生物塑膠 綠色當道

記者王永和輯 |2008.06.27
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綠色才是王道,可分解、無毒、且不耗用石化資源的譗生物塑膠豃近來在世界各地都形成風潮。國內較熟悉的生物塑膠產品除了免洗餐具外,其實還包括醫療用的人體骨釘、手術縫線、馬克杯、衣服、毯子、汽車內裝、球鞋、光碟片等。

塑膠製品的市場每年以5%的速率增長,全世界每年生產超過2億噸的塑膠製品。被丟棄而未回收的塑膠汽水瓶的最終結果是什麼?壓扁壓碎後,這些廢棄塑膠很可能就漂流進入大海。在海洋裡,它會分裂成極小的顆粒,最終再進入生物體內,形成生態的危害。

如今環保識抬頭,加上原油產量即將達到頂峰,之後將呈現長期下降的趨勢,便宜的石化塑膠製品即將消失,這意味著新一代的塑膠包裝材料將會增加。生物塑膠(bioplastic)乃應運而生。目前全球各大塑膠供應商及其客戶都已順應這個趨勢。杜邦在2006年推出第一種生物材料製品,過去一年的相關產品銷售額達1億美元以上。嘉吉公司旗下的NatureWorks明年起,預計每年生產14萬公噸的玉米纖維,運用在生鮮食品容器和紡織品等。

分子結構與石化產品無異

生物塑膠又稱為可分解性塑膠,是以玉米、甜菜根等農作物所提煉出來的澱粉和油作為原料,製造出分子結構與石化產品無異的譗綠色塑膠豃,在某些條件下,大多數的生物塑膠材料會在8至12周內完全分解。在有足夠的溼度、氧氣與適當微生物存在的自然掩埋或堆肥環境中,可被微生物所代謝分解產生水和二氧化碳或甲烷,對環境危害較小。

基本上,生物塑膠並不是什麼新概念。由木材和棉花製成的賽璐珞,早在1850年代就被發明出來作為象牙撞球的替代品。

生物塑膠主要的材料是澱粉、聚乳酸及纖維蛋白質,其內容物不含傳統塑膠成分,可於多氧環境下,在土壤中由好氧微生物、水及氧等作用分解成二氧化碳及水;若是在少氧環境下,則由厭氧微生物分解成二氧化碳及甲烷。

澱粉萃取聚乳酸 使用最多

生物塑膠中,聚乳酸(PLA)最常被使用到。聚乳酸是將玉米等植物的澱粉萃取出來,轉成葡萄糖、乳酸,再經聚合作用成為聚乳酸原粒,就可以像一般塑膠原料一樣,做出各式各樣的產品。

由於國內使用塑膠製品的頻率偏高,甚至用塑膠袋裝熱湯,紙杯、紙餐盒的內側塑膠淋膜也會釋出環境荷爾蒙;一項研究發現,台灣孕婦尿液中的環境荷爾蒙是美國20倍,易導致產下過動兒、自閉兒。但如果紙杯內側的塑膠淋膜如改用不含塑膠的聚乳酸,就完全不會釋出環境荷爾蒙,盛裝滾燙的熱咖啡、熱茶都沒問題。

目前生物塑膠已能應用於許多層面,義大利時尚品牌Versace利用聚乳酸聚合技術開發的Ingeo纖維,百分之百以玉米為原料製成冬天外套。一般人也許會擔心,以聚乳酸等生物塑膠製成的衣服、毯子能清洗、烘乾嗎?製成球鞋會不會在路上一跑就四分五裂?相關業者表示,聚乳酸產品若埋在土裡,有水氣(相對溼度90%以上)、氧氣及養分供微生物孳長的環境,及58至70℃的適當溫度下,會在約2個月內完全分解為水及二氧化碳,但在一般大氣環境下,則不必擔心分解問題。

數位科技、汽車業也運用

雖目前生物塑膠多應用在一次性產品上,已有業者嘗試克服原本強度不足、耐熱度低的缺點,應用在數位科技的外殼上,在歐盟先後推出WEEE(廢電機電子產品環保指令)、RoHS(危害物質限用指令)和2008年全面實施的Eup(耗能產品綠色設計指令)等3項命令後,消費性電子產品也逐漸搭上譗綠色豃列車。

日本NEC研發以洋麻製造生物塑膠,在硬度上和抗熱性上都不輸傳統的人造纖維,可在運用在筆記型電腦的外殼上。日本DoCoMo電信公司也推出一款手機,整支手機除了液晶螢幕和按鈕外,其他全部都採用由玉米提煉的聚乳酸為原料,並以洋麻為加固劑,手機的堅實度和耐燃性與一般手機無異。

在荷蘭也有一家石化公司,研發一款用向日葵種子塑膠的手機外殼,這種向日葵種子塑膠具有強大的可塑性,可剛可柔。

日本馬自達汽車也宣布,將與日本廣島大學簽定聯合研究協議,著手實施譗馬自達生物塑膠計畫豃,旨在開發以不耗費糧食的纖維素類生物質能為原料的生物塑膠,力爭在2013年之前應用於汽車用途。

  全球最大的傳統塑膠業者道氏化學公司,斥資5億美元興建巴西工廠,將使用甘蔗製成的乙醇來製造常用的塑膠譗聚乙烯豃(PE)。新工廠將於2011年啟用,每年可製造35萬公噸聚乙烯。聚乙烯可溶於水,只有碳、氫、氧三元素,其中有能和水反應的氫氧基,所以可溶於水,燃燒後也只會產生二氧化碳及水。

雖然生物塑膠僅占全球塑膠市場的極小部分,但道氏化學表示,即使是在石油每桶45美元的時代,使用甘蔗製造聚乙烯都比使用石油划算。

多解速度 其實沒那麼快

不過,聚乳酸雖然能生分解,但在常溫中需要約25個月才能水解,生物分解開始需要11.4個月,這是其缺點,所以如果在製作堆肥的高溫(60至70℃)和高含水率(50至60%)下可以分解非常快,約50日。

英國學者希格森則說,並非所有的生物塑膠都一定比石化產品環保,聚乙烯本身在化學成分上與原油製成的產品一樣,分解速度也沒有比較快。也有學者認為,生物塑膠源於植物,通常比傳統塑膠的製作需要更多的能量來處理,實際上它譗不解決任何環境問題,還會加劇空氣和水的汙染豃。

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