由于塑料污染对生态系统和人类健康构成重大威胁，减少这种污染的各种策略包括减少塑料的生产，减少塑料废物的产生，以及改进塑料物品的材料和产品设计。
现在，研究人员已经开发出一种可持续性指标，用于在环境中持久性较低的塑料产品的生态设计。根据伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)的研究人员领导的一项新研究，坚持这一指标可以提供可观的环境和社会效益，并发表在ACS可持续化学与工程杂志上。
“虽然塑料污染威胁着生态系统和人类健康，但塑料产品的使用仍在继续增加。限制其危害需要塑料产品的设计策略，了解塑料对环境构成的威胁。因此，我们为塑料产品的生态设计开发了一种可持续性指标，具有低环境持久性和不妥协的性能。”
使用这种方法设计一次性塑料可以产生重大影响。该研究的分析表明，改用替代材料制作一次性咖啡杯盖，如二醋酸纤维素和聚羟基烷酸酯，可以为社会减少数亿美元的环境成本。
一般来说，产品的设计主要是通过平衡各种环境问题之间的权衡，例如温室气体排放和资源枯竭，从而对环境友好，因为有一些框架和数据集来估计这些类型的影响。
选择一种塑料而不是另一种塑料通常被用来实现这一目标。然而，迄今为止，没有任何材料选择框架考虑或量化环境持久性，或塑料制品作为污染在环境中停留的时间，作为一个关键的环境问题。
“重要的是要确定我们如何设计功能，可持续和良性的材料，产品和工艺，体现绿色材料工程的所有原则，进入我们将要生活的未来世界，”主要作者Bryan James说，他是材料科学家和工程师，是WHOI海洋化学和地球化学部门的博士后研究员。
“工程师、产品设计师，甚至是普通消费者，在不牺牲产品性能的情况下，可以使用哪些策略和工具来做出对环境最有利的选择?”
为了开发可持续性指标，研究人员“将塑料的环境降解率纳入了既定的材料选择策略，得出了环境持久性的材料指标。”研究指出:“我们的分析确定了值得开发、采用和投资的材料及其特性，以创造功能性和对环境影响较小的塑料产品。”
由于消费品中广泛使用的塑料数据不足，建立和实施持久性可持续性指标一直具有挑战性。直到最近，科学家才有了关于不同类型塑料的实际环境降解率的足够数据，以便他们能够更好地考虑不同类型的塑料特性并在设计中实施它们。
有了这些数据，研究人员现在表明，虽然将一种塑料材料转换为另一种塑料材料可以降低产品成本并减少温室气体排放，但在最小化环境寿命和持久性方面，这种转换可以提供更大的好处。
例如，如果产品设计者只考虑成本和温室气体排放，聚乳酸将是一个很好的选择。然而，这种物质在海洋中仍然存在。相比之下，二乙酸纤维素和聚羟基烷酸酯虽然目前只比聚乳酸贵一点，但它们的温室气体排放量更低，而且不会在海洋中持续存在。
“99%发表的关于塑料污染的论文都告诉我们塑料污染有多严重。这篇论文以一种更具前瞻性的方式来看待这个问题，关于如何以一种有意义的、可实现的、经济上可行的科学方式来解决问题，”WHOI海洋化学与地球化学部门的资深科学家克里斯托弗·雷迪(Christopher Reddy)说。
作为一个例子，研究人员将这一指标应用于重新设计日常使用的一次性塑料制品——咖啡杯盖。目前，每年使用数十亿个一次性咖啡杯盖，约占全球沿海清理工作收集的所有塑料垃圾的5%。
目前有三种不同的咖啡杯盖在使用，包括由聚乳酸、聚丙烯和聚苯乙烯制成的杯盖，研究人员评估了哪种市场上的盖子材料最能减少对环境的影响。
“哪种盖子更好:温室气体排放量多一点但在环境中持续时间更短，还是温室气体排放量少但持续时间更长?”为了回答这个问题，我们根据制造产品的成本以及对环境和生态系统服务的成本，对两种选择都进行了美元价值计算。”
“仅仅是制造出不存在或消失得更快的产品，就能极大地降低社会成本。”
“当你负责制作一个新的咖啡杯盖时，需要可持续和绿色，你必须弄清楚哪种聚合物对环境最有利，目前，绿色可能会考虑到制造塑料使用了多少能源或排放了多少温室气体。”
“然而，设计师目前的考量并没有考虑到盖子的持久性。Reddy补充说:“Bryan在开发这一指标方面所做的工作是开创性的。”Reddy是James的共同顾问，他与WHOI海洋化学与地球化学部门的副科学家Collin Ward共同合作。
“这项研究的重要之处在于，它有助于将叙述从定义塑料污染问题转变为找到解决问题的方法。塑料是非常有用的材料——它们不会很快消失。但每个人都同意，泄漏到环境中的塑料数量是个问题。”
沃德说:“这项研究提出的框架是解决这一问题的重要的第一步，它设计的材料既能满足消费者的需求，又不会在偶然泄漏到环境中时持续存在。”
詹姆斯指出，通过深思熟虑的策略来做出好的设计决策，“科学家、工程师和设计师有机会在塑料污染危机中产生重大影响。本研究中开发的指标和方法可以指导设计决策和研究重点，以实现这一目标。”
