質量的材料，除非塑料廢料是原始的且未被汙染的，否則這種情況很少發生。
這就是為什麼我們最終傾倒或燃燒大部分塑料，而不是將它們回收再製造有用的材料。
知道塑料問題出在哪，自然的我們有兩種方法來解決問題：1）使用易處理、對環境無害的新材料設計下一代塑料。 2）設計新的催化劑和酶，解決現有的塑料問題。
下一代塑料的設計情況
針對以上兩個方面問題，為了解決塑料廢料的問題，我們需要設計塑料以使其分解成更簡單的分子，然後將這些分子再利用來再次生產純淨級聚合物，將塑料重新用於其他增值產品或進行生物回收。
聚合物（包括塑料）是通過聚合反應形成的單體鏈。新塑料的設計可以包括「解聚」，我們將聚合物分解成單一的單元（原料），然後將其送回到塑料生產中，以生產原始質量的聚合物。
聚合物可供我們使用，並且在聚合物化學中有機會識別可能發生解聚（釋放單體）然後再聚合的聚合物。化學家正在設計用於控制條件下聚合物降解的內置機制。
從聚合物中回收單體的一個挑戰是該方法昂貴且耗能大。由於塑料廢料經常與其他複雜汙染物混合，因此變得更加困難，因此塑料單體並非總是純淨的。為了克服這些問題，一些科學家利用特殊的化學鍵合技術，創造了下一代聚合物（「聚二烯胺」或PDK），這種化學鍵合可以輕鬆地將塑料單體與其他廢物汙染分離。
向PDK添加強酸就可以釋放其組成單體。此過程不需要特殊的催化劑，並且可以在室溫下工作，所需能量更少。此外，可以從複雜的有色塑料廢料混合物中回收單體，回收的聚合物可以形成沒有顏色的新的原始塑料。PDK易於製造、使用、回收和再利用而又不損失價值，這為設計對環境影響最小的可持續聚合物指明了新的方向。
科學家正在開發具有設計原理的幾種新聚合物，以回收其單體。例如，僅在260攝氏度下加熱一個小時就分解成單體的聚合物；或僅需幾分鐘即可在室溫下聚合併在催化劑存在下分解為單體的塑料。
可惜的是，分解PDK和260攝氏度的強酸不易獲得，因此它們不太可能在近年投入使用。
第二個比較理想的策略是一類塑料是可生物降解的塑料（生物塑料）。這些聚合物可通過酶或水解為天然分子，成為環狀生態系統的一部分。但是，生物塑料有其自身的相關問題，它們的起始原料通常來自植物（目前合成塑料主要原料是原油），簡答來說，就像砍掉樹木做房子，然後說這房子很環保。
而且與合成塑料相比，可生物降解塑料的製造成本也高得多，在經濟上效率低，因為其生命周期的絕大部分價值都無法收回，生物降解成二氧化碳、水和其他分子，可能滿足了環境循環，但高成本下無法滿足經濟循環，就難以投入到社會實用中，畢竟沒有企業和個人會願意製造和購買一個5塊錢的生物環保袋。
所以，早年就提出的生物塑料一直都是「雷聲大，雨點小」，目前進展仍在瓶頸！
最後我們可以總結出下一代新塑料的設計原則和設計思路，在經濟方面，未來的聚合物設計應採用循環經濟原則，通過回收一些生物塑料的價值來關閉經濟循環，並通過生物循環利用來關閉環境循環。
由「聚烯烴」製成的塑料（例如聚乙烯和聚丙烯）佔聚合物總生產和廢物的一半以上，與聚烯烴具有相似性能的下一代新材料製作的塑料，可能會最合適帶來最大的環境和經濟影響。
總的來說，目前能完全實現環境和經濟效應的下一代塑料，短期內還是難以實現，就只剩下另一種解決策略——處理現有塑料。
（由於篇幅問題，關於現有合成塑料處理的解決將作於下篇文章。）