生質材料與循環經濟

【本報訊】

(生質材料產業化聯誼會技術發展會議暨元智大學化材系科技與管理講座全體合照/圖片由化材系提供)

近年來，由於工業發展快速導致資源枯竭，而生產過程中所排放的二氧化碳等溫室氣體，使全球暖化造成氣候變遷，並在環保意識逐漸高漲的情況下，世界各國提出許多政策來減緩工業對環境破壞，並思考如何在工業發展與環境保護中取得平衡點。其中由於生質材料的可再生、低碳足跡，以及易生物分解的特性，符合永續發展與循環經濟的概念，使得生質材料的發展與應用一直是全世界所關注的重點。

6月13日（三）下午，中華民國生質材料產業化聯誼會的「第四屆第二次技術發展會議」與元智大學化材系的「科技與管理講座」及「書報討論」課程聯合於元智大學有庠廳舉辦，參與業界人士有30餘人及元智師生150餘人，期能使業界與本校師生有充分的交流，相互學習最新的趨勢與交換意見。

本次會議的講者有三位來自業界的專家，包括生產聚乳酸(polylactic acid, PLA)的世界級大廠NatureWorks大中華區應用開發部涂惠欽經理、長春人造樹脂公司新竹廠杜安邦副廠長、喬福集團的子公司喬福材料科技公司複合材料部來俊吉副總與元智大學吳和生教授；分別以「生物塑膠在循環經濟中所扮演角色」、「生質與循環材料」、「生態危機與環保趨勢衝擊下- 生質複材的應用思惟」與「生物質再利用-以木質素為例」等幾個主題，進行專題報告。

(生質材料產業化聯誼會技術發展會議暨元智大學化材系科技與管理講座/圖片由化材系提供)

會議在化材系孫一明教授主持下歡迎校外來賓，並由生質材料產業化聯誼會來俊吉副理事長說明本此會議的意義與目的，期望能引起業者與學術界的環保意識與對於生質材料認識。

從數據中顯示，全球每年約有95%的塑膠包裝材料在短暫使用後即丟棄造成浪費，為了解決此弊端，NatureWorks公司以玉米澱粉為原料生產乳酸單體，並經由化學聚合生產聚乳酸，最終生產出商品名為「Ingeo」的生物塑膠，可以用於各種包裝材料、電子產品外殼、3D列印材料、薄膜過濾材質、生醫材料、餐具與纖維等。Ingeo可帶來綠色環境，生產1公斤的Ingeo，僅排放0.6公斤二氧化碳(CO₂)，比較一般石化原料所生產的塑膠製程，擁有較低的碳足跡，且消耗的能源也較低。

涂惠欽經理表示，該公司目前使用植物來吸收CO₂，經由光合作用來轉化成植物糖並作為原料，也正在研發與評估直接由CO₂或甲烷等溫室氣體轉化為高性能生質材料的技術。涂經理也介紹了艾倫麥克阿瑟(Ellen MaCarthur)基金會所提出的「新塑膠經濟」概念，更全面性彙整了塑膠材料的全球經濟視野，提供必要的全球聯絡中心，積極進行產官學各界合作，注重於產品的回復性與再生性，期能加速邁向更具循環性的經濟模式。

目前有許多生物基質已被用於產業製程的原料，長春人造樹脂杜安邦副廠長分別舉例說明。如木屑粉原為木材加工中的廢料，但可用於電木(酚醛樹酯成型材料)的製作，雖然材料單位成本高，但配合射出成型和壓模成型的製程，造就出在單位時間內可生產大量產品，以生產成本低彌補原料成本高的缺點，常用於電器與家用產品。其次以紙銅箔基板為例，其組成主要為牛皮紙，經由酚醛樹脂黏著於基板上，形成具有絕緣效果的補強材料，廣泛應用於印刷電路板以生產電子與3C產品。再來又例如環氧化大豆油，具有無毒性及耐熱性，為一種有別於傳統的增塑劑，特別應添加在食品、醫療用品及玩具之中。此外，長春集團亦積極開發直接使用二氧化碳為原料的高性能工程塑膠與液晶聚合物(liquid crystal polymers, LCP)的合成技術，可以用於許多高價產品的應用。

由於全球的資源有限與生態的環境被破壞，人類應積極降低對石化原料的依賴並減低環境的負荷，發展以生質為原料的材料，不但符合循環經濟的原則，也具有高度的商機。

喬福材料科技公司則以NatureWorks公司的PLA為基材，致力於生質複合材料的開發。不但生產含有植物纖維的3D列印線材，可以降低成本與提高列印特性；並製作含有益生菌與植物纖維的農業用PLA覆膜(mulch film)，具有生在環境下降解並提供植物生長的益菌與養分，可以大量降低操作成本與提升地力特性，提高農產業者的接受程度。

將農業生質廢棄物轉化成酒精及其他生質化學品，不僅能解決廢棄物的處理問題，更不會壓縮到人類的食物鏈需求，以期能達到零廢棄、零排放且低耗能的目標。吳和生教授指出，生質精煉是將稻稈等生質原料經過高效率轉化成化學品的技術；其中生質原料的主要分為纖維素、半纖維素及木質素，前兩者能直接在生質精煉製程中轉化成生質酒精或化學品，以提供下游端製造綠色生質產品，但木質素仍為製程中的廢棄物。以元智大學為主的跨校團隊則積極開發木質素回收、純化與應用的技術，研發相關木質素的衍生化學品，達到高值化應用，勢必能再提高生質精煉技術的整體經濟價值。

為了守護我們的地球以及與其他生物的共存共榮，減少二氧化碳的排放量以及綠色循環變得非常關鍵。生質原料來自於大自然，而生質產品可在使用生命週期之終降解回歸於大自然中。生質塑膠材料的使用目前仍僅佔所有塑膠材料的一小部分，但未來的發展與商業應用值得期待。人類為了能永續發展，生質循環經濟為必然的選項。