科普|你造的垃圾都去哪了？
人类在生产、生活的过程中，会制造很多垃圾。目前，地球生态不容乐观，有越来越多的城市开始加入“垃圾分类”的队伍。从11月1日开始，南京市开始执行垃圾分类，这座城市也正式迈入生活垃圾分类“强制时代”。
很多人都会好奇，我们每天产生那么多垃圾，它们经过回收之后，都去了哪里？
其实，在以往粗放式的垃圾处理程序中，垃圾就只是垃圾，它们大多数被露天堆放、填埋或焚烧。其实，在这些垃圾中还包含很多有用的物质，如纸张、塑料、金属等，那么如何才能提高垃圾的资源价值呢？
每年有大量土地用于堆置、存放垃圾。
世界上很多国家，都实行严格的垃圾分类制度。德国自20世纪70年代起就开始实施垃圾分类，每家每户门外都会放着四个不同颜色的垃圾桶，分别盛装生物垃圾、纸质垃圾、塑料垃圾和无法归类的剩余垃圾；还设有“环境警察”，如果居民垃圾分类不当，将面临被罚款的风险。
日本光是垃圾分类条款就有518项，垃圾分为四个大类，每个大类下又分出数个小类，一个矿泉水瓶从瓶盖、瓶身以及塑封都有不同的分类。
2019年，中国的垃圾分类工作正式启动，按照规划，到2020年年底，中国46个重点城市将基本建成垃圾分类处理系统，截至2025年年底，中国地级及以上城市将基本建成垃圾分类处理系统。
不过在谈垃圾的“归宿”之前，我们来了解一下什么是垃圾无害化处理。
垃圾无害化处理
无害化可以说是垃圾处理的底线，在无害化过程中，卫生填埋和焚烧是当前最主要的两种方式。卫生填埋是城市垃圾处理中非常经济有效的方法，因为要确保被处置废物与环境生态系统最大限度的隔绝，才能称得上无害化处理，所以卫生填埋场对垃圾处理技术要求很高。但填埋场占地面积大，有机物和有害物质的混入又使填埋场系统负荷和技术难度加大。
垃圾焚烧处理方式更能满足城市生活垃圾处理的减量化和无害化发展需求，实现垃圾的能源回收。通过焚烧，大体量的混合垃圾通过热分解、燃烧、熔融等反应，高温氧化减容，最后变成少而无害的固体残渣。现代的垃圾焚烧炉配有良好的烟尘净化装置，以减轻对大气的污染，并且焚烧后的垃圾还可用于发电和供热。
废物变宝物，它们来了
循环利用是一种既能减少垃圾填埋，又比焚烧节约自然资源的方法。
相比于生活垃圾，厨余垃圾等有机垃圾可以被加工成有机肥或有机复合肥，用于绿化或农业施肥。而废纸、废塑料、废玻璃、废金属等在垃圾分拣中心被进一步细化分类，再由相应的再生利用厂进行再生利用，实现物资的循环利用。
这样做一方面可减少垃圾存量，节省土地资源，避免潜在污染；另一方面，对于不同种类的可回收垃圾有着不同的成分、属性与利用价值，综合利用垃圾产生新产品，还可获得更高的经济利益，可谓是生态效益与经济效益兼得。
循环利用的模范生——铝
在当前所有金属材料中，铝的回收使用率最高。铝的抗腐蚀性强，除某些铝制的化工装置外，铝在使用期间几乎不被腐蚀，基本可以全部回收。
铝的回收一般采取熔炼的方式，在此之前，需要复杂的预处理程序，最大限度去除夹杂的其他废料、油污。铝合金中含有多种金属杂质如镁、锌、钙等活泼金属，通过氧化精炼或氮化精炼，这些金属发生氧化或氮化形成氧化物或氮化物残渣，而后将这些杂质加以去除。更重要的是，回收铝所需的能量比从铝土矿中生产铝所需能量的10%还要低，也就是说，回收铝比生产新的铝制品容易得多。
在世界范围内，大约22%的铝产品是由废铝回收再加工制得。这些废铝包括废旧铝门窗、报废汽车中的废铝料和废易拉罐等，汽车中废铝的回收率最高（95%）。废铝罐的全球平均回收率也在50%以上。
种类繁多的铝制品，已渗透到生活的方方面面。
塑料循环利用的未来之路
经过100多年的不断发展，塑料已成为现代社会文明的标志，与我们的生活相伴。但同时，塑料也正在带来严重的全球化环境污染问题。
实际上，循环再利用的塑料比传统塑料有极大的环保优势。以聚酯为例，聚酯是由多元醇和多元酸缩聚而成的聚合物的总称，具有高强度、耐热、耐化学药品、电绝缘、尺寸稳定等良好的物理、化学性能，广泛用于饮料瓶、纤维、薄膜、片基及电器绝缘材料等各种领域。再生聚酯的能源需求是原生聚酯的2/3左右，并减少了2/3的二氧化硫和1/2的二氧化氮排放，用水量也减少至1/10倍。
聚对苯二甲酸乙二酯（简称PET），常见于矿泉水瓶、碳酸饮料瓶等，温度达到70摄氏度时易变形，高温下不能装酒、油等物质。
塑料的再生利用主要有两种方式：物理法是将塑料洗净分拣后重新熔融纺丝或造粒，成为新的原料，再加工成各种各样的塑料制品上市。而化学法是将塑料降解后重新进行聚合结晶，理论上可以对聚酯纤维产品进行无限次的重复再生利用。塑料的循环利用，无论从环境保护还是经济角度，都是未来的主要发展方向。
但科学家不甘止步于此。从化学结构上看，塑料为高分子碳氢化合物，汽油、柴油则是低分子碳氢化合物。日本的富士回收技术公司就利用塑料油化技术从1千克废塑料中回收出了0.6升汽油、0.21升柴油和0.21升煤油。可以预期，废塑料裂解油化技术有望成为塑料回收的有效手段，而催化剂因对裂解效果起到关键作用，成为备受全世界科学家关注的热点研究领域。
一纸多用的再生纸
自1800年前东汉蔡伦发明造纸术后，纸已经成为我们生活中不可或缺的一部分。纸张也与木材密不可分。
以中国来说，年造纸需要消耗木材1000万立方米，并且还要进口木浆130多万吨，进口纸张400多万吨。实际上，纸张的循环利用在环境和资源方面都拥有独特的优势，废纸在全世界范围内，也成为再生资源的首选品种。
再生纸以不同类别的废纸为原料再制成不同的再生复印纸、再生包装纸。在科学家的努力下，废纸循环利用还有更多的可能。
再生纸造纸厂回收及加工再生纸
比如废纸和废塑料可以制成新型复合材料，可以像木材一样，加工成家具或办公用具。废纸在纤维素酶的酶解作用下得到的水解液经过发酵，可制得乳酸，乳酸可用于发酵、饮料食品和药物生产中，也可作为原料聚合成为具有巨大应用前景的可生物降解塑料——聚乳酸。
以上只是垃圾循环利用的一小部分例子，在这些知识背后，更重要的是引起我们对垃圾的正确认识，去思考未来我们对待生活的方式。我们也希望大家保护环境、节约地球的有限资源，因为这是每一位地球公民的责任。（作者单位：中国化学会 中国科学院化学研究所）
（本文节选自《知识就是力量》杂志）