海洋塑膠垃圾污染正日益成為一個嚴重的全球環境問題。自 1950 年以來，全球已生產了約 83 億噸塑料，其中約 63 億噸被視為廢棄物處理。值得注意的是，被沖入大海的廢棄塑膠容器所產生的海洋塑膠垃圾已經逐漸腐爛，碎裂成微塑膠。這個過程造成生態和海洋環境惡化，引起人們廣泛的關注。
「可生物降解塑膠」已被提出作為解決上述塑膠垃圾困境的潛在解決方案。
本文深入探討了可生物降解塑膠的技術、優點和缺點。
*資訊截至 2023 年 9 月準確。
什麼是可生物降解塑膠？
可生物降解塑膠是指使用後在特定條件下降解的塑膠。它們可以像一般塑膠產品一樣進行處理，但使用後，它們會透過自然環境中存在的微生物的作用在分子層面上降解，最終轉化為二氧化碳（CO2）和水（H2O）。
可生物降解塑膠的種類
根據原料和製造方法，可生物降解塑膠可分為三類。詳情概述如下。
●微生物生產：可生物降解塑膠是利用微生物製造的。
●天然萃取：來自植物、玉米、其他穀物、馬鈴薯和類似來源中的纖維素。
●化學合成：透過化學合成反應生產。
以下是根據上述分類的「可生物降解塑膠」中的物質範例。
表1：生物降解塑膠的代表性範例
（參考資料：日本國立環境研究所）
在代表性物質中，以下概述了四種備受關注的物質（表1中以黃色突出顯示）。
PHA（聚羥基脂肪酸酯）
聚羥基脂肪酸酯 (PHA) 是一種在各種微生物體內累積的儲存化合物。
PHA 是利用植物油和其他原料透過細菌發酵過程生產的。
使用後，PHA 在土壤和海水中迅速降解，轉化為水和二氧化碳。因此，PHA 有望取代源自化石燃料的塑膠。
鑑於PHA的脆性，人們開發了與單體共聚的聚酯來增強強度，作為硬質注塑產品和薄膜的原料。
PLA（聚乳酸）/PHA（聚羥基脂肪酸酯 ）
聚乳酸（PLA）是透過澱粉發酵獲得的L-乳酸的聚合反應合成的。
玉米澱粉通常被用作原料。此澱粉經過酵素水解和發酵產生L-乳酸，然後經過化學聚合形成聚乳酸。
PLA 雖然可生物降解，但在標準條件下分解緩慢，並在土壤或水中逐漸分解。然而，在堆肥設施中，它在大約六個月內幾乎完全分解。
由於其耐熱性和透明度較低，PLA 可用作冷凍食品、塑膠袋、農業薄膜和溫室薄膜的包裝材料。
PBS（聚丁二酸丁二醇酯）
聚丁二酸丁二醇酯 (PBS) 是一種具有類似聚乙烯的優異性能的聚合物化合物。
目前已開發出利用生物質材料製造該塑膠的技術，它作為一種有前途的可生物降解塑膠而備受關注。
它的應用包括農用地膜、垃圾袋和食品包裝材料。
PCL（聚己內酯）
聚己內酯（PCL）是一種由石油衍生原料合成並由細菌降解的可生物降解塑膠。
PCL 利用其低熔點和熱塑性特性，可用於農業地膜、堆肥袋以及油漆和纖維。
可生物降解塑膠的優點及應用
可生物降解塑膠能夠透過微生物的作用自然分解，最終分解成水和二氧化碳，帶來顯著的環境效益。這種分解在堆肥系統中尤其有效，這些塑膠有助於生產高品質的有機肥料，而不會對其品質產生負面影響。此外，可生物降解塑膠在焚燒時熱值較低，可防止焚化爐受損，並最大限度地減少大氣污染。這些特性使得可生物降解塑膠成為自然環境中使用的產品或回收困難的應用的理想選擇。
下表總結了可生物降解塑膠的適用領域和應用。
表2：生物分解塑膠的使用領域
資料來源：綠色日本（部分引用及資料重建）
可生物降解塑膠的擔憂和缺點
有限的降解條件
可生物降解塑膠在土壤、水或堆肥等環境中分解。換句話說，創造有利於微生物活動的環境對於塑膠有效分解至關重要。
分解時間長
可生物降解的塑膠農業地膜通常需要幾個月或更長時間才能分解，而可生物降解的塑膠垃圾袋則能更快分解成更小的碎片。
可生物降解塑膠的降解速度高度依賴微生物活動和周圍環境。
生產成本高
與傳統塑膠相比，可生物降解塑膠的生產成本通常更高。這是由於勞動密集的開發和生產過程。此外，與化石燃料（例如石油）相比，使用植物衍生原料會增加原料成本。
回收系統的潛在障礙
雖然可生物降解塑膠會自然降解，但將其重新用作再生樹脂的回收過程可能會變得具有挑戰性。
特別是，如果海洋可生物降解塑膠*在未來佔據主導地位，那麼重新利用它們可能會變得具有挑戰性，導致更大比例的塑膠被送往垃圾掩埋場或焚燒，這可能會影響回收系統。
*海洋生物降解塑膠：在海洋中透過微生物產生的酵素的作用而降解的塑膠。
其他問題（美國消費者投訴）
標有「可堆肥」的可生物降解塑膠零食包裝引發了消費者投訴。
這種「100%可堆肥包裝」因袋子起皺並在取出零食時發出很大的噪音而受到用戶的批評。最終，製造商推出了一種「更安靜」的可生物降解產品，解決了這個問題。
這些使用可生物降解塑膠的早期努力強調了「從消費者的角度主動預測和應對新挑戰」的重要性。
採取行動解決塑膠廢棄物環境問題
解決塑膠廢棄物的環境問題包括推廣可生物降解塑膠、生物質塑膠和單一材料的材料回收。其好處如下。
可生物降解塑膠具有在自然環境中分解並回歸土壤和海水的能力。相反，生物質塑膠利用植物等再生有機資源作為原料，減少了對石油等化石燃料的依賴。此外，「單一材料」的採用有利於材料的有效回收，有助於實現循環經濟。
以下是這三個舉措當前面臨的挑戰和策略的深入概述。
推廣可生物降解塑料
生物降解塑膠的廣泛應用面臨四大挑戰：
1.生物降解塑膠製造的技術問題
2.製成品評估和認證體系的建立
3.堆肥設施的開發
4.降低生產成本
目前，只有大約七種生物降解塑膠得到實際應用（參見表1），因此需要不斷開發與化石燃料基塑膠的功能和性能相匹配的新型塑膠。
建立評估生物降解性的試驗方法、確保安全性評估方法至關重要。但日本存在多項可生物降解塑膠標準和規範，值得關注。此外，消費者意識的缺乏導致可生物降解塑膠與普通塑膠混合後被不當處理。
在日本，日本生物塑膠協會（JBPA）成立於 1989 年，其目標是推進和商業化可生物降解塑膠技術。
日本塑膠協會制定了「綠色塑膠識別和標籤系統」來驗證其生物降解性和安全性。符合 JBPA 篩選標準的產品可以顯示「可生物降解塑膠」標誌。
日本工業標準（JIS）已製定了各種可生物降解塑膠測試方法的標準，而國際標準化組織（ISO）則負責監督國外的標準。
其他促進傳播的措施包括“擴大堆肥設施”和“透過規模經濟實現成本降低”，這些措施將成為未來改進的重點。
生物質塑膠的推廣
「生物質塑膠」指源自植物材料的塑膠。最初，它被歸類為碳中和，因為它利用植物衍生的材料（植物吸收二氧化碳和水來生長），因此不會導致大氣中二氧化碳濃度的增加。
為鼓勵生物質塑膠的應用，日本政府於2002年6月批准了《京都議定書》，並於同年宣布了「生物質日本戰略」。隨後，在2021年制定了《生物塑膠引入路線圖》，並積極推動生物塑膠製造商、使用者、零售服務提供者等實施此措施。
要推廣生物質塑膠的使用，需要解決以下四個問題：
1.與源自化石燃料（例如石油）的材料相比價格較高。
2.有些生物質塑膠不能生物降解。
3. 某些可生物降解的生物質塑料，被認為可以在地面上透過微生物降解，但在海洋中卻不易降解。
4.生質塑膠的原料是甘蔗、玉米等作物，生物塑膠增產將影響糧食作物的銷售量。
針對上述問題，未來需要有系統地提出解決方案。
透過單一材料促進材料回收利用
日本政府於2021年4月27日制定的《強化材料創新能力戰略》為實現循環經濟設定了以下目標：
1.到2035年，透過再利用和再循環，有效利用100%的廢舊塑料
2.到2030年，引進約200萬噸生物質塑膠舉措
為實現這些目標，具體如下：
●確立基於再利用和再循環的材料和產品設計技術（單一材料），並制定產品設計指南
●提高材料回收和化學回收技術的效率和複雜性，以實現與碳中和的兼容性
因此，“通過單一材料進行材料回收”符合政府政策。
DNP 為單一材料包裝做出貢獻
DNP 的單一材料技術
DNP 的單一材料技術有兩個主要特點。首先，材料設計易於回收，減輕回收負擔，並提高回收材料的品質。
其次，它們為產品包裝的內容提供了更好的保護。 DNP 的單一材料包裝材料利用專有的轉換技術來取代傳統的複合材料。
DNP單一材料包裝材料陣容
DNP 提供兩種類型的單一材料包裝材料：PE（聚乙烯）和 PP（聚丙烯）。根據預期用途，它們可用於袋子和管狀容器等產品。
內容來源: https://www.global.dnp/zh-CHT/
