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从人类一年的海洋塑料垃圾提取碳,可合成多大的金刚石?

如果把人类一年产生的海洋塑料垃圾中的碳元素提取出来,合成一块金刚石,会有多大?

谢钧,秋风清,秋月明。落叶聚还散,寒鸦栖复惊。

根据 Condor Ferries Marine & Ocean Pollution Statistics & Facts 2020,每年约有 800 万吨塑料垃圾被释放到海洋当中。

但是不同种类的塑料,其中含碳比例也是不同的:

以最基础的聚乙烯((C2H4)nH2)与聚氯乙烯((CH2CHCl)nH2)为例,他们的碳元素质量比例分别为 85.71%与 38.71%。所以如果不考虑塑料种类的话,直接估算会出现很大的误差。

聚乙烯(左)与聚氯乙烯(右)

但是目前还没有找到直接对海洋垃圾塑料成分比例进行分析的报告(如果有人找到的话请告诉我一下~),这里先拿 Nature 的 Bottles, bags, ropes and toothbrushes: the struggle to track ocean plastics 的报道作为参考:

nature.com/news/bottles

我们以这个垃圾种类比例及其主要塑料成分来作为参照,计算一下它们各自的含碳量。

浮标(buoys)大部分是由 HDPE 即高密度聚乙烯组成。所以该部分含碳: 800×58.3%×85.71%=399.75 万吨

而塑料鱼线主要是由尼龙组成(因为只谈塑料,所以忽略编织线跟碳素),渔网也是一样。最常见的用于纺制合成纤维的尼龙材料主要为尼龙 6([NH(CH2)5CO])和尼龙 66([NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO]),它们的碳元素质量比例都为 63.72%。所以该部分含碳:

800×(11.1%+0.9%) × 63.72%=61.17 万吨

其他渔具无法明确具体成分,按含碳质量比例 50% 计(反正 0.1% 不影响大局),约含碳:

800×0.1%×50%=0.4 万吨

塑料桶大部分材质也是 HDPE,该部分含碳

800×15%×85.71%=102.85 万吨

Foamed polystyrene 是指以聚苯乙烯为主的泡沫塑料:

聚苯乙烯

聚苯乙烯的碳元素质量比例为 92.30%,所以该部分含碳

800×8.0%×92.30%=59.07 万吨

平时最常见的饮料瓶矿泉水瓶,主要是由 PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)组成:

PET

PET 的碳元素质量比例为 62.5%,所以该部分含碳

800×4.9%×62.5%=24.5 万吨

目前塑料袋使用最多的材质,是聚氯乙烯(PVC),碳元素质量比例为 38.71%。该部分含碳

800×0.8%×38.71%=2.48 万吨

其他部分沿用先前其他渔具的计算方式,按碳元素质量比例 50% 来计算。该部分含碳

800×0.8%×50%=3.2 万吨

综上,每年排放至海洋的塑料垃圾中,碳元素的总质量约为 653.42 万吨。

钻石 / 金刚石的密度为 3.5g/cm3,即 3.5 吨每立方米。那么 653.42 万吨碳元素,假设没有损耗的话,可以合成一块 186.69 万立方米的钻石~高温高压估计是没戏了,说不定气相沉积会比较有戏?

如果这是一颗真空中的球形钻(大雾),那么它的半径为 76.39 米。

以帝都的大裤衩作为对比,中央电视台总部大楼建筑高度为 234 米:

如果有办法切的话,大概就是这样吧

(不了解钻石切割工艺,灵魂 P 了一个大概)