莊仲揚、張昌榮 / 工研院材化所
隨著人們對於環境永續發展日漸重視，紡織品是否符合環境永續發展精神，也逐漸成為品牌商與終端消費者關注的課題。其中，以生質原料製造纖維因兼顧環保與環境永續發展概念，成為近年來綠色循環纖維的技術發展主流方向。本文將針對具綠色永續概念之生質纖維材料，包括PTT、PLA、生質PET與生質尼龍等的發展與趨勢進行介紹，說明綠色生質纖維材料的應用潛力與未來發展。
【內文精選】
前 言
隨著近年來氣候變遷(Climate Change)問題逐漸受到各方重視，溫室氣體排放(尤其是二氧化碳排放)成為國際關注議題，舉凡世界各國政府、跨國企業以及國際知名品牌商，多有公開宣示其溫室氣體減排目標，希望能在國家與經濟發展同時，可以兼顧到環境永續(EnvironmentalSustainability)發展，符合未來企業ESG(Environmental Social Govern)永續經營理念，以善盡其企業社會責任。我國政府也宣示希望在2050年達到「淨零碳排」(NetZero)的終極目標。在此風潮之下，消費者在選擇產品時，除了重視價格與功能外，產品製造過程是否符合環境永續概念、具有低碳排放之特性，也成為消費者的關注重點，尤其是以衣著紡織品最為顯著。主因是快時尚產業的興起，款式流行但價格親民的服裝大舉問世，無形間助長人們對紡織品的需求，使得紡織品消費量快速增長。
生質高分子材料定義與生質高分子纖維材料
生質高分子(Bio-based Polymer or Bioplastics)是指製造原料來自於可再生來源，例如：植物或是微生物發酵產物，而非石化原料，所取得的生質原料，進一步透過聚合反應(可為生物體內發酵聚合、化學聚合或是兩者混合)製造出生質高分子，當材料使用壽命終止時，則可透過回收或是燃燒產生能量模式，產生循環使用(工業循環或自然循環)，達到減少資源消耗與降低二氧化碳排放之功效。一般來說，生質來源原料可較石化來源原料降低約20~50%二氧化碳排放量，由此可知，生質高分子是藉由製造原料來自於可再生來源，因此資源消耗與二氧化碳排放相較於石化來源原料為低，不代表生質高分子必須具備生物可分解性。有關生質高分子原料來源、生質高分子製造方式分別如圖四、圖五、圖六、圖七與圖八所示。。
圖七、常見高分子材料分類
生質高分子可應用領域、製造成本與量產能力是否能與石化來源原料有競爭能力，則是生質高分子材料能否進一步擴展市場占有率之關鍵。目前市場生質高分子纖維材料以PTT、PLA、生質PET與生質尼龍為主，其原料來源是以生物工程結合化學合成製造而成，現針對各材料技術發展狀況分述如下。
1. 聚丙二醇對苯二甲酸(PTT)纖維
PTT是以1,3-丙二醇(1,3-PDO)與對苯二甲酸進行縮合聚合生成的聚酯材料，其中的1,3-丙二醇原是1980年代由荷蘭殼牌石油公司(Shell)，以石化合成方式製造，後來美國杜邦開發以玉米澱粉轉化葡萄糖，再用微生物發酵方式大量製造1,3-丙二醇，並於田納西州建立年產量7.7萬噸的量產工廠，使得生質來源1,3-丙二醇具備商業化能力。相較於石化來源，以玉米澱粉轉化葡萄糖，再透過微生物發酵轉化之1,3-丙二醇，其二氧化碳排放量下降47%，能源消耗減少49%，兼顧節能與環保特性。而杜邦引用此生質來源1,3-丙二醇所製造的PTT纖維，商品名稱為Sorona®，製造流程示意圖如圖十四。經計算其生物基碳含量達28%，相較一般PET纖維與尼龍纖維，Sorona®二氧化碳排放量可降低40~60%，且具備彈性、柔軟與耐污特性，因此在衣著(尤其是貼身衣物與運動服飾)以及地毯上都有廣泛應用，也成為目前市面上用量最大的生質纖維材料 …以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖十四、Sorona®纖維生產流程示意圖
★本文節錄自《工業材料雜誌》417期，更多資料請見下方附檔。