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罗冬英

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关于PLA技术及生物可分解性的科普知识

March 21, 2019

当全球的消费者正关切环境的责任时,许多公司企业也藉由使用天然材料为基础的塑料用以替换以传统塑料做的牛奶瓶罐及餐具作为响应。100%源自于每年可再生的玉米资源;聚乳酸PLA,相对于传统石化体系之塑料材质,其提供更好的选择,特别是在于一次性使用的产品上。

 

PLA相对于传统塑料在无环境的危害下,其提供更优异之包装外观及成本上的竞争力。PLA不仅保留传统塑料的特质也对世界上最受限制及最有价质的石油物质来源尽了一份有助于保存的责任,同时也对后代保存了良好的环境。PLA塑料的原料来源是玉米,有关PLA是如何来制作及其加工特性简要说明如后。

 

对于商业等级塑料的制造,碳元素是被作为其高分子键的建构元素。传统程序是利用石油作为摄取碳的来源,简言之,石油会被破坏以形成多种不同的单体然后再重新结合为长化学键并具备不同功能及特性的塑料,但因石油为一有限资源的且为了开采更多的原油通常也伴随了更高的相关成本,故使用一可替代传统塑料的原料之时机已悄悄来到。

 

利用工业生物科技,玉米现在已可以取代石油作为用以制造一次性使用之塑料制品高分子的原料来源。利用发酵、蒸馏及聚合来摄取因利用光合作用之程序而自然产生之碳并将其转化成商业化的高分子,其中进行光合作用之来源物质就是玉米;玉米目前是生产过剩且每年可重复生长的植物。

 

第一座世界级的PLA工厂是位于美国Neb.的Blair,占地约16英亩,工厂包含两个主要生产操作线,一为聚乳酸(PLA)原料粒生产线,另一为乳酸生产线。利用这2个主要生产程序之设备可以制造出以玉米为基础原料的塑料,这些塑料现也已供应到亚洲、欧洲及北美等地。该工厂的PLA年生产产能为14万吨,相当于于每天需要约8,000斗的玉米原料来供应进行PLA的生产。

对于许多国家及公司而言,降低温室气体的排放是其所关心的主题。PLA因生产循环的特性,使得其可将温室气体(主要为CO2)保留于本身而不排放出至大气中,且其产品生命循环分析(LCA)也证明其制造所需耗用的能源是低于石化来源的塑料。相关数据如下。

l 可比传统的塑料减少约65%的能源耗用。

l 可比传统塑料少用约50%的石油。

l 大多数传统塑料会含有永久性生物累积的毒性物质(PBTs),PLA并不包含此,且生产过程也不会用这些物质。

 

塑料包材的重要特性及角色是将所包装之食物其质量、外观及新鲜表现出来。PLA除了对环境友善及其原料是天然的玉米外,PLA本身也存有一些天然特性而使得本身更具吸引力并提供了包装加工厂商及品牌商更多样化的选择。

 

下表是PLA的实际应用及特性作说明

 

项目 特性
表面粘着力 可轻易与墨水及粘胶结合
透水气能力 允许水气通过而降低冷凝
透明及光泽 动人的视觉外观
芳香气味阻绝性 食品可保留其香味
抗油性 对大部份食品用之油脂具优良抗油性
印刷性 可将动人图案印于其自然之表面
硬度 相同强度下,可比传统塑料用更薄的厚度
热封性 可快速低温密封

 

对于每天抛弃式塑料所导致的环境问题正在扩大,台湾政府也已着手进行限制一些源自于石油的抛弃式塑料制品的使用,如蛋殻、糕饼包装及生鲜托盘等。也因认同NatutreWorks品牌之PLA的功能是可用于作为这些产品的替代,台湾伟盟公司连同一些产品开发厂商一起导入了杯类、食品容器及餐具等产品,而为制造以天然材料作最基本原料的产品,伟盟更使用PLA的原料将其融化后再加工成型作成各种不同之包装应用并以Nature Green作为品牌代表。

 

PLA对抛弃式塑料制品的主要应用如下述:

硬质包装应用:PLA存有独特的透明性及光泽度及相对简易的加工性,使得其有能力被用于更多范围的消费应用,如杯子及食品容器。

膜类及标签应用:PLA适合并可应用于卷标、窗口膜、花卉包装及购物袋的材料配方。

一次性餐具:PLA可用于制造一次性产品如杯类、碗类、盘类及刀叉匙。如果需要,这些餐具制品可连同食物废弃物一起收集并运送至商业话之堆肥厂进行堆肥处理。

瓶子应用:PLA是非常适用于二段式之吹瓶加工(ISBM),这些瓶子是适用于冷充填及短期性的产品,如牛奶、水及新鲜果汁。

特殊卡片应用:礼物卡、电话卡、钥匙卡、信用卡及卖场会员卡片都可使用PLA制作,通常可作为替代PVC之材料。

 

环境因素及材料功能的结合而使得PLA应用于各式各样的其它包装更具理想化。

 

PLA本性的优点是从开始到结束都是天然的;以PLA制作的成品是可藉由堆肥而回归于地球,且有更多的弹性来使用于多种的废弃物处理系统,包含大部份区域式的抛弃方式。PLA多样的废弃处理选择性意味它在土地掩埋转换上伴演一重要角色。一些简要之事实包含了:

 

l PLA已成功使用于商业化之堆肥场

l PLA可利用NIR仪器将其从传统塑料中分类出,如PET及HDPE。

l 除了机械式回收及堆肥外,对于偏好使用焚化炉的废弃物处理系统,PLA也展现出受欢迎的特性且对厌氧性化学回收方式也是有潜力的。

l 如果是掩埋,PLA因较无活性,也不含有会析出而有害于土壤的毒性物质。

 

总之,PLA是一种负责的发明,它是有关于取用玉米核心进而制造成塑料而用于新鲜、卫生食品及饮料包装再进而提供给消费者的过程,它是经由我们每天生活使用的产品而使得世界变得不一样,它也是使得像台湾伟盟这类关注环保的公司及台湾和全球的消费者对于帮助保护地球未来的天然资源有了更佳的选择。

 

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