第1章 垃圾有救了！

用牛奶造出环保的塑料

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塑料曾被认为是神奇的材料。它们仍然无处不在，但是没有以前那么受欢迎了。这是因为它们十分稳定和持久（不易降解）--这两个特性起初为它们增光不少。持久性对那些要丢弃的东西来说并不是一个理想的特性，如此多的塑料被用于（制造）包装和一次性物品，以至于许多人现在把常见的石化塑料视为公害和威胁。

人们正在寻求可生物降解的替代物。俄亥俄州凯斯西储大学的David Schiraldi及其同事找到了一种可能性替代物。他们准备返回到历史中去，重新利用曾用来制造出第一块所谓塑料的原料：牛奶。

他们真正的意思是利用酪蛋白--牛奶中含量最高的蛋白。1889年一个叫Jean-Jacques Trillat的法国化学家发现，如果用甲醛处理酪蛋白，结果就产生一种坚硬有光泽的物质，可以很好的用来代替像是象牙和龟壳一类的材料。所有人都对新材料抱有极大的热情，就连玛丽女王本人都定做了几件这种材料制作的饰物。然而，这种酪蛋白制造的塑料对日常使用来说太容易破碎。它最终被现代石化塑料替代，其生产也于二十世纪70年代完全停止。

然而，人们并没有完全放弃重新利用这种材料的想法。这种材料大部分是蛋白质，因此可以由细菌消化降解--现在这种特性被认为是一种优点--只要可以克服其结构上的弱点。Schiraldi博士的方法做到了这点：用一种叫做钠蒙脱石硅酸盐粘土做骨架使塑料凝聚在一起。

钠蒙脱石可以冷冻干燥为一种海绵状的材料，叫做气凝胶。气凝胶是出了名的易碎。但是这是因为它们大部分结构是中空的。实际上，人们有时候称其绰号“固体烟”。这种易碎性掩盖了其潜在的硬度。用塑料填充气凝胶的气孔可以弥补气凝胶的易碎性，并且相反的，气凝胶中的粘土分子网络会防止塑料开裂。所以研究者们认为，如果他们把酪蛋白和粘土混合到一起，加入甘油醛（替代在原先塑料中使用的有毒的甲醛），他们可能会制造出真正实用的东西。

为了验证这个想法，这个团队把酪蛋白溶液跟甘油醛、钠蒙脱石混合在一起，然后剧烈搅动去除气泡，之后再将其于零下80°C冷冻。一旦冷冻，把材料放在冷冻干燥器里四天，除去水分，接着在80 °C烘箱里固化24小时。

研究人员在《Biomacromolecules》杂志上报导说，他们的新材料在硬度、强度和压缩性上和发泡聚苯乙烯不相上下--发泡聚苯乙烯是一种常见的包装材料，现在让许多垃圾场头痛不已。然而，跟发泡聚苯乙烯不同，新材料一旦被废弃就会降解。一个初步的实验显示，在一个类似于垃圾场的环境下，新材料会在18天内降解20%。可能女王的胸针会降解，但是这样更加有用途。

长在尿布上的平菇

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一次性尿布，虽然它名字的英文含义为“可随意处理的”，然而对它的处理却是一个老大难问题。垃圾填埋区的研究显示它们可能要花上几个世纪才会完全腐烂。但墨西哥城自治都市大学的阿莱蒂娅·巴斯克斯·莫莱拉丝认为她已经找到加速此过程的方法。

正如她与其同事在《废物处理》一文中所描述，以尿布为基壤，培植恰当种类的菇类，能在两个月内将其分解90%。四个月后，它们将被完全降解。她表示，尽管所讨论的糙皮侧耳（即熟知的平菇）口味不佳，但食用安全。为了证明这一点，她确确实实曾亲口品尝过。

平菇的食用价值正是她选择其进行实验的原因之一。该食材经常用于煎炸以及常常被添加至汤中。而另一个原因是平菇被广泛用于所谓的“茵核降解”（mycoremediation）--即使用真菌去清理垃圾。比方说，它已经在处理诸如小麦和大麦秸秆等农业废料以及在类似咖啡渣和特基拉酒废渣等工业废料上得到逐步推广。巴斯克斯·莫莱拉丝博士与其同事正试图拓展平菇原有的烹饪范围。

尿布难于降解跟它有没有被使用过毫无关系。即便是干净的尿布也会在垃圾场长期留存。尿布的主要组成部分是纤维素，它是一种烦人的顽固性物质。然而生长在野外已死或将死树木上的平菇，将恰如其分地分泌出能分解纤维素的酶。而且，既然仅墨西哥每年就有50亿张尿布被丢弃，那么必定有大量此类原料正等着它们的菌丝去分解。

该设想及其可能被售卖或食用的产物或许具有争议性，但却并不荒唐。研究人员使用的尿布仅有尿渍，并没有粪便。健康人类的尿液是无菌的，而巴斯克斯·莫莱拉丝博士也对尿布进行了蒸汽高温消毒以确保安全。这样的处理也将杀死粪便中的肮脏虫子，如果有的话，因此生长处理过的尿布上的平菇在理论上应该是可以安全食用。

实际上，对于销售长在尿布上的平菇而言，克服这种主观上令人反感的因素或许是一道不可逾越的障碍，而且蒸汽高温消毒的花销可能是不切实际的。然而，此类“茵核降解”的成功之处并不依赖于销售其产物。仅仅是摆脱那些难处理的废物就物有所值了，不然的话那些垃圾可就要无限期地困扰我们了。而且对于这些菌类本身，巴斯克斯·莫莱拉丝博士评论道，“至少在墨西哥，它们要比你在市场上能找得到的大多数蔬菜干净得多。”

用废渣建便宜的房子

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用有毒废物建造房子和办公楼听起来像一个十分奇怪诡异的想法。然而，如果用西班牙的坎塔布里亚大学的安娜·安德烈斯的方法，它可能变成司空见惯的事。安德烈斯博士和她的同事在《工业和工程化学研究》建议，不起眼的砖不必全用纯粘土制成。反而，接近于重量的30％可替代为炉渣--制造钢铁时剩下来的有毒黏性物质。

其技术名称为Waelz渣，主要由二氧化硅组成，但因同时含有丰富的诸如铅、锌等有毒金属而不受人欢迎。因此，安全地处理它已经是个大难题。而废物利用简直就是个奇迹。但这恰恰是安德烈斯博士所建议的。她在过去所进行的一系列实验表明，这不仅是可实现的，而且会使砖便宜，更环保。

以往的报告表明，把制陶用的粘土与其它材料混在一起陶制的话，瓷器的完整性也是毫发未伤；同时还表明某些陶瓷的分子结构能起到圈套有毒重金属原子的作用。在她翻阅以往的研究报告后，她开始研究，她想知道，把制砖粘土和Waelz渣混在一起陶制是不是也有同样效果，因而她开始进行实验。她所找到的答案是他们仍然适用。即使20－30%的成分都是炉渣，砖块的有效力学性能也丝毫未损。而且这种成分的砖块也不会漏。

为了检验其结论，安德烈斯博士和她的团队把砖块研磨成粉，并把粉末浸泡在水中，用专用的机器搅拌数天，甚至试图将他们溶于硝酸。其污染物仍然留砖块里面，一动不动。此外，把炉渣添加至粘土里面，在砖块生产过程中可减少每块砖所排放二氧化碳量的三分之一，因为在粘土烧制之前要添加一定的木浆，而现在需要更少的粘土意味着需要更少的木浆。其成本也随之下降，因为炉渣是免费的，然而粘土是要钱的。

当然，对客户也存在着一些问题。人们是否愿意居住和工作在实际上为废料抛弃场的建筑物，还是一个未知之数。但是，对于那些想促进生态的人来说，为了“建立”他们的环保信誉，从字面上看，还有什么比名副其实地“建”个环保房更好的方法呢？

羊毛吸石油，很靠谱

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位于意大利西北部的比耶拉是羊毛加工厂的中心，也是奢侈服装品牌杰尼亚的原产地。然而比耶拉的一群商家却想出了一个跟时尚和系列时装毫无关联的点子。他们想运用羊毛亲油斥水的特性，用羊毛吸收泄露的石油。深水石油钻井平台事故后，他们想出了这个主意，他们认为相比于吸收墨西哥湾泄露石油所用的维油栏、化学分散剂等等方法，使用羊毛会更有效。

2011年专为羊毛业提供机械的工程公司Tecnomeccanica Biellese采取实验的方式探究羊毛吸石油的效果到底如何。实验结果是其效果惊人的好。粗羊毛（最廉价的品种，其纤维直径是25至40微米）可以吸收其总量十倍的稠密石油（和原油相似的提炼油）。除此之外，使用过的羊毛可以拧出石油，然后循环利用。事实上，就算连续吸收十次石油的羊毛，平均每次吸收15到20秒钟，其吸油能力毫无影响。

计划的下一步是将实验用之于实践，并形成一个收集石油的体系。这些商人们将这个工程称为羊毛循环生态系统，并在三月份获取了吸油设备的许可证，这些吸油设备可以安装在船只上，处理小型石油泄漏，也可以安装于大型装在船上的系统中用以解决大型泄漏。

Tecnomeccanica Biellese公司的经理马里奥·普龙尔称船上的吸油系统将采用内置马达，同时导管的两端将石油导到铺满海面的羊毛上。当船驶过石油泄漏的区域后，浸满石油的羊毛会被传送上活动坡道，收集到船里。当羊毛在活动坡道上的时候，其粘附的水滴会被甩干。送上船的羊毛会被挤压，然后再次使用。

普龙尔先生估计安装一个米长的导管来装载吨羊毛需要花费近万美元。这些就足够了，理想的状况可以循环使用至少千吨石油。他认为，实际中要清除深水钻井泄漏的百万桶石油需要约千吨羊毛。千吨的羊毛所花费的银两对于Big Oil 这样的大型公司是小菜一碟。另外，这会是剪羊毛者的金桶。

用铁清洁水源，方便还简单

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水中的铁原子通常被认为是一种污染源。然而，弗罗里达州奥兰多高铁酸盐技术处理所所长Luke Daly，计划颠倒这一认知。他将利用铁原子的一种非通常化学形态来净化水源，而非污染水源。

铁是化学元素周期表中的一部分，也被熟知为过渡金属。像所有的金属一样，铁原子与其他元素反应，释放电子形成带正电的离子。但过渡金属在不同的情况下释放不同数量的电子，因此就形成了携带不同数目正电的离子。通常情况下，铁原子丧失2-3个电子。但是在高铁酸盐中（是铁原子、氧原子以及非过渡金属如纳原子、钙原子的化合物），它失去了6个电子。这使得高铁酸盐极其具有活性，而这也是Daly先生希望挖掘出的活性。

首先，高铁酸盐是强氧化剂。也就是说，它们能够破坏细菌和病毒，并能迅速分解有机分子。其次，它们也是凝结剂和絮凝剂，吸引水中其他的化学物质（包括那些溶解的金融）并生成沉淀就可以毫不费力的去除掉。此外，当它的使命结束后，高铁酸盐中的铁离子也会以氧化铁的形式沉淀，过滤后就是洁净的水了。

先前这些神奇的物质并没有用来做水源净化剂，因为它们的活性使得本身不稳定，也难以储存。佛罗里达理工学院的理论科学家Thomas Waite（高铁酸盐技术处理所利用了其研究），开玩笑的说，在他的早期研究中，当年全世界的高铁酸盐供应量都在他的实验室橱柜中。

高铁酸盐技术处理所所玩的戏法就是将高铁酸盐现场即用，而非运送到异地再使用。公司的“高铁酸盐系统”是用三种便宜的原材料――漂白剂、氯化铁以及氢氧化钠，来制造高铁酸钠和高铁酸钙，并使其价格，在等效的氧化效果来看，媲美于氯水和臭氧这类的水源清洁剂。

Daly先生称，一个足以让小货车携带的小型机器，能够制造出足够的高铁酸盐，一天净化7500万公升的水。这套系统现正在接受位于弗罗里达州两座工厂的测试。如果一切正常的话，第一个商业性高铁酸盐系统将建立并投入运营。