夏威夷正在將海洋塑膠和漁網變成道路

夏威夷太平洋大學海洋碎片研究中心 (CMDR) 的研究員 Jeremy Axworthy 在美國化學會 (ACS) 春季會議上介紹了這項發現。

「這項工作調查了夏威夷道路上使用再生塑膠是否是罪魁禍首，」阿克斯沃西說。 「透過重複利用夏威夷已經存在的塑膠廢物，我們可以減少從島嶼運輸塑膠廢物、焚燒或傾倒在夏威夷溢出的垃圾掩埋場對環境和經濟的影響。”

為什麼夏威夷要測試再生塑膠道路？

自 2020 年以來，夏威夷的大多數道路都是使用聚合物改性瀝青 (PMA) 建造的，旨在提高強度和耐久性。與傳統瀝青相比，PMA 更加柔韌，能夠更好地抵抗開裂、磨損和水損害，使其非常適合夏威夷的熱帶氣候。

為了製造 PMA，將苯乙烯丁二烯苯乙烯（SBS，一種共聚物）小球熔化成黏稠的石油基瀝青黏合劑。然後將黏合劑與熱骨材（岩石和沙子）混合，並在鋪砌路面之前對材料進行塗覆。

研究人員想知道是否有可能用廢棄塑膠代替一些原始聚合物。他們還想知道由回收塑膠製成的道路是否運作良好，以及是否會向環境中釋放微塑膠或其他化學物質。這些問題促使夏威夷交通部 (HDOT) 與環境化學家、CMDR 主任兼研究團隊負責人 Jennifer Lynch 合作。

回收漁網並將其轉化為瀝青

HDOT 要求林奇的團隊解決兩項主要任務。第一個是提供從夏威夷水域收集的廢棄漁網，用於實驗性再生塑膠瀝青。

「廢棄的塑膠漁具是造成夏威夷海洋垃圾問題的最大原因，」林奇說。 “迄今為止，CMDR 的獎勵項目已向獲得許可的商業漁民清除海洋垃圾提供經濟獎勵，已從太平洋清除了 84 噸廢棄的大型漁具。”

第二個目標是確定由再生塑膠製成的路面是否比用 SBS 改質的瀝青釋放更多的微塑膠。

「CMDR 實驗室配備了最先進的化學儀器，用於測量和表徵環境樣品中的微塑料，」林奇解釋道。 「這種能力是獨特的，具有難以置信的影響力，特別是當與我們的海洋垃圾清除項目和我們將垃圾回收成長期的、當地必要的基礎設施產品的使命相結合時。”

在一家美國公司將回收的塑膠加工成適合瀝青生產的材料後，HDOT 將該專案轉移到了現實世界。當地一家鋪路公司使用三種不同的瀝青混合物重新鋪設了歐胡島住宅街道的部分區域：一種含有標準 SBS，一種含有來自檀香山住宅回收計劃的再生聚乙烯，另一種則由從廢棄漁網中回收的聚乙烯製成。

大約 11 個月後，林奇的團隊返回收集每個路段的道路灰塵，以便測量釋放到周圍環境中的塑膠顆粒。

精密塑膠脫落測量

科學家從道路灰塵中分離出了不同類型的聚合物，包括微塑膠、較大的塑膠碎片和輪胎橡膠。然後，他們使用熱氣相層析和質譜 (Py-GC-MS) 來確定材料的來源。分析確定了 PMA 標準中的苯乙烯和丁二烯、再生塑膠和漁網碼頭中的聚乙烯以及汽車輪胎中的異戊二烯和丁二烯橡膠。

早期結果表明，含有回收聚乙烯的路面不會比傳統的 SBS 路面釋放更多的聚合物。實驗室性能測試和從實驗路段收集的模擬雨水中也出現了相同的模式。

儘管研究人員檢測到了微塑膠大小的顆粒，但無論它們來自哪種類型的路面，只有極少數被鑑定為聚乙烯。研究人員認為這是因為塑膠與瀝青黏合劑混合。隨著時間的推移，道路磨損，脫落的顆粒由岩石、瀝青黏合劑和聚合物組成，而不是塑膠本身。

該團隊還將路面聚合物的釋放量與道路灰塵中輪胎材料的量進行了比較。

“在我們最初的 Py-GC-MS 數據中，”Lynch 繼續說道，“我們看到輪胎磨損以指數方式阻礙了聚乙烯信號，就像巨大的峰值一樣！我們必須挖掘色譜圖中的雜草才能找到聚乙烯信號。”

塑膠廢棄物可能的新未來

仍需要進行更多測試來評估這些再生塑膠的長期耐用性。然而，研究人員相信這種方法最終可以減少整個夏威夷的垃圾掩埋場廢物和海洋垃圾。

「有些人認為塑膠回收是一個騙局，它不起作用；它太難了，」林奇說。 “但這項工作表明，當社會優先考慮可持續性時，回收就能成功。”

該研究由夏威夷交通部資助。

面試

美國化學學會 2026 年春季

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夏威夷收集海洋塑膠鋪路：評估微塑膠和瀝青中微塑膠的釋放，其中瀝青中含有來自各種廢物流的回收塑料

總結

聚合物改質瀝青（PMA）用於提高道路的強度和耐久性。在夏威夷，PMA 通常使用原始苯乙烯丁二烯苯乙烯 (SBS) 共聚物生產。再生塑料，例如高密度聚乙烯（HDPE），也可以添加到瀝青中，以隔離塑膠廢物。在夏威夷州，廢棄漁具（DFG）是一個大問題，但它也是可用於回收的高密度聚乙烯（HDPE）的來源。然而，瀝青的性能以及在瀝青中添加回收聚合物的後果尚不清楚。海洋碎片研究中心 (CMDR) 與夏威夷交通部 (HDOT) 和夏威夷大學 (UH) 合作，正在測試在瀝青中使用再生 HDPE 的可行性，方法是量化由原始聚合物和再生聚合物的不同組合製成的瀝青鋪設的道路中排放的微塑膠和塑膠添加劑。正在測試的特定瀝青組合包括：SBS (Control-PMA)、含有和不含 SBS 的 DFG（DFG-PMA 和 DFG-neat）、含有和不含 SBS 的城市垃圾再生 HDPE（LW-PMA 和 LW-neat），以及含有和不含 SBS 的市售工業後再生 HDPE（CA-PMA 和 CA-neat）。微塑膠和塑膠的釋放是在實驗室條件下使用漢堡車輪追蹤測試 (HWTT) 和水樣分析進行的。現場實驗是在夏威夷歐胡島的一條住宅道路上進行的。透過直接分析和溶劑萃取，對道路灰塵中的微塑膠進行調查和分析，透過水萃取將結合塑膠與瀝青和塑膠添加劑分離。微塑膠樣品使用熱解氣體質譜法進行分析。塑膠添加劑經過固相萃取並以氣相層析-質譜法進行分析。使用這些新分析方法獲得的結果為在道路上使用再生塑膠代替原生塑膠提供了指導。此外，這項研究的結果可能為海洋塑膠垃圾提供可行的生命終結命運，使海洋變得更乾淨、更健康。