生質塑膠產業發展概況與應用趨勢

刊登日期:2015/2/5
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生質塑膠產業發展概況
在經過多年的推動以及提升消費者環保意識與可高度接受生質塑膠產品的驅動下,已成為帶動全球生質塑膠產業成長的主要因素。其次,長久以來被廣為重視的全球環境變遷造成地球日益暖化的課題,各國皆針對減緩環境暖化而進行規範,其中在使用塑膠製品的規範中,又分為可分解與不可分解兩個部分;在使用及消耗量最大的部分,又以日常用品中的塑膠袋及食品包裝為最大應用領域。因此,各國亦特別針對不可分解以及一次性塑膠袋及包裝加強法規限制,如歐盟REACH、北美CHAMP、中國REACH及韓國REACH等。

前十大生質塑膠原材料
生質塑膠產業的發展, 由最初的具有生物質基礎的原料為主,一直發展到近年,朝向可分解且又具生質基礎的聚乳酸(PLA)、澱粉共混物、纖維素水合物等產品發展。近期加入環境及原材料應用等議題後,發展方向又再度轉回具有生質基礎但不可分解的Bio-PA、Bio-PE、Bio-PET等。現今國際上的生質聚合物,依其特性可區分為生物可分解與生物不可分解。在生物可分解部分,是指在適當的條件下,微生物可以完全進行分解,如PLA、Starch Blends、Cellulose、PBAT、PBS等。至於生物不可分解的部分,則是以生物基為主,進行合成的聚合物,如生質PE、PP、PA等。其中在亞太地區應用最普遍的,則以PLA、Starch Blends等為主。生質聚合物的歷史發展如圖一所示。

在經過一連串的研究與應用發展後,現階段在生質塑膠產業上,最廣為被研究及應用的前十大原材料,分別為PLA(Polylactic Acid)、PHA(Polyhydroxyalkanoate)、PBT(Polybutylene Terephthalate)、PBS(Polybutylene Succinate)、PDO(1.3 Propanediol)、BDO(1.4 Butanediol)、PTT(Polytrimethylene Terephthalate)、1.3-Butadiene、Bio-epoxy以及PA10 PA11(Bio-polyamides from Oil Plants)(篦麻-可提煉油脂的植物)等十項。其中,又以材料技術與產品應用最為成熟的聚乳酸(PLA)為主,其來自於能源作物,如玉米澱粉(美國最大宗)、木薯塊根、芯片或澱粉(主要以亞洲為主)或是蔗糖(其他區域)。生質聚合物的應用發展分佈如圖二所示。


圖二、生質聚合物的應用發展分佈

由於PLA的耐熱性差,使其應用受到極大的限制,為擴大並改善其應用層面,近年來,PLA的最大供應商NatureWorks也在積極進行PLA的研究開發,以改善其性能的問題,並藉此來滿足工業上及實際應用時的性質需求。目前熱塑性生質聚合物的開發階段和生產規模,以及各廠商生產不可分解的生質聚合物如圖三及表一所示。


圖三、現階段熱塑性生質聚合物的發展階段和生產規模

生質塑膠的應用趨勢
1. 替代汽車部分的金屬材料
根據 2013年 12月歐洲生物塑膠協會的市場研究數據,預估全球生質塑膠的年產能將由 2012年的 140萬噸成長至 2017年的 620萬噸,其中年複合成長率達 35%。另外,更為了破除與民搶糧的疑慮,亦針對使用於生質原料的作物與需要的土地使用面積做調查,預估至 2017年,實際使用的原料,僅占全球農業區的……以上內容為重點摘錄,如欲詳全文請見原文。

作者:陳明君/工研院產經中心
 ★完整內容請見下方檔案。


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