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Bioplastics
 
引言  

塑膠發明至今己過了百年,在生活上提供了許多的便利性。然而塑膠商品廢棄後的處理問題相當棘手,若直接置於戶外掩埋場則不易分解而造成環境污染;若利用焚化爐燃燒處理,則產生廢毒氣等問題。若採用回收策略,則終將因為回收物的性質變化而仍然會產生無法分解的塑膠廢棄物。塑膠來源於石油,由於全球石油存量減少,石油價格由2008年1月初每桶100美元飆漲到2008年6月的134美元,所以傳統塑膠材料的價格在未來將會持續增加。而如何減少石油資源之耗用,則開發使用生物基材的生質塑膠(Bioplastics)即是可以替代石油的一種選擇。

生質塑膠(Bioplastics)可以描述為,具有一般塑膠類似的機械性能與物化性質,使用後廢棄於土中或湖泊、海洋裡,可因微生物的作用而使其分解成二氧化碳或有機質。生質塑膠種類中如澱粉混煉型,依靠澱粉為豐富的農產資源,每年皆有穩定的產量,而且價格低廉。其基本技術為利用擠壓機加工將澱粉或天然高分子(可考慮纖維素等原料)與部分的生物分解性聚酯諸如聚乳酸(PLA)、脂肪族/芳香烴共聚酯(aliphatic-aromatic copolyester)混煉製得,其相較於其它生質塑膠的製造步驟與成本都要來的簡單與低廉;而且材質性能的應用範圍也相當廣泛,可應用於包裝盒、農業覆蓋膜、塑膠袋及緩衝材料等。生質塑膠中的微生物生產型,通常是利用醱酵系統中微生物會代謝培養基的營養源,轉換成生質塑膠之相關高分子儲存在細胞內。所以在培養程序中菌種、營養源的種類與培養策略都會直接影響高分子的生成量。例如使用耐鹽菌Haloferax mediterranei來生產生質塑膠高分子polyhydroxyalkanoate (PHA),乃因為耐鹽菌不易被其他雜菌污染,可以設計連續式長期醱酵程序來大量生產PHA。此種連續醱酵,較一般非連續方式,可以節省很多的清槽、接種、先期培養所耗費的成本與損失的產量。同時耐鹽菌可以利用多種便宜的農業原料或副產物作為醱酵用的碳源與氮源,如澱粉、米糠、麥麩與大豆等,所以其生產成本可以大幅下降。於產品應用面則PHA可以製造成為多種環保性產品,諸如可生物分解性塑膠瓶、包裝膜、纖維、紙或卡片的防水隔膜(取代無法分解的聚乙烯膜或鋁膜)等,同時亦可以應用在人體醫學中,如製造成為骨板、手術縫線、藥物釋放或細胞增生載體等。

目前國外發展生質塑膠的企業,已經可以微生物醱酵生產PHA、PHB-co-PHV、或以醱酵及合成法生產聚乳酸(PLA)、以化學合成脂肪族聚酯、聚乳酸(PLA)與脂肪族芳香烴共聚酯等。而國內則已發展出可分解玉米澱粉樹脂、以澱粉與聚乳酸(PLA)或與聚己內脂(PCL)共混煉塑膠、聚乳酸和聚乳酸/甘醇酸共聚物等。
 
書籍
Biopolymers: Polyesters I — Y. Doi, A. Steinbuchel, M. Hofrichter, 2002, Biopolymers: Polyesters 1, John Wiley Sons Inc
Biopolymers: Polyesters II - Properties and Chemical Synthesis — A. Steinbuchel, M. Hofrichter, 2002, Biopolymers: Polyesters II - Properties and Chemical Synthesis, John Wiley Sons Inc.
Biopolymers: Polyesters M : Applications and Commercial Products — A. Steinbuchel, Y. Doi, M. Hofrichter, 2002, Biopolymers: Polyesters 3 : Applications and Commercial Products, John Wiley Sons Inc.
   
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生質塑膠(Bioplastics)專題報導 — 王雲平,陳志成,王金煌,2008,生物分解性塑膠的世界市場展望,Chemical Engineering (The Taiwan I. Ch. E.), 55:4, 11-15. 除了分析生物塑膠的世界市場外,還介紹了一些國內外相關廠商及其相關產品

   
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