化学实验室会产生大量的塑料废弃物。我们能够回收利用这些废弃物吗?

时间:2026年1月31日
来源:ACS Central Science

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实验室一次性塑料废弃物回收挑战与解决方案。美国佛州立大学等高校学生及科研团队通过合作企业TerraCycle和RecycleLab,开发出手套冷冻粉碎、混合污染材料分拣等创新技术,将实验室塑料转化为公园家具、建筑板材等新产品,并推动形成可持续科研文化。

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C&EN合作制作。

几乎无法想象在现代实验室中不使用塑料。我们会本能地选择一次性手套、移液器吸头和塑料注射器。这些一次性耗材可以最大限度地降低污染风险,同时节省繁琐的清洗时间。
“一次性塑料是那种‘必要的恶’之一,”最近从佛罗里达州立大学(FSU)获得博士学位的Kristen Weeks说道。“我们进行科学研究是为了为许多关于环境和社会运作方式的政治决策提供依据,但具有讽刺意味的是,我们却不得不使用一次性塑料来完成任务。”
由于复杂性以及可能接触有害化学物质,大多数塑料实验室用品无法被回收利用;相反,它们通常会被焚烧或热解处理。然而,对于Weeks和许多其他年轻科学家来说,他们相信我们可以并且应该做得更好,这一信念正在全球范围内推动着基层回收项目的开展。他们正与创新的塑料处理公司合作,以解决化学废弃物问题。

学生倡议的涟漪效应


2014年,查尔斯顿学院的本科生Evan Bailey和Caroline Gilmer第一次进入实验室时,他们对实际工作中使用的大量一次性塑料感到惊讶,尤其是手套。当时有超过1000名学生参加实验室课程,仅化学和生物化学系每个学期就要消耗54000副手套,相当于超过180公斤的塑料垃圾。
2017年,Bailey和Gilmer开始起草项目提案,并向学院专注于环境教育的ECOllective Student Projects委员会申请了5000美元的资助。他们的回收计划于2018年正式启动。在研究了多种方案后,他们选择了私营废物管理公司TerraCycle。他们在科学大楼内购买了36个TerraCycle的回收箱。

Evan Bailey和Caroline Gilmer意识到实验室科学产生的塑料量巨大后,决定发起手套回收计划。图片来源:Reese Moore/查尔斯顿学院。

在大学层面,TerraCycle的处理流程很简单:大学根据需要从该公司网站订购回收箱,并在箱子装满后将其送回。TerraCycle利用其回收系统将这些使用过的塑料转化为各种新产品。不过,每个回收箱的前期成本(中等尺寸的箱子为311美元,包括处理和运输费用)可能成为实施此类计划的障碍。
该学院的分析环境化学家Kate Mullaugh表示,最大的挑战在于确保这项工作的可持续性。她说:“在项目运行的7年里,确保资金来源一直是个难题。我们为回收这些手套承担了额外成本,但像许多其他化学系一样,我们也面临着实验室运营成本不断上升的问题。”
Mullaugh指出,尽管成本较高,但这项计划激励并赋予了新一代学生力量。自Bailey和Gilmer毕业后,她一直负责该计划的日常管理,而且志愿者资源始终充足。
Mullaugh说:“实验室通常不是人们首先想到进行回收的地方,因此这个项目让人们意识到至少可以回收部分产生的塑料垃圾。学生们对此非常积极。我很高兴听到像Kristen [Weeks] 这样的人将这个想法带到了其他地方——这些倡议确实产生了广泛的影响。”
在2020年进入佛罗里达州立大学攻读研究生学位之前,Weeks曾在查尔斯顿学院参与过几年的回收工作。次年夏天,她和研究生同学Carley Reid对化学系的一次性塑料使用情况进行了调查。调查结果显示,每月平均会产生近16000副手套、6500个移液器吸头和4000个注射器。
Weeks提到:“在讨论这些结果时,我提到了一个可以缓解这个问题的方法。我们意识到收集到的数据足以成为实施手套回收项目的有力依据。”两人迅速起草了项目提案,并在几位系教授的支持下,向FSU的可持续校园办公室申请了资金。
一年内,学生可持续发展团队在化学研究大楼的每个楼层都配备了TerraCycle回收箱,志愿者每月负责清空这些箱子。
团队首先明确了哪些手套可以回收:“如果使用特定化学物质(如生物安全等级2级的生物制剂),这些手套是不允许回收的,因此我们在相关实验室没有开展手套回收工作。”
经过一年的努力,该项目取得了显著成效。第一年就回收了近90公斤手套。
这一成功引起了校园内其他科学系的兴趣。2023年,Weeks和Reid帮助这些系实施了类似的回收计划,并为项目的长期发展做好了准备。

如何处理手套


这些倡议在许多大学中都是最近才出现的,但TerraCycle自2010年代初就开始开发改进处理实验室手套的方法。这家总部位于新泽西的公司目前已在十几个国家开展业务,其创始人Ernel Simpson表示:“我们曾研究过香烟过滤嘴、尿布和口香糖等材料的回收方法。”
Simpson解释说:“TerraCycle不拥有生产设备,而是专注于研发。我们会寻找具备所需设备的处理公司,然后共同开发符合客户和市场需求的回收流程。”这种合作模式使TerraCycle能够更快、更大规模地启动回收项目。
Simpson继续说道:“十二年前,一些橡胶手套制造商找到我们,他们有大量废弃的手套——包括使用过的、原型和未使用的。我们的团队需要找到一种方法来回收这些手套。不过,由于丁腈橡胶的特殊性质,回收过程颇具挑战性。”
丁腈橡胶(由丙烯腈和丁二烯共聚而成)具有极强的耐温性和耐化学性,非常适合制作实验室手套。然而,这也使得将其转化为粉末变得困难。
经过一年的研究,TerraCycle开发出了新的回收工艺:首先使用光学分选器将橡胶手套与乳胶或聚氯乙烯手套分离,然后将其冷冻至极低温度并研磨成细颗粒,再熔化并添加适量添加剂制成高质量再生产品。
Simpson表示,随着需求的增加,TerraCycle不断改进工艺,目前每年可处理约260万副手套。
这些倡议不仅提升了回收效率,还激励了一代新学生。Mullaugh指出,该项目不仅提高了学生的环保意识,还为他们提供了实践机会。如今,她仍是该项目的长期负责人,尽管日常管理工作仍由学生承担。
“人们通常不会想到在实验室进行回收,但这个项目让人们意识到至少可以回收部分塑料垃圾。学生们非常积极参与,”Mullaugh说。“像Kristen [Weeks] 这样的人将这一理念传播到其他地方,这些倡议确实产生了深远影响。”
作为本科生,Weeks在2020年进入佛罗里达州立大学攻读研究生学位之前,曾在查尔斯顿学院参与过回收项目。次年夏天,她和Reid对化学系的一次性塑料使用情况进行了调查,结果令人震惊。
Weeks表示:“我们意识到收集到的数据足以证明实施手套回收项目的必要性。我们迅速制定了项目提案,并获得了FSU的支持。”
如今,化学系已在每个楼层都配备了TerraCycle回收箱,志愿者每月负责清空箱子。
该团队明确了可回收物品的范围,例如不允许将某些含有特定化学物质的手套放入回收箱。
随着项目的成功,其他科学系也纷纷效仿。2023年,Weeks和Reid帮助这些系实施了类似的回收计划,并为项目的长期发展做了准备。

如何处理其他类型的塑料废弃物


这些倡议在许多大学中仍是新事物,但TerraCycle自2010年代初就开始研究塑料回收技术。该公司如今已在十几个国家开展业务,其创始人Simpson表示:“我们的目标是开发可回收不可回收材料的方法。”
Simpson继续说道:“TerraCycle不拥有生产设备,而是与具备所需设备的处理公司合作,共同开发符合需求的回收流程。”
随着需求的增长,TerraCycle不断改进工艺。例如,他们采用了新的喷射研磨技术,提高了回收效率。
“我们的目标是开发出经济可行的回收流程,以生产高质量的产品。”

应对更多类型的塑料废弃物


虽然手套是实验室中最常见的塑料废弃物,但还有许多其他类型的废弃物需要处理。像RecycleLab这样的小型专业公司专注于处理更复杂的混合物,如移液器吸头和注射器。
RecycleLab的CEO Danielle Stephens指出:“科学实验室中存在一种误解,认为废物管理公司不会处理某些废弃物。实际上,许多废弃物并不具有危险性。这些物品体积小,如果送到普通废物处理设施,很可能被忽略。”
RecycleLab提供定制服务,帮助实验室评估回收方案,并提供详细的报告和建议。
Stephens表示,许多实验室会改进废弃物处理方式,将回收后的塑料用于生产新的产品。
同样关注塑料问题的牛津大学Dunn学院也与RecycleLab合作,将回收后的塑料用于制造新产品。
这种透明且定制化的服务方式受到了广泛认可。

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  • 作者
      Victoria Atkinson
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