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3D打印技术如何能彻底改变塑料的回收与利用?

2024-04-12 15:05

3D打印有潜力在很多方面改变世界，但最令人兴奋和最直接的潜力之一是，它可能会如何彻底改变我们回收塑料的方式。塑料回收很重要，但存在严重缺陷——当我们看到世界上的塑料污染水平时，我们就看到了这一点，它正在达到流行病的水平。塑料污染目前是一个巨大的问题：每年有190亿磅的塑料被倾倒进海洋中。大太平洋垃圾带是太平洋中塑料浓度不断增加的地区，据估计其面积在德克萨斯州和墨西哥之间。一些专家预测，到2050年，海洋中的塑料质量可能比鱼还多。海洋中大量的塑料影响着海洋生物和海鸟，它们经常被塑料袋等物品缠住，或者被碎片窒息。塑料微粒被海洋生物消耗，这会导致更复杂和长期的健康问题。这也会影响到食用海洋动物的人类。淡水系统也被塑料堵塞，包括城市污水系统：2017年的一项研究发现，全球83%的自来水样本中含有塑料。这对人类健康的影响非常负面，塑料尤其针对甲状腺、内分泌和生殖系统。塑料污染也是旱地上的一个问题：氯化塑料的分解将有害化学物质释放到土壤和地下水中，伤害当地动物，污染农业土壤。此外，随着塑料的降解，它会向大气中释放有害的甲烷，从而恶化气候变化。

塑料回收的过程不能完全归咎于塑料污染的原因是多样的，但可以分为两类：塑料在可以回收的时候不能回收，以及即使在正确的地方回收塑料也很困难。3D打印技术有可能缓解这两个问题。在我们进入细节之前，这将有助于了解一些塑料回收工作的背景。在传统的回收利用中，塑料通常要经过强烈的热和化学反应，以改变它们的形式和组成。一些塑料经过热去极化过程将其转化为廉价燃料。另一些则经过热压缩，未分类的塑料可以组合成可回收的形式。一些形式的塑料，如聚对苯二甲酸乙二醇酯，被大型机器分解成薄片，然后重新熔合在一起，形成不同的产品。一些塑料被用作钢铁回收利用过程中的碳源。这些方法都有优缺点，但3D打印有一些关键的优点。在3D打印的塑料回收利用中，塑料按类型分类，然后被拉成长长的塑料细丝——3D打印的“油墨”。这些3D灯丝可以输入打印机，生产各种各样的模型、形状、产品或原型。研究表明，尽管自1990年以来，所有类别中的材料的回收水平都有所上升，但塑料相对于其他材料却落后。其中一个原因是经济原因；塑料是最昂贵、最不赚钱的回收材料之一。由于塑料回收的复杂性，它可能会混淆哪些塑料可以回收，哪些不能。当回收过程更直接、更有利可图时，公司和个人可能会更有动力进行回收，就像金属和玻璃一样。对回收者本身也可能有一种阻碍：对于许多类型的塑料，回收成本和最终产品的市场价值之间的差距可能很小。3D打印有潜力通过使可回收的塑料更有价值来提高塑料的回收率。随着塑料回收的一种全新的方法和应用——一种具有广泛的应用——塑料的回收价值甚至可能比金属和玻璃更有价值。而且，我们从基本经济学中知道，让人们做某件事的**方法是赋予它美元价值。

根据《卫报》的一篇文章，3D打印已经极大地改变了印度的拾荒者的生活——也就是那些靠堆积的垃圾为生的人。为3D打印网准备的塑料垃圾是为传统回收准备的塑料垃圾的6到8倍。这些利润率在未来几年肯定会增加，因为预计到2012年，3D打印技术的市场份额将增加261%。与传统方法相比，3D打印的另一个好处是，塑料可以廉价、容易地转化成细丝，而且不需要高温或昂贵的设备。不幸的是，与传统的回收一样，回收成细丝的塑料在每次循环中都会失去耐久性和质量。然而，当涉及到一些3D打印应用程序时，这可能并不是什么大问题。许多企业和发明家使用3D打印来生产短期使用的廉价模型——在这种情况下，低质量的灯丝可能不是什么问题。此外，似乎各种各样的塑料可以作为3D打印细丝，同样取决于预期的应用。随着回收塑料进行3D打印的好处不断增加，越来越多的人转向这种方法，而不是传统的回收，有些人在自己家里。英属哥伦比亚大学的三名学生发明了一种名为“原循环器”的机器，它可以将塑料垃圾转化成3D打印线轴。原型循环机售价100美元，虽然看起来很多，但比数百万美元的回收设施要少得多。在未来，回收利用可能不再是一个制度性的过程，而是一个每个人都在自己家里做的事情，生产出他们可以制造新东西的原材料。想象一下这样一个世界，你不是去商店买iPhone外壳，而是把一些塑料瓶放进机器里，然后在自己的客厅里打印出来。一些3D打印专家正在研究开发用于该行业的可生物降解塑料。当与塑料被回收成细丝时，我们可以完全消除生产新塑料的需要。这将对世界生态系统和人类健康产生巨大的好处。