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研究證實雙酚 A (BPA) 的風險

國科會 國際合作簡訊網
・2012/02/03 ・895字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 528 ・七年級

法國國會日前通過,自2013年起,禁止在三歲以下幼童的食品中添加雙酚 A(BPA),自2014年1月1日起則全面禁止在食品中添加雙酚 A。同時,一項刊登在《肝臟病學(Hepatology)》上的研究證實此一污染物的危險,此物料尤其出現在塑膠水桶、罐頭和金屬易開罐內部的清漆中。

來自土魯斯國家農業研究院(INRA)的食品毒物學實驗室團隊,連續四週在老鼠的日常食物中加入不同劑量的BPA。研究員Pascal Martin表示,他們觀察到與脂類合成有關的基因表達會受到BPA的影響,造成囓齒類動物肝臟中的脂肪存量提高。

值得注意的是,低劑量造成的影響比高劑量還要嚴重。國際衛生機構對BPA的定義是每公斤體重「每日允許的攝取量」為50毫克,低於此劑量則不會有危險。

然而,若老鼠每日攝取該准許劑量的BPA,似乎會讓肝臟內的脂肪囤積多出50%。劑量增加10倍,獲得的結果相同。相反的,當濃度高於100倍時,卻沒有觀察到任何影響。研究人員強調,「劑量決定毒性」的傳統毒理學教條遭受質疑。科學家並沒有解釋這個自相矛盾的結果。不過Pascal Martin表示,「我們觀察到胰島素也有同樣的現象,和高劑量的污染物相較之下,低劑量的污染物反而會造成血中胰島素的濃度增加」。

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國家農業研究院進一步指出,脂肪堆積在肝臟裡(脂肪變性)「並不是重大病變,不過它代表其他代謝與組織出現變異的風險提高,會導致更嚴重的病變,例如非酒精性脂肪變性肝炎(NASH)或第二型糖尿病」。

令人驚訝與不安
同樣令人驚訝與不安的是,這些研究支持日前國家食品環境暨工作衛生安全局(Anses)提出的報告,該份報告證實,BPA「即使劑量很少」,也會對動物造成影響,對人類則可能有影響。

BPA被懷疑會干擾內分泌腺、對生殖系統造成傷害,因此也會影響到生物的能量代謝。Pascal Martin強調,「我們的研究顯示,這個分子對肝臟的脂肪與糖類代謝功能有重大影響」。

國家農業研究院的毒理學家認為,這項研究與其他近期的研究一樣,顯示BPA可能會刺激胰腺分泌胰島素,促進脂肪組織的發展,讓研究員可以「更完整評估人類與動物暴露其中的風險」。

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資料來源:法國世界報 (Le Monde)

轉載自國科會國際合作簡訊網

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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是誰發現了橡膠?被遺忘的工程師弗雷諾——《植物遷徙的非凡冒險》
時報出版_96
・2023/09/02 ・1716字 ・閱讀時間約 3 分鐘

橡膠對現代人的重要性

如果沒了這種物質,世界會是什麼樣子?試想沒有輪胎的汽車、沒有奶嘴的奶瓶、沒有腳蹼和潛水服的潛水器材、沒有橡皮擦的鉛筆、沒有黃色小鴨的童年⋯⋯

如果沒了這種物質,我們可能就會度過一個沒有黃色小鴨的童年。圖/wikipedia

這種質地特殊的材質便是橡膠。橡膠來自原生於亞馬遜叢林、名為「巴西橡膠樹」的樹木(Hevea brasiliensis,命名來源就是因為這種植物生長於巴西)。

不過,歐洲人首次注意到的橡膠樹其實是圭亞那橡膠樹(Hevea guianensis)。樹如其名,這種橡膠樹生長於圭亞那

在歐洲人「發現」橡膠樹的時代(印第安人當然很早就認識了這種植物),圭亞那是個鮮為人知的蠻荒之地,沒有火箭發射場也沒有淘金客。

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當時也不流行生態旅遊、T 潘趣酒(ti-punch,一種蘭姆酒的調酒)或卡宴辣椒。當時的人也從未想到,這種看似平凡的熱帶樹木即將引發高潮迭起的植物和經濟熱潮⋯⋯偶爾還有些悲壯

這種看似平凡的熱帶樹木即將引發高潮迭起的植物和經濟熱潮圖/wikipedia

有位巧手的工程師正在尋找會哭泣的樹木

第一位對橡膠產生興趣的人,是胥修德里領主、加陶迪耶的弗朗索瓦.弗雷諾(François Fresneau de la Gataudière, 1703–1770),他在 1703 年生於牡蠣的原鄉、法國西南部的馬雷訥。他的全名看起來充滿上流社會的氣息,我們在這本書中稱呼他為弗雷諾就好。

弗雷諾本人似乎遭到歷史遺忘,但他的發現和成就改變了世界。就如同法國歌曲〈塑膠超讚〉的歌詞:「塑膠超讚,橡膠超柔軟」!今日的人類已經可以羅列出超過 25,000 種不同的橡膠用途。

路易十五的海軍大臣莫爾帕伯爵菲利波(Jean-Frédéric Phélypeaux de Maurepas, 1701–1781)任命弗雷諾為圭亞那首府開雲的皇家工程師。弗雷諾當年29歲,而且熱情滿滿。

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弗朗索瓦.弗雷諾。圖/wikipedia

弗雷諾的第一份工作便是研究新堡壘如何搭建。他也需要採收植物,以便充實皇家花園。他對當時圭亞那的可可園十分感興趣。工程師弗雷諾的得意作品中,最令他得意的發明作品是⋯⋯蟻巢毀滅器!果真是自由奔放的年輕人。

發明蟻巢毀滅器的天才:弗雷諾

當時,可可園遭受紅螞蟻入侵,而充滿創意與膽識、彷彿十八世紀馬蓋先(譯註 美國冒險影集《百戰天龍》主角)一般的弗雷諾便發明了可以將硫磺吹進蟻巢的機器。

螞蟻因此蒙受苦難。他持續搭建非常實用的引擎:將溝渠斜坡上的泥土提起並移走的起重機、磨碎木薯或小米的手磨機、從木薯根部榨出水分的壓縮機。他還策畫了奧亞波克河新哨所的防禦工事。

弗雷諾被自己的成功沖昏了頭,希望加官晉祿,要求升任上尉。當時的圭亞那監察專員也認為弗雷諾「熱情澎湃,宛如英雄」。

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然而,他卻受到其他殖民地老長官和開雲教士社群的忌妒,升官之路受阻。於是,弗雷諾前往鄉間,僱用 八名「黑人」(請記得,當時的法國人仍使用「黑人」、「野蠻人」、「生番」等稱謂來稱呼和殖民者長相不相似的族群⋯⋯),並種植甘蔗、木藍等植物。

他也持續發展自己的防禦工事專長,發明了一種可以用來製磚的泥沙混和物。真是位天賦異稟的工程師啊!

——本文摘自《植物遷徙的非凡冒險》,2023 年 6 月,時報出版,未經同意請勿轉載。

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為什麼要禁用生物可分解塑膠?受法規與民眾影響的循環經濟難題——《科學月刊》
科學月刊_96
・2023/05/14 ・4050字 ・閱讀時間約 8 分鐘

  • 作者/王潔、許惠晴
  • 作者簡介
    • 王潔/麻省理工學院材料工程學系博士,任教於清華大學化工系,研究領域為生物可降解高分子的開發與應用。
    • 許惠晴/清華大學化工碩士班畢業,現為塑膠生物分解相關領域研究助理。
  • Take Home Message
    • 聚乳酸(PLA)為生物可分解塑膠,在高溫與高濕度的堆肥環境下 PLA 能被微生物分解並轉換成二氧化碳。
    • 目前臺灣並未將 PLA 的回收和堆肥機制立法,即使業者能回收、製作堆肥,也不能合法販售,無法使金錢流與物質流一同循環。
    • PLA 屬於塑膠回收分類的第七類,但臺灣民眾認識不足、政策與回收物末端處理也未做好準備,因此自今(2023)年8月起將禁用 PLA 免洗餐具。

在日常生活中購買商品時,常會看到商品標榜使用生物可分解塑膠(biodegradable plastics)作為盛裝容器,而聚乳酸(polylactide,PLA)則是許多人耳熟能詳的種類之一。自臺灣 2002 年實施限塑政策以來,PLA 逐漸被業者所採用,但在今(2023)年8月卻又將被政府修法禁用。

為什麼 PLA 過去能在塑膠市場中嶄露頭角?如今又為何被禁用?

來自可再生資源的PLA

雖然 PLA 的耐受溫度受限在 50℃ 以下,但它的外觀或材料強度,與日常可見的傳統塑膠如聚乙烯對苯二甲酸酯(polyethylene terephthalate,PET)聚丙烯(polypropylene,PP)等十分相近。如果我們在生活中特別留意,可以發現生鮮托盤、雞蛋盒、冷飲杯、餐具等都可能是 PLA 製品。因此在拋棄時需要特別注意,將它與傳統塑膠區分開來,歸在塑膠回收分類的第七類(即其他類)。相較於傳統塑膠,PLA 除了號稱生物可分解之外,原料與製程也與傳統塑膠大有不同——PLA 的原料來自植物澱粉,例如玉米、馬鈴薯等,也就是所謂的生物基(biobased)

澱粉經加熱或酵素分解成葡萄糖後,再藉由特定菌種的糖解(glycolysis)發酵(fermentation)作用,成為聚合前的乳酸(lactic acid)單體,隨後再經由一連串加熱、脫水、聚合成為最終的高分子成品—— PLA。由於 PLA 的原料來自於可再生的植物資源,並非不可再生的石油,且植物在種植過程會吸收大氣中的二氧化碳,也能對溫室氣體的減量做出貢獻。因此在世界各國強調減碳的趨勢之下,PLA 確實是十分優秀的替代物。

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可堆肥塑膠的生物分解過程

既然被稱為生物可分解塑膠,PLA 究竟如何被生物分解呢?PLA 屬於聚酯類(polyester),聚酯中的酯鍵較能被環境中的水分生物水解酵素分解,可說是生物可分解塑膠類別裡的大宗。此外,在學術期刊中也能找到 PLA 藉由生物酵素、菌種或堆肥分解的資料。

不過在現實生活裡,處於「生物分解」過程中的塑膠會是什麼模樣呢?若以歐洲的可堆肥塑膠認證標準(EN 13432)為例,通過重金屬檢測的塑膠材料在「控制環境條件的堆肥」中存放三個月後,必須有90% 崩解成小於兩毫米(mm)的碎塊;塑膠中 90% 的有機質在六個月內能被轉換成二氧化碳;最後則是將此堆肥用於生物毒性測試,確認植物是否能於其中生長良好。

筆者團隊參考生物分解性試驗(ISO 14855-1 / ASTM D5338)的國際標準,透過控制環境條件的小型堆肥,實證 PLA 塑膠片的生物分解性(圖一)。在實驗中僅使用一般市售腐植質培養土作為資材,其中的菌類活躍程度應不如發酵中的堆肥,但依然能在兩個月內看見塑膠片碎裂、消失(圖二)。此外,含有PLA 塑膠片的堆肥相較於無添加 PLA 的堆肥,也被偵測到有較多的二氧化碳產出,透過計算可得出約有60% 的 PLA 已被轉換成二氧化碳。然而,這些堆肥的「控制環境條件」特殊,溫度除了必須設定在50℃ 以上之外,還需要維持在高濕度。

圖一|PLA的生物可分解性實驗。國際間認證的生物可分解塑膠標準,通常以由塑膠材料轉換成二氧化碳的程度計算生物分解率。經多次測試後(PLA 1、PLA 2、PLA 3)可發現 PLA 在高溫高濕的實驗室堆肥中,呈現與天然纖維素一樣的生物可分解性。(資料來源:王潔實驗室)
圖二|將 PLA 剪裁成方形碎片並放置於實驗室的小型堆肥中測試,在 20 天後可看見 PLA 逐漸碎化並消失。(王潔實驗室提供)

PLA 堆肥實況與臺灣現況

如果在實驗室外、變動因素較多的環境下,PLA 塑膠也能如此順利地被分解嗎?對於這點,臺灣其實已有業者實做出 PLA 塑膠袋的回收與大型堆肥(圖三),並將熟成後的肥料實際用在自家農園中。然而這些堆肥其實也不僅是混合植物資材、動物糞便等有機質及 PLA 而已,堆肥中的各個資材種類需有特殊配比,才能讓堆肥在發酵至腐熟的過程中可以發熱至一定的高溫。此外,溫控設備需要將堆肥的溫度穩定控制在 60℃;還需要定期灑水與自動曝氣,幫助維持堆肥中微生物的生存條件。雖然號稱為生物可分解塑膠,但要讓 PLA 回歸大自然似乎不是件輕而易舉的事。

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圖三|PLA 即使進入堆肥系統,仍需嚴謹的環境條件控制才得以被分解。(a)PLA的戶外一般農業堆肥,可能因堆肥中心溫度不足或不持久導致塑膠在堆肥六個月後仍維持原形無法被分解;(b)福業國際股份有限公司示範性實作的大型PLA堆肥。在嚴謹控制溫濕度的環境下,一個月即可明顯看見PLA塑膠袋被分解為絲狀,三個月後PLA塑膠袋於堆肥中已完全不可見。(許惠晴提供;福業國際股份有限公司營運管理課提供)

透過堆肥的方式使生物分解後繼續作為農用肥料,或是回收再製成二次塑膠,其實都是讓 PLA 留在物質循環裡的方式,也切中了近年來許多單位提倡的「循環經濟」(circular economy)以現今的堆肥技術而言,PLA 堆肥已能夠穩定熟成並有所產出,在塑膠回收再製方面也有一定程度的技術,因此「效益」便是選擇做與不做的關鍵。

至今為止,臺灣對於制定可堆肥塑膠的相關政策仍未臻完善,並未立法建立回收機制讓 PLA 廢棄物能進入堆肥中。即使業者自行將塑膠獨立回收進行後續的堆肥處理,完成後的肥料也不能合法販售,無法形成完整的金錢流與物質流一同循環。

最後,PLA 在臺灣的普及度相較於傳統塑膠來說本來就不高,回收率又十分低迷:根據 2021 年環保署回收基管會的統計數據,PLA 在臺灣的回收率僅有5~6%。除了市場流通量小,再加上因為制度與民眾教育不足所導致的低回收率,使得 PLA 廢棄物的處理缺乏效益。沒有經濟誘因,何來循環?

歐盟政策推動塑膠永續的做法

歐洲對於塑膠永續的推動,在國際上可說是領先的角色。歐盟(European Union,EU)更是持續支持生物可分解塑膠可堆肥塑膠的發展,並在去(2022)年11月底提出了《生物基、生物可分解與可堆肥塑膠政策框架》(EU policy framework on biobased, biodegradable and compostable plastics,聲明生物基生物可分解可堆肥塑膠在汙染議題中的目標、應用價值及適當的使用方式,進而引導往後的立法,以及永續的塑膠市場。

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首先,以 PLA 的材料本質來說,它的原料來自於玉米、馬鈴薯等植物,雖然能夠減少消耗石油資源,但仍應當兼顧生態多樣性、土地與水源利用。畢竟種植經濟作物的同時,勢必得開發自然土地、占用部分水源,甚至不可避免地需要使用化學肥料或農藥,進而危害到原始生態系。另外,為了生產塑膠影響到糧食供應也可能是個隱憂,若能優先使用回收塑膠、有機廢棄物或副產物作為塑膠原料,將能夠降低為了生產 PLA 對生態系與糧食的影響。

歐盟的政策框架對於「生物可分解」塑膠的性質,則認為「廢棄物管理不周」的問題不應該以生物可分解塑膠作為解方。生物可分解塑膠常被應用在消耗快、難以資源循環、生命週期短的產品上,雖然容易被丟棄但仍有它的特定分解環境與分解時間需求。像是需要在高溫、高濕環境才能分解的 PLA 就是很貼切的實例,它需要搭配消費者正確的認知、使用與回收習慣,才不會和傳統塑膠一樣累積在環境中造成汙染。

總結來說,歐盟對於生物基、生物可分解與可堆肥塑膠的運用,希望以減量、再利用及回收,也就是「3R」(reduce、reuse、recycle)為優先原則,並達成資源循環、資源利用效率、氣候中和、零汙染、生態多樣性維持等永續目標。

PLA 的未來

雖然本意是為改善傳統塑膠汙染問題並因應限塑政策,但臺灣卻在立法、回收機制、廢棄物後端處理,以及民眾教育均尚未準備好的情況下就讓 PLA 進入市場。傳統塑膠回收分類中的六大類已經夠讓人眼花撩亂,再多一項 PLA 加入第七類,更會增加人們拋棄塑膠時的困擾。

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也由於民眾尚未建立完整的回收概念、後端堆肥處理機制也未完善,導致 PLA 被使用後的去處如同沒被回收的傳統塑膠般,變成了垃圾;即使 PLA 被正確回收,也沒有廠商能二次使用或再製成堆肥。這兩項原因最終都可能讓 PLA 進入到焚化爐、掩埋場或流向大自然。

還有一種情形是民眾落實了塑膠回收,但卻將 PLA 與傳統塑膠歸在同一類,使 PLA 混入傳統塑膠的再製過程,影響了它二次塑膠的性質。美國知名速食業者在臺灣也曾以含有開口的 PLA 杯蓋取代傳統塑膠吸管的使用、冷飲杯與沙拉碗同樣使用 PLA 材質,但也因為察覺到消費者回收上的不便,以及質疑 PLA 的最終流向,令他們在 2020 年停用了 PLA 材質包裝。臺灣也終於要修法,即將於今年8月禁止使用生物可分解塑膠免洗餐具。

面對塑膠汙染議題,其實從來就不只是「塑膠材質是否為環境友善」單方面的責任。PLA 在來源以及生物可分解方面確實相較於傳統塑膠有它的優勢,但卻也需要使用者正確的觀念配合及政策支持才能完整達到環保的目的。最後,「塑膠減量與再利用」也是緩解塑膠汙染重要的一環。透過綠色塑膠材質與減量雙管齊下,才能讓塑膠發展平衡地邁向永續。

  • 〈本文選自《科學月刊》2023 年 5 月號〉
  • 科學月刊/在一個資訊不值錢的時代中,試圖緊握那知識餘溫外,也不忘科學事實和自由價值至上的科普雜誌。
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