廖聖茹 / 工研院材化所
【內文精選】
海洋可分解的聚羥基烷酸酯發泡材料
PHA(Polyhydroxyalkanoates，聚羥基烷酸酯)是在碳源下由細菌發酵生產的天然聚合物，根據加州州立大學Greene教授的研究結果，PHA是目前可通過海洋分解測試標準(ASTM D7081)的少數生物可分解塑膠之一。義大利的PHA生產公司Bio-on看到了全球飲用水陷入微塑膠危機所帶來的商機，在2016年開發適合化妝品行業之MINERV PHATM微珠新配方，解決個人護理產品的重大塑膠微珠危機。
日本鐘淵化學工業(Kaneka Japan)公司則以棕櫚油透過「氫細菌」發酵製成PHA，目前兵庫縣工廠的生產能力為年產1,000噸，並已開始對歐輸出。由於義大利等歐洲部分國家已開始對生物可分解塑膠進行法規的階段性管制，並要求使用後的塑膠存放於高溫、多濕的專用場所以作堆肥之用，因此Kaneka著力於歐洲市場的開拓。Kaneka計畫未來將朝發泡成型品、高強度纖維、漁網等方面進行開發。比利時鐘淵化學工業(Kaneka Belgium)亦發展海水可分解PHA發泡材料，根據ASTM D7081標準測試方法，使用日本瀨戶內海的海水，對其公司發展的PHA Foam進行測試，密度越低越快被海水分解，七個月可分解90%以上。下階段將進行發泡技術與製程參數優化試驗，以及建立年產5,000噸的試量產工廠。鐘淵公司進一步開發PHA發泡珠粒，此發泡材料具有有機回收特性，在海洋與土壤的環境下可分解成水、二氧化碳和生物質，是一種完全符合循環經濟的創新包裝材料，因此入圍比利時2019年度工業創新獎。
生物基聚氨酯發泡材料
全球高分子發泡市場產值超過1,200億美元，其中聚氨酯(Polyurethane; PU)發泡材料占50%以上。因此，近年來可持續發展的生物基聚氨酯發泡材料成為熱門研究議題，圖廿八說明聚氨酯發泡材料上、中、下游產業鏈。
圖廿八、聚氨酯發泡材料產業鏈
美國Algenesis Materials公司和加州大學合作開發自有品牌BLUEVIEW，使用海藻衍生之聚氨酯發泡材料來生產的人字拖鞋以及運動休閒鞋。圖卅說明由海藻衍生之聚氨酯發泡材料（生物基含量52%）在堆肥和土壤環境下的生物分解特性，在堆肥的環境下其重量損失於12週內可達70 wt%。
圖卅、海藻衍生之聚氨酯發泡材料在堆肥和土壤環境下生物分解情形
由海藻衍生之聚氨酯發泡材料在堆肥和土壤環境下之微生物菌相分析結果，結果顯示，在12週的堆肥或土壤環境下其優勢菌種轉變為Pigmentiphaga、Roseomona、Phenylobacterium以及Arthrographis。其中Pigmentiphaga在文獻中可分解PU之前驅物—苯胺，Roseomona和Phenylobacterium則是可修復經由原油污染的土壤。這些優勢菌種類似的作用可以切開PU中的酯鍵以及氨基甲酸酯鍵，達到生物分解PU的功效---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
★本文節錄自《工業材料雜誌》427期，更多資料請見下方附檔。