來俊吉／喬福材料科技股份有限公司
利用可分解材料如聚乳酸(PLA)、聚琥珀酸丁二酯(PBS)、己二酸-對苯二甲酸-丁二酯(PBAT)結合植物纖維、纖維素、多酚的選擇與添加，進行農地膜及蔬果套袋的功能改質開發，除改善其結晶性能及材料加工性、機械物性外，添加了阻氣、抑菌的附加功能，使可分解材料在農業資材的應用上更具環保價值。
【內文精選】
前 言
民國54年始，廣泛利用傳統塑膠如：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)等塑膠製品應用於育苗、遮蔭、防雨、保溫、畦面覆蓋、蔬果套袋、包裝等農業之生產技術。本文將就農產品中使用數量大、應用範疇廣，卻也是造成農地環境污染最劇的農地膜及水果套袋(Fruit Bagging)兩種農資材作為探討重點。
可分解生質複合農地膜
利用可分解生質材料與農棄物麥粕(Wheat Meal)結合，藉天然相容劑的選擇與添加，改善其結晶性能以控制材料加工性、機械物性，使其成為具生物分解性生質農地膜的原料成分，並利用吹膜製程製成具有百分百生物可分解的農地膜。此概念，除了有效替農棄物找到應用及處理的出口，提高回收與利用價值，有助我國農業經濟效益提升；農民亦無需再耗費人力與資源來回收農地膜，亦不需再利用焚燒的方式處理回收廢棄農地膜，可大幅減少環境污染與溫室氣體的排放。此外，藉由配方成分比例與農地膜厚度，可以控制農地膜分解時間，使其分(崩)解時間為三個月、六個月或其他時間，一方面減少環境、水質與土壤等污染，一方面經由農地膜達到促進植物生長、早熟、防蟲害、保溫、保濕、防凍等要求。相關開發製程及成效簡述如下：
(1) 農業廢棄物–麥粕之回收、烘乾、研磨及混練等前處理技術
麥粕廢棄物為產製啤酒過程中產出的最大量副產品與廢棄物，相較於稻殼、雜草與水果纖維等，麥粕的纖維強度佳且數量來源穩定，具有開發成生物可分解綠色生質材料的條件。
(2) 農業地膜–麥粕與生質材料改質造粒與吹膜處理技術
如圖十五為添加農棄物麥粕之農地膜依ISO 14855條件檢測生分解時間，在40天時CO2產生率達最高峰，分解率達90%，所需時間為113天
圖十五、添加農棄物麥粕之農地膜分解狀況
(3) 生質農地膜田間測試與驗證
針對高經濟價值水果與溫室作物(草莓)，實地進行生質農地膜田間鋪設植栽測試與分解率評估。比較可分解生質複合農地膜與傳統塑膠PE膜對有機草莓生長差異。
可分解水果抑菌包材
如圖廿所示，對於解決水果套袋所產生的白色污染問題，若是能將現今的材質改為使用生物可分解材料，確實能夠被分解成水及二氧化碳等無害物質，如此便可以有效解決LDPE塑膠材料對農民、田間及自然環境等造成的不良影響。另對於水果遭受微生物感染問題，如炭疽病菌或果腐病菌等，也是導致農產品耗損的一大原因。如果能把可分解材料結合對水果使用的天然抑菌劑，生產出具有抑菌功能的水果套袋，讓水果在生長階段病菌孢子隨雨水沿果梗流下，與包材接觸時達到抑制孢子生長的效果，藉此可同時解決環境污染及降低農產品耗損的問題。
圖廿、可分解套袋技術與傳統種植流程之比較
(1) 可分解水果套袋開發
PLA屬於硬質材質，無法應用在水果套袋等需要柔韌性的物品上，還需要仰賴具有柔軟性的生分解材料，如加入一定比例的PBAT、PBS，將PLA硬脆的特性調整至可符合農民實際使用，且可繫緊防止雨水流入袋內的目標。其中，PBAT及PBS是由石油提煉而成，但生分解性與PLA相同，只需於特定的環境中就可以被分解。生分解材料被分解之流程如圖廿一所示。
以可分解水果套袋而言，需要具有一定程度的柔韌性及抗拉強度，以防止套袋在承受外力時發生破裂，肇致被包覆的水果裸露於外部環境中。抗張強度及伸長率是最常被用來評斷膜材物性的依據，以純PLA來說，抗張強度為620 kg/cm2、伸長率僅為1.5%；但如果是利用PLA及PBAT等材料做改質，抗張強度為100 kg/cm2、伸長率則變為284%，顯示透過適當配比的改質，生分解材料也能符合水果套袋在物性上的需求(表十)。
(2) 天然植物纖維的加值應用
塑膠套袋除了對農業及環境造成的危害外，農產品從種植到進入消費者手中所發生的耗損同樣困擾農民和末端銷售，主要在於水果種植常因栽種環境管理不當或遭受微生物感染等因素，造成水果放上餐桌前就失去新鮮度甚至腐壞，根據統計蔬果從田間到消費者的過程中，有將近40%的損耗（圖廿二）…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》415期，更多資料請見下方附檔。