國際廠商利用生質塑膠進行原料低碳化的做法：材料世界網

陳明君 / 工研院產科國際所

由於溫室氣體產生的量不斷地增加，加劇了全球變暖的趨勢，全球各行業正在努力減少對石化產品和石油基工業零組件的依賴，國際大廠利用生物基、永續和環保的替代品(如生質塑膠)取而代之。生質塑膠具有優異的減碳效益，成為國際廠商發展的路徑選項之一，但由於以作物為原料來源的生質塑膠價格仍較石化塑膠為高，為除去與民爭糧的疑慮，轉而關注於以農業廢棄物、藻類，以及透過CO₂或合成氣發酵等原料來進行研究與開發。

【內文精選】

全球環境概況CO₂排放逐年成長

人類排放的CO₂和其他溫室氣體是促成地球暖化的主要原因，其中CO₂對地球暖化的貢獻度高更是達90%以上。自COVID-19大流行趨緩，全球經濟活動陸續重啟後，CO₂的排放量也呈現反彈。據Global Carbon Project (GCP)估算，2022年全球石化燃料燃燒所產生的CO₂年排放量比2021年增加約1%，達到375億噸(Gt)，是石化燃料燃燒產生的CO₂年排放量的最高紀錄，並且持續上升，詳細圖示請參考圖一。

圖一、全球化石資源應用所造成的CO₂排放量

除了排放的CO₂外，人類因工業活動而產生的化學污染混合物亦遍布地球各處，包括塑膠、殺蟲劑、工業化合物和抗生素在內的35萬種化學品。其中，塑膠為影響全球環境另一項重大的化學品污染來源，從2009年到2015年，全球塑膠產量成長79%，預計到2050年累計產量將增加兩倍，達到330億噸。

利用生質塑膠進行原料低碳化的做法

1. 農林業廢棄物提供了大量的木質纖維素生物質(LCB)

這是一種可持續(Sustainable)的資源材料，可用於開發廣泛的生物產品組合。綜合生物精煉廠的最新發展強化了廢棄木質纖維素成分的利用，以生產生物燃料、平台化學品、樹脂、生質塑膠、添加劑和其他生物基材料等，應用於各種領域之產品。

木質纖維素生物質(Lignocellulose Biomass; LCB)源自農業和林業殘留物、回收站的有機固體廢棄物、紙張、木材和紙漿。根據最新統計，全球木質纖維素生物質年產量約1,815億噸，其中只有82億噸木質纖維素生物質被不同應用領域利用。木質纖維素生物質可轉化廣泛生物產品組合，並幾乎可為所有應用領域進行應用，此數據表示了植物生物質尚未被有效開發。

國際廠商的作為

觀察現階段的發展情況，目前還沒有使用產乙酸菌、光合自養藍藻或微藻以及木質纖維素生物質等生物技術路線能夠以大規模工業方式生產生質聚合物，例如聚羥基鏈烷酸酯(PHA)和聚乳酸(PLA)，這兩種生質聚合物現階段仍都是由玉米、糖、植物油和其他植物衍生碳源等生質原料進行生產的。

即便如此，國際石化大廠和研究機構仍專注於直接發酵CO2或合成氣來生產PLA或PHA。如BASF(德國)、Braskem(巴西)、Dow、Newlight Technologies、NatureWorks(美國)、LanzaTech(紐西蘭/美)和學研等研究機構皆有進行相關研究與開發。

1. Braskem S.A.(巴西)

Braskem S.A.成立於2002年，總部位於巴西聖保羅。由六家公司合併而成(Copene、OPP、Trikem、Nitrocarbono、Proppet和Polialden)。透過其在美國、歐洲和亞洲的辦事處，Braskem S.A.與全球60多個國家的客戶合作，為美洲最大的熱塑性樹脂生產商(PP、PE和PVC領域的主要參與者)，也是巴西唯一的乙烯、PE、PP生產商。永續發展是Braskem到2030年企業策略的支柱之一。透過各種舉措和流程，將自然、可再生和不可再生資源轉化為化學品和塑膠，力求減少和減輕對環境和社會的影響。

2. BASF(德國)

BASF在實現碳中和的道路上為自己設定了遠大的目標，希望到2050年實現淨零排放，為此，大幅提高了2030年中期溫室氣體減排目標，希望在全球範圍內將溫室氣體排放量與2018年相比減少25%。BASF是全球收入最高的化學公司。在過去的二十年裡，一直透過永續生物技術擴大其企業投資組合，於此過程中塑造綠色科技產業的未來。

3. LanzaTech(紐西蘭/美國)

LanzaTech利用其技術與多家國際廠商進行合作，與India Glycols Limited合作開發生產MEG的平台(用於生產PET的單體之一)、與中國石化公司共同開發一條新路線來生產聚乙烯。另外，2020年10月，LanzaTech宣布與Total和L’Oréal合作，生產由工業碳排放製成的化妝品聚乙烯瓶。由LanzaTech將所捕獲之工業碳排放使用其生物技術轉化為乙醇；再由Total將乙醇轉化為乙烯並將其聚合成聚乙烯；最後，L’Oréal使用這種聚乙烯，生產永續的化妝品包裝。LanzaTech之產品組合圖示，請參考圖四 ---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。