我們的星球正在受害!關於塑膠的前世今生

(本文節錄自光現出版《戒除塑膠的健康生活指南:不用塑膠,其實是為了健康?關於環保,我不能做好回收工作就好嗎?解答你的無塑難題!》一書,未經許可請勿轉載)

塑膠已經從各個角度滲透到我們的生活當中,但是許多人卻不知道它到底是什麼、也不知道它從哪裡來。我們可以從「塑膠」(plastic)這個英文字的字源學稍微了解它的由來,它其實是個相當好的字,從希臘動詞「plassein」而來,意思是「鑄造或形塑」,描述的是一種可以展延且有彈性的東西。

我們的腦袋就有塑性,它們有能力能鑄造或形塑⋯⋯轉化及轉變。沒錯,我們比較喜歡這樣的定義:轉化與轉變的能力。而這個字更深層、更美麗的含義在神經學的世界裡更加明顯,「神經可塑性」(Neuroplasticity)是尖端研究的基本,主要在研究大腦轉化及轉變的方式。

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二○○七年,傑伊的父親中風了。中風後的那幾天,他只能說孟加拉語─那是他的母語─通往他「說英語神經」的門不知怎麼地關上了,於是他的腦袋就還原到預設的原始語言選項,一種神經語言學方面的重新開機。這些奇妙的變化促使傑伊去讀一本書:《改變是大腦的天性》(The Brain That Changes Itself),作者是一位創新的精神病醫師與心理分析專家,名叫諾曼.多吉(Norman Doidge)。他透過個案研究,明確地指出大腦確實具備改變自身結構與功能的能力,就算它已經進入晚年亦然。當傑伊看到他的父親重新找回自己的英文語言技巧時,也同時目睹了神經可塑性的發生。

大腦確實是擁有這樣可觀且珍貴的可塑性。那不是對「塑膠」這個字很美的定義嗎?這種用法確實榮耀了這個字的本質─我們是這樣認為的。所以,我們其實都有一顆塑性腦。在你讀完這本書的最後一章前,請務必把這個背景知識牢記在你那顆華麗的塑性腦裡。

問題在於「塑膠」這個字指的並不只是我們天生的可塑性。

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在二十世紀初期,塑膠這個詞被劫持成為通用名詞,用來形容一堆全新的奇妙合成材料,可以被模塑或形塑成人類大腦所想像到的任何東西。第一個真正的塑膠,其實早在這個名詞還沒用來形容它們之前就被創造出來了。

一八五五年,英國發明家及冶金學家亞歷山大.帕克斯(Alexander Parkes)利用從棉花提煉出來的天然纖維素、硝酸和化學溶劑,製造出一種黏糊糊、透明的物質,加熱後能被塑型。他的專利中,將這種物質命名為「parkesine」。接著,一位富有創業精神的紐約印刷業者約翰.衛斯理.凱悅(John Wesley Hyatt)抓住了這個火把,將「parkesine」採用為最初的原料。一八六九年,他的即興化學實驗製造出一種類似皮革的物質,可以像紙張一樣輕薄,也可以被塑型,還能夠硬化。這種物質被稱為「賽璐珞」(celluloid),被用來製造攝影底片、撞球、精緻的髮梳、刷子及附鏡梳妝台,它被行銷到市場上,與昂貴高級的象牙製品一較高下。

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第一種完全人工合成的塑膠(不使用任何天然原料,在實驗室中製造而成)是在一九○七年,由比利時的美國裔化學家利奧.貝克蘭(Leo Baekeland)研發出來。他將產煤過程中的廢棄物—酚,與甲醛混合,在高熱和壓力的條件下產出一種硬質塑膠,他將之稱為「酚醛塑膠」(bakelite)。這種塑膠被用於製造各種不同的日常產品:收音機、電話、電器零件、梳子、牙刷和煙嘴。一篇一九二四年、以貝克蘭作為封面的《時代雜誌》(Time)文章裡,形容它是「擁有上千種用途的材料」。

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這些原始塑膠和今日我們周遭的各種塑膠,都具有相似的廣泛結構組成。它們都是我們在化學領域中熟知的聚合物(polymers),是稱為單體的小分子化學單位重複組成的長鏈。想像一下一串珠子或相連的迴紋針不斷接續下去的樣子,會讓你對聚合物看起來是什麼形狀比較有概念。

聚合物可以是天然的,也可以是人工合成的。常見的天然聚合物包含植物細胞壁中的纖維素、天然橡膠,以及組成我們肌肉組織和皮膚層的蛋白質;就連DNA ─這種建構了所有生命的螺旋梯狀元素也是一種聚合物。許多聚合物都有穩定的碳原子骨幹,這些碳原子會和氫原子相連結。比如說,最簡單的合成聚合物結構是塑膠聚乙烯,有一個碳骨幹,每個碳上再接兩個氫。把其他元素引進碳氫骨幹,你就能製造出其他塑膠。

引進氮可以製造出使用在長襪上的尼龍(nylon)、引進氟可以製造出使用在不沾鍋上的鐵氟龍(Teflon),引進氯則可以產生組成乙烯基壁板(vinyl siding)、管材和玩具的聚氯乙烯(polyvinyl chloride)。

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你是否曾經好奇,為何石油、天然氣和煤炭常被稱為碳氫化合物(hydrocarbons)?這是因為它們核心的聚合結構是重複鏈結的碳骨幹,再加上不同的氫側鏈。

這些石油、天然氣和煤的碳氫化合物也被稱為不可再生的化石燃料,而且是組成合成塑膠的構成單元。為什麼它們會被稱為化石燃料呢?因為它們的族譜可以回溯到幾百萬年前,恐龍還在地球上遊盪的史前時代。這些密度大、充滿能量的燃料,是壓縮在地底的史前植物和動物化石受到巨大的熱能和壓力產生而成。這也是為什麼它們無法再生,它們花了幾百萬年的時間才形成,一旦消耗殆盡就沒有了,且永遠不會再恢復。若是如此,我們難道不應該更明智地使用它們嗎?

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聚合物鏈的長度和結構排列也會決定塑膠的特性。密集的聚合物可以製造堅硬的塑膠,而空間鬆散的聚合物則可以產生比較柔軟且易彎曲的塑膠。聚合物本身大多缺乏具備實用價值的物理性質,所以大多數的塑膠都含有大量的化學添加物,以改善製程,或產生某種特定的理想性質,像是彈性、硬度、顏色或抗紫外線。這些添加物可以是染料、香料、塑化劑、填充劑、蓬鬆劑、硬化劑、安定酚醛塑膠,第一個完全人工合成的塑膠,很快就變成北美家庭中的主要產品。

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潤滑劑、阻燃劑、發泡劑、抗靜電化學物質,甚至是殺菌劑和抗菌劑。想像一種經過神祕設計、用來驅趕昆蟲和細菌的塑膠─就像基因改造的棉花或玉米!然而,往往就是添加劑對我們的健康產生最多傷害,因為它們與基底聚合物之間沒有化學鍵結,因此很容易從塑膠中釋放出來。

這些化學物質能夠輕易從塑膠容器中釋放、並進入食物和飲水。有個義大利麵醬的比喻給出了一個生動易懂的說明和提醒。想像一束義大利麵,它們就像聚氯乙烯 (PVC)製成的長塑膠聚合物,而義大利麵醬就如同塑化添加物─鄰苯二甲酸酯(phthalates)。在重量上,聚氯乙烯中的塑化添加物占比可高達五五%,其中大部分都是鄰苯二甲酸酯。當你將義大利麵和醬汁混合,它們其實不會鍵結在一起,而只是在彼此周圍滑動,就像淤泥裡的蛇。這就是為什麼塑化劑很不穩定,還會隨著時間釋放,尤其是在穿戴或撕裂時、加熱或暴露在如檸檬和番茄醬這類可食用酸的環境下,特別容易釋出。沒錯,番茄醬。從很多面向上來看,這都是最適合的例子。特別像是義大利麵,當你把真正的義大利麵和醬汁放到塑膠容器裡,又油又酸的醬汁就會和塑膠添加物產生作用。

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對我們來說,這是個警訊,特別是這幾年來我們使用、又重複使用塑膠容器來裝剩食,還拿去微波(絕對不要這樣做)。

你不覺得奇怪嗎?我們從來無法完全洗掉容器內部因為微波加熱雞湯麵而留下的那層薄膜,這是因為油膩的湯汁已經變成了容器的一部分。而從另一方面來說,當我們喝下湯,容器也會成為我們的一部分。有時候,把塑膠容器裡的湯拿去微波時,湯會變得很燙,以致使塑膠些微起泡並和湯體混合;冷卻後,就在容器上留下了永久的乳白色痕跡和起皺的質地。了解現在所知道的這些後,我們簡直嚇呆了!

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上完簡單的歷史與化學課之後,我們接下來要了解塑膠可以被分成兩大廣泛的類別。考慮到塑膠的回收,與朝向無廢棄的循環經濟(Circular Economy)前進的需求,這個區分不但重要,也十分實用:

- 熱塑性塑膠(Thermoplastics):可在加熱條件下模塑,並在模塑的熱能及壓力去除後仍維持形狀的塑膠。重新加熱時塑膠會融化,並在冷卻時被做成新的形狀,可如此重塑數次,這是因為它們的聚合物鏈彼此並無化學鍵結。凱悅的賽璐珞被視為世界上第一個熱塑性塑膠,這些塑膠可以被回收再重新製成新產品,儘管一般來說會是品質較低的成品─亦即「降級回收」(down-cycled)產品。

- 熱固性塑膠(Thermosets):固化時會形成不可逆化學鍵的塑膠,因此會永久維持形狀。它們的聚合物鏈高度交聯,因此不像熱塑性塑膠會在加熱時再度融化。加熱的時候,它們會焦化(scorch)並分解(dewmpose),因此無法被重塑成型。貝克蘭的酚醛塑膠是世界上第一個熱固性塑膠;這些塑膠一般無法被回收製成新產品,一旦走到使用壽命的盡頭,就只能成為被送到掩埋場的廢棄物。

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