人選之人新塑命:生物可分解塑膠新未來在海藻?

海藻成為替代塑膠的解方之一。 圖片來源:Unsplash
海藻成為替代塑膠的解方之一。 圖片來源:Unsplash

前陣子《人選之人─造浪者》影集在台灣大受歡迎,影集的其中一個故事軸線聚焦在虛構的生物可分解塑膠「BPL」及其引發的爭議。回歸到現實生活,曾為新興材料的生物可分解塑膠PLA,也因為難以回收的困境,政府宣布將於今年8月率先禁用PLA材質的免洗餐具。不禁讓人思索,未來世代還有哪些替代塑膠製品的可能。

每年全世界製造超過2億噸塑膠垃圾,因為難以分解,進入土地、流入海洋後造成各式各樣的污染。標榜「生物可分解」的PLA(聚乳酸)塑膠,一度被業者視為減塑的良方。環保署卻公告從今年8月起,包括便利商店、連鎖速食店、超級市場、百貨公司、購物中心等八大場所,不能提供PLA材質的免洗餐具。

原因就在於,PLA必須在特定的工業堆肥環境才能分解,台灣欠缺適合的處理設備,加上無法進入既有的回收體系,反而讓原本的回收分類混淆,造成更大的問題。

可食用的海藻塑膠

淘汰塑膠是一條漫長的道路,雖然完美的替代品尚未出現,但在大環境的驅動下,不斷有團隊嘗試開發不同的素材。其中最具潛力的替代原料,非海藻莫屬。原因在於海藻不僅天然、容易分解,而且成本非常低。

倫敦的環保新創公司Notpla商務總監凱伊(Tristan Kaye)表示,「它不用農田、不需要淡水、不仰賴肥料、無需太多人為干預。在海裡自然生長即可」,而且海藻的量之大,幾乎是取之不盡。

Notpla探索了海藻取代塑膠的各種可能一一包括以海藻為塗料的外送餐盒、用來包裝食品或化妝品的海藻薄膜,以及提供由海藻製成,能夠裝水、酒或果汁的小囊袋。海藻袋就像包牛奶糖的糯米紙一樣,無味可食用,就算進入自然環境,也只要幾週就能分解。

除了Notpla之外,包括德國生技公司one • fıve、澳洲新創公司Uluu、芬蘭的ObO等公司,都是以海藻為原料製作替代塑膠。旨在尋找塑膠薄膜替代方案的「Tom Ford塑膠創新獎」(Tom Ford Plastic Innovation Prize),今年三個獲獎者也全都採用海藻來製造生物塑膠。

市場也日益接受海藻替代塑膠製品,2019年的倫敦馬拉松主辦單位,並沒有在終點線為選手準備傳統瓶裝水,而是以海藻製成的可食用水球膠囊。此舉不僅減少20萬個塑膠水瓶,也為選手帶來別開生面的體驗。

「負碳」的甲烷塑膠

另一個成功進入市場的塑膠替代產品Aircarbon,是以溫室氣體甲烷與空氣為原料,藉海洋微生物發酵的過程,將原料固化成類似塑膠的天然聚合物。

甲烷固化的基礎科學存在已久,但一直未能商業化。直到生物科技公司Newlight Technologies花了10年時間找出提升生產效率的生物催化劑,才讓「甲烷塑膠」順利問世,命名為Aircarbon。

Newlight 和天然氣公司CNX合作,透過CNX的設施捕捉甲烷,用以生產Aircarbon。 圖片來源:Newlight
Newlight 和天然氣公司CNX合作,透過CNX的設施捕捉甲烷,用以生產Aircarbon。 圖片來源:Newlight

用Aircarbon製成的產品可以在家庭堆肥,或在海洋與土壤中降解,更重要的是,因為生產過程捕獲了本來會被釋放的溫室氣體,成為不折不扣的「負碳」產品。根據英國組織碳信託(Carbon Trust)的計算,每生產一公斤的Aircarbon,就能吸收88公斤的二氧化碳當量。

白色顆粒狀的Aircarbon能被熔化、純化與壓模,製程與塑膠相當類似,因此用途廣泛,不但能製造如叉子、湯匙、吸管等一次性使用的餐具,也能生產耐用的旅行箱、太陽眼鏡、手提包,甚至作為皮革替代品。如今包括美國漢堡連鎖店Shake Shack、運動用品大廠Nike都是Newlight的客戶。

「如果你真的想對環境產生巨大影響,你必須關注性能、關注價格、關注規模化的能力」Newlight執行長赫瑞瑪(Mark Herrema)表示,「否則就只是個『好主意』,卻難以實現。」

蕈類做成減震材料與防彈衣

除了海藻與甲烷,包括甘蔗、洋蔥皮、竹子、馬鈴薯,乃至大麻,都有研究機構嘗試做成塑膠替代品,最新發表在《科學進展》(Science Advances)上的研究,則是把木蹄層孔菌(Fomes fomentarius),視為取代塑膠的明日之星。

木蹄層孔菌普遍存在於北半球,主要寄生在樺樹與腐爛枯木上,因為堅韌耐燒,自古遊牧民族就把它當火種來用。芬蘭科技研究院(VTT Technical Research Centre)卻發現超越火種的可能性。

最新發表在《科學進展》(Science Advances)上的研究,則是把木蹄層孔菌(Fomes fomentarius),視為取代塑膠的明日之星。 圖片來源:Wikipedia
最新發表在《科學進展》(Science Advances)上的研究,則是把木蹄層孔菌(Fomes fomentarius),視為取代塑膠的明日之星。 圖片來源:Wikipedia

木蹄層孔菌的特別之處在於有三層結構,每層都有不同的特性及用途。研究的共同作者、芬蘭科技研究院資深科學家穆罕默迪(Pezhman Mohammadi)表示,木蹄層孔菌外殼堅固,可以用來製造擋風玻璃的抗衝擊塗層,或是美式足球頭盔等運動裝備的減震材料;中間層柔軟,觸感良好,可以做成仿皮革製品;第三層則有著類似木材的結構。

「木蹄層孔菌有望成為一種堅固、輕盈且永續的高性能材料,」穆罕默迪表示,從隔熱隔音材料、飛機外殼、耳機零件到防彈衣,都是木蹄層孔菌可以取代傳統塑膠的方向。但他也不諱言,就如任何一項剛起步的技術一樣,木蹄層孔菌的潛力還要數年的研發才能完全實現。


參考資料:

Marketplace.org (2023年2月13日),Seaweed and onion skins: British companies look to natural products to replace plastic

Forbes(2023年3月24日),Winners Of The Tom Ford Plastic Innovation Prize Are All Using Seaweed

CNN(2019年4月27日),Seaweed pouches will replace thousands of plastic bottles at the London marathon

Fastcompany(2022年3月23日),This company is capturing methane—then using it to make forks and straws

CNN(2020年10月19日),This company thinks its plastic alternative can help solve climate change

Barron's(2021年1月28日),Good Company: Restore Foodware’s Plan to Harness Methane to Replace Plastic

CNN(2023年2月22日),An organism used as fire starter for centuries could replace some plastics, study finds

The Verge(2023年2月23日),Meet the mushroom that could one day replace plastic

notpla

newlight.com


本文授權轉載自《低碳生活部落格》,內容由台達電子文教基金會及台灣環境資訊協會共同企劃。(原文標題:人選之人新塑命:生物可分解塑膠新未來在海藻?


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