夏威夷正面临塑料废弃物处置的经济与物流挑战,其中包括滞留在海洋中的海洋垃圾。为探索本地化终端处置路径,夏威夷太平洋大学海洋垃圾研究中心(CMDR)的研究人员正推进将居民塑料垃圾与废弃渔网回收再利用于沥青道路的试验。
CMDR研究员杰里米·阿克斯沃西(Jeremy Axworthy)将于美国化学学会(ACS)春季会议上介绍团队进展。2026年ACS春季会议定于3月22日至26日举行,会议安排近1.1万场科学主题报告。
阿克斯沃西表示,研究重点在于评估在夏威夷道路中使用回收塑料是否“负责任”。他称,通过重复利用岛内既有塑料废弃物,可减少将废塑料运离岛屿、焚烧或倾倒至已趋饱和的垃圾填埋场所带来的环境与经济影响。

自2020年以来,夏威夷道路主要采用聚合物改性沥青(PMA)以提升强度与耐久性。与标准沥青相比,PMA路面更具弹性,并更能抵抗开裂、车辙与水害,相关特性被认为适用于当地热带气候条件。
传统PMA通常将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)共聚物颗粒熔融并与石油基沥青结合料混合,再与加热骨料(岩石与沙子)在混合滚筒中翻滚,使结合料包裹骨料形成混合料。围绕“能否以废弃塑料替代部分改性材料、其性能表现如何、是否会向环境释放微塑料或相关化学物质”等问题,夏威夷交通部(HDOT)联系了环境化学家、CMDR主任詹妮弗·林奇(Jennifer Lynch)团队开展评估。
据林奇介绍,HDOT提出两项需求:其一,使用从夏威夷海洋环境中清理出的废弃渔网,用于制造可纳入沥青的回收塑料改性材料;其二,对比测量塑料废弃物改性路面与标准SBS改性路面在使用过程中可能产生的微塑料脱落情况。

林奇称,外来塑料废弃渔具是夏威夷海洋垃圾的重要来源之一。她表示,CMDR的赏金项目通过向持证商业渔民支付奖金,迄今已从太平洋中清理出84吨大型废弃渔具。
在试验实施方面,一家公司将相关废弃物转化为可用于沥青的产品后,HDOT将实验性沥青混合料铺设到夏威夷街道上。一家本地铺路公司在欧胡岛一条居民道路上铺设了三类路面:含标准SBS的对照路段、加入来自檀香山回收容器的再生聚乙烯路段,以及加入渔网聚乙烯路段。
在约11个月的正常交通使用后,林奇团队从各路段采集路尘样本,用于检测可能进入周边土壤的微塑料脱落情况。研究人员对路尘进行处理,以分离尘埃中不同类型的聚合物成分,包括微塑料、更大块塑料以及轮胎橡胶。

团队使用热解气相色谱-质谱联用技术(Py-GC-MS)识别并测量聚合物来源:标准PMA中的苯乙烯与丁二烯,塑料废弃物与渔网PMA中的聚乙烯,以及轮胎中的异戊二烯与丁二烯橡胶。
初步测试结果显示,含回收聚乙烯的路面释放的聚合物不多于采用SBS的对照路面。林奇团队表示,这一结论在路面样品的机械性能测试以及从实验路段收集的模拟雨水检测中均得到印证。
研究中检测到微塑料尺寸的颗粒,但无论哪种路面类型,被识别为聚乙烯的颗粒都很少。研究人员认为,这可能与聚合物在施工过程中被熔融进沥青结合料有关,脱落颗粒可能并非纯塑料,而是由岩石、结合料与熔融聚合物链构成的混合物。
团队还将路面脱落聚合物的信号与路尘中轮胎磨损产生的聚合物信号进行对比。林奇表示,在初步Py-GC-MS数据中,轮胎磨损信号较聚乙烯强出几个数量级。
研究人员指出,仍需进一步研究以评估路面的耐久性。团队希望,未来将废旧塑料用于道路铺设,能够在一定程度上减少夏威夷的垃圾填埋压力与海洋垃圾问题。林奇表示,这项工作显示在可持续发展被优先考虑的情况下,回收利用具备可行性。