Advanced Sustainable Systems:用于对抗新冠肺炎的个人防护服对环境的影响

新型冠状病毒肺炎(COVID-19,简称新冠肺炎)大流行以来,世界卫生组织(WHO)和各国政府都制定了多种措施来遏制病毒在社区和医护人员间传播,包括社区封锁、旅行限制、隔离、手部消毒以及大量佩戴一次性口罩和手套。显然,个人防护设备(PPE)对于保护使用者,尤其是医护人员和一线抗疫人员抵抗新冠肺炎等传染性疾病至关重要。据欧洲疾病预防和控制中心估计,对于每个确诊的新冠肺炎病例,卫生服务每天需要14~24套PPE;WHO的数据则表明,全球每月消耗了约8900万个医用口罩、7600万副一次性手套和160万副护目镜。然而,大多数PPE都是由塑料制成的,如外科口罩由聚丙烯无纺布制成,防护服则以聚酯等合成纤维为主要原料。且这些PPE大多数为一次性产品,在使用后会产生大量固体废物,对环境造成不利影响。

图1:PPE 与健康:PPE 塑料废物的隐藏成本

近日,英国西英格兰大学Nazmul Karim团队针对用于对抗新冠肺炎的个人防护服对环境的影响进行了综述,分析了PPE的原材料、制造工艺和供应链,识别了PPE供应链各个关键点对环境的影响,如水污染、化学污染和二氧化碳排放等,并阐述了对PPE供应模式进行变革的积极意义。

图2:塑料消费者及聚合物

在本综述中,作者首先介绍了医用防护用品(如工作服、手术口罩、手术衣和鞋套等)的原材料和制造工艺。基于目前的制造工艺和市场情况,塑料(包括聚乙烯、聚丙烯和聚酯等)是制备PPE的最主要原料,其制造工艺则包括纺粘、熔喷、挤出和注塑等,并需要结合表面处理、超声焊接和缝合等后续工序来得到最终产品。

图3:全球PPE供应链(中国是最大的PPE生产国)

接着,作者从供应链角度分析了PPE的全球布局。目前,全球的PPE市场仍以头部品牌为主,包括3M、Honeywell、Ansell和杜邦等公司,但这些公司并不在本国进行生产,而是将产品制造转移到中国、马来西亚、泰国和韩国等地完成。例如,N95口罩所需的原料、配件绝大多数在中国生产,而马来西亚则在一次性丁腈和乳胶手套生产中占据了超过70%的比例。

图4:基于六位数海关编码的PPE的环境影响

之后,作者讨论了PPE相关的塑料污染和环境足迹。由于人类健康优先于环境健康的普遍认识,各国政府普遍减少或推迟了对塑料废弃物的管理政策,废弃PPE对环境造成了沉重的负担。同时,纺织工业作为仅次于石油工业的第二大环境污染源,在疫情期间的产能激增也对环境造成了巨大的挑战,包括大量的生产用水、温室气体排放和化学品风险。

图5:减轻PPE对环境的影响

在文末,作者阐述了PPE的重复利用、回收和本地制造对提升可持续性的重要意义。例如在2020年2月至8月期间,英国政府采取本地制造、PPE重复使用和回收等方法,降低了大量(10~35%)PPE相关的碳足迹。此外,作者还指出开发智能和可持续材料(如天然、可再生和可生物降解材料等)是减少PPE对环境影响的重要方向。

Environmental Impacts of Personal Protective Clothing Used to Combat COVID-19

Mohammad Abbas Uddin, Shaila Afroj, Tahmid Hasan, Chris Carr, Kostya S Novoselov, Nazmul Karim*

Advanced Sustainable Systems

10.1002/adsu.202100176

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adsu.202100176

原创署名:潘奕辰