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大循環–未來材料化學品產業永續經營之鑰

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「認知」革命,使我們了解到共同合作得以離開非洲草原,開拓多元更好的生活,但是人類的活動卻開始為地球環境帶來前所未有的改變與破壞,以致造成大量物種滅絕,而且愈來愈嚴重。最近的100年,因塑膠發明而造成的廢棄物,更是掀起地球環境的大浩劫。發現石油後,我們大量開採這些埋於地底下數百萬年的物質,用來製造各類化學品及日常生活中常使用的塑膠材料,雖然易於生產使用且價格便宜,但也無形中賠上了環境成本。

我們以線性經濟的行銷手段與方式來使用塑膠,要數百年才分解,不斷累積廢棄量因之造成現今塑膠微粒無處不在的問題。以最近必需使用的口罩為例,其組成包括PP不織布的內外層及中間的過濾層,都是塑膠;多數我們穿的衣服也是塑膠,約占七成,通常是聚酯或尼龍;而其他包括吸水墊片、尿片甚至食品包裝的吸水、吸血墊片,也都是壓克力吸水性樹脂,包覆在PP或PE中間。各種不同型態及組成的塑膠用品,組成複雜,因此不易回收,易造成汙染。在現有工業循環體系中,除了提升機械循環效率外,亦可藉由化學及酵素回收技術,透過解聚程序製取小分子,再將單體及寡聚物衍生應用高值產品,以延續石化材料之生命週期,降低化石原料的使用。然而畢竟塑膠可回收再利用次數有限,且往往需要添加新料,因此,朝向循環經濟的大循環,為未來材料化學品產業永續經營的方向。如果能以循環經濟的生物循環作為產品設計製造的起點,以植物為料源,一開始就吸收二氧化碳,製成糖再形成纖維素,成熟採收或廢棄後,還可以應用生物精煉的化學及生物製程,解聚回各種醣類,再轉化成化學品與材料,包括生質塑膠。

我們將生質料源稱作「醣平台」,開發的生質塑膠,若能在180天分解,走生物循環;較難分解的則走工業循環,不堪使用後,再回到生物循環再生。不是所有的石化塑膠都不可分解,只是大部分常用的石化塑膠確實是無法分解的。這些由再生資源來的塑膠及生物可分解塑膠統稱為生物塑膠(Bioplastics)。面對塑膠汙染的問題,並無單一的解決方案,也沒有完美的替代材料,關鍵在珍惜資源,除了回收再利用,我們要開始使用再生資源如植物來替代原油生產塑膠,使用後讓塑膠可生分解回歸土地,重新讓植物生長再生。生物精煉也不應侷限於「醣平台」應用,除了使用有機廢棄物,精煉過程每階段副產物都可加以利用,以降低廢棄量,亦可分擔加工成本。如歐盟展望2020 No Agro-Waste (NoAW)計畫,以南法釀酒殘餘葡萄渣為例,先萃取出高值多酚、纖維素,剩餘物質再作發酵產生沼氣轉化能源,或精煉成化學品再聚合成生質塑膠;工研院團隊則將上游多酚、下游生質塑膠,組合成抗菌食品包材,延長食品保鮮期,降低食品浪費,最後剩餘的物質還可做肥料或飼料,這就是瀑布式(Cascade)應用技術。地球只有一個,現在我們需要另一次「認知」革命,共同合作減廢、減塑!

作者:張光偉/工研院材化所

以上為部分節錄資料,完整內容請見下方網址

https://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=45270

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