3D打印技術(shù)如何能徹底改變塑料的回收與利用?

3D打印有潛力在很多方面改變世界，但最令人興奮和最直接的潛力之一是，它可能會如何徹底改變我們回收塑料的方式。塑料回收很重要，但存在嚴(yán)重缺陷——當(dāng)我們看到世界上的塑料污染水平時(shí)，我們就看到了這一點(diǎn)，它正在達(dá)到流行病的水平。塑料污染目前是一個(gè)巨大的問題：每年有190億磅的塑料被傾倒進(jìn)海洋中。大太平洋垃圾帶是太平洋中塑料濃度不斷增加的地區(qū)，據(jù)估計(jì)其面積在德克薩斯州和墨西哥之間。一些專家預(yù)測，到2050年，海洋中的塑料質(zhì)量可能比魚還多。海洋中大量的塑料影響著海洋生物和海鳥，它們經(jīng)常被塑料袋等物品纏住，或者被碎片窒息。塑料微粒被海洋生物消耗，這會導(dǎo)致更復(fù)雜和長期的健康問題。這也會影響到食用海洋動物的人類。淡水系統(tǒng)也被塑料堵塞，包括城市污水系統(tǒng)：2017年的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，全球83%的自來水樣本中含有塑料。這對人類健康的影響非常負(fù)面，塑料尤其針對甲狀腺、內(nèi)分泌和生殖系統(tǒng)。塑料污染也是旱地上的一個(gè)問題：氯化塑料的分解將有害化學(xué)物質(zhì)釋放到土壤和地下水中，傷害當(dāng)?shù)貏游?，污染農(nóng)業(yè)土壤。此外，隨著塑料的降解，它會向大氣中釋放有害的甲烷，從而惡化氣候變化。

塑料回收的過程不能完全歸咎于塑料污染的原因是多樣的，但可以分為兩類：塑料在可以回收的時(shí)候不能回收，以及即使在正確的地方回收塑料也很困難。3D打印技術(shù)有可能緩解這兩個(gè)問題。在我們進(jìn)入細(xì)節(jié)之前，這將有助于了解一些塑料回收工作的背景。在傳統(tǒng)的回收利用中，塑料通常要經(jīng)過強(qiáng)烈的熱和化學(xué)反應(yīng)，以改變它們的形式和組成。一些塑料經(jīng)過熱去極化過程將其轉(zhuǎn)化為廉價(jià)燃料。另一些則經(jīng)過熱壓縮，未分類的塑料可以組合成可回收的形式。一些形式的塑料，如聚對苯二甲酸乙二醇酯，被大型機(jī)器分解成薄片，然后重新熔合在一起，形成不同的產(chǎn)品。一些塑料被用作鋼鐵回收利用過程中的碳源。這些方法都有優(yōu)缺點(diǎn)，但3D打印有一些關(guān)鍵的優(yōu)點(diǎn)。在3D打印的塑料回收利用中，塑料按類型分類，然后被拉成長長的塑料細(xì)絲——3D打印的“油墨”。這些3D燈絲可以輸入打印機(jī)，生產(chǎn)各種各樣的模型、形狀、產(chǎn)品或原型。研究表明，盡管自1990年以來，所有類別中的材料的回收水平都有所上升，但塑料相對于其他材料卻落后。其中一個(gè)原因是經(jīng)濟(jì)原因；塑料是最昂貴、最不賺錢的回收材料之一。由于塑料回收的復(fù)雜性，它可能會混淆哪些塑料可以回收，哪些不能。當(dāng)回收過程更直接、更有利可圖時(shí)，公司和個(gè)人可能會更有動力進(jìn)行回收，就像金屬和玻璃一樣。對回收者本身也可能有一種阻礙：對于許多類型的塑料，回收成本和最終產(chǎn)品的市場價(jià)值之間的差距可能很小。3D打印有潛力通過使可回收的塑料更有價(jià)值來提高塑料的回收率。隨著塑料回收的一種全新的方法和應(yīng)用——一種具有廣泛的應(yīng)用——塑料的回收價(jià)值甚至可能比金屬和玻璃更有價(jià)值。而且，我們從基本經(jīng)濟(jì)學(xué)中知道，讓人們做某件事的**方法是賦予它美元價(jià)值。

根據(jù)《衛(wèi)報(bào)》的一篇文章，3D打印已經(jīng)極大地改變了印度的拾荒者的生活——也就是那些靠堆積的垃圾為生的人。為3D打印網(wǎng)準(zhǔn)備的塑料垃圾是為傳統(tǒng)回收準(zhǔn)備的塑料垃圾的6到8倍。這些利潤率在未來幾年肯定會增加，因?yàn)轭A(yù)計(jì)到2012年，3D打印技術(shù)的市場份額將增加261%。與傳統(tǒng)方法相比，3D打印的另一個(gè)好處是，塑料可以廉價(jià)、容易地轉(zhuǎn)化成細(xì)絲，而且不需要高溫或昂貴的設(shè)備。不幸的是，與傳統(tǒng)的回收一樣，回收成細(xì)絲的塑料在每次循環(huán)中都會失去耐久性和質(zhì)量。然而，當(dāng)涉及到一些3D打印應(yīng)用程序時(shí)，這可能并不是什么大問題。許多企業(yè)和發(fā)明家使用3D打印來生產(chǎn)短期使用的廉價(jià)模型——在這種情況下，低質(zhì)量的燈絲可能不是什么問題。此外，似乎各種各樣的塑料可以作為3D打印細(xì)絲，同樣取決于預(yù)期的應(yīng)用。隨著回收塑料進(jìn)行3D打印的好處不斷增加，越來越多的人轉(zhuǎn)向這種方法，而不是傳統(tǒng)的回收，有些人在自己家里。英屬哥倫比亞大學(xué)的三名學(xué)生發(fā)明了一種名為“原循環(huán)器”的機(jī)器，它可以將塑料垃圾轉(zhuǎn)化成3D打印線軸。原型循環(huán)機(jī)售價(jià)100美元，雖然看起來很多，但比數(shù)百萬美元的回收設(shè)施要少得多。在未來，回收利用可能不再是一個(gè)制度性的過程，而是一個(gè)每個(gè)人都在自己家里做的事情，生產(chǎn)出他們可以制造新東西的原材料。想象一下這樣一個(gè)世界，你不是去商店買iPhone外殼，而是把一些塑料瓶放進(jìn)機(jī)器里，然后在自己的客廳里打印出來。一些3D打印專家正在研究開發(fā)用于該行業(yè)的可生物降解塑料。當(dāng)與塑料被回收成細(xì)絲時(shí)，我們可以完全消除生產(chǎn)新塑料的需要。這將對世界生態(tài)系統(tǒng)和人類健康產(chǎn)生巨大的好處。

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