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生活中到處都是塑膠製品?幾個降低暴露塑化劑的注意事項

行政院環境保護署毒物及化學物質局_96
・2019/11/07 ・2486字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 520 ・七年級

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本文由行政院環境保護署毒物及化學物質局之推動化學物質綠色生活知識教育平臺計畫企劃,泛科學執行

  • 文/文詠萱

我們的生活中到處充滿著塑膠材料:買菜裝菜的塑膠袋、手搖飲料的塑膠杯、晚餐炒飯的便當紙盒。除了一次性的塑膠容器,還有身上穿的、使用的東西,塑膠製品佔有很大的比例。而除了一次性塑膠用品的廢棄問題,生活中的塑膠往往也與「塑化劑」有著難以分割的關係。

自 2011 年,塑化劑風波席捲全臺,從益生菌,到果汁、手搖飲料、藥品等,越來越多食品被驗出塑化劑,一時之間,在電視、網路新聞中與食安問題相關的報導,時不時會聽到「塑化劑」這個名詞。

塑化劑究竟是什麼?我們的生活中可以有效避開它的危害嗎?

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從容器、食品到藥品都能發現塑化劑的蹤跡,我們該如何避開它的危害?圖/Pixbay

塑化劑是什麼?在塑膠中有什麼作用?

塑膠材料是源自於石化工業的高分子聚合物,塑膠材料中加入少量塑化劑可以增加塑膠品的柔軟度,並且加強韌性。建築材料、家具、衣服、食物包裝及醫藥產品等許多我們生活中的材料都有使用到塑化劑。

塑化劑的種類達上百種,其中鄰苯二甲酸酯類化合物中的鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)是最廣泛被使用的塑化劑。鄰苯二甲酸酯類在水中溶解度很小,但易溶於多數有機溶劑中,在日常及工業上被廣泛使用於聚氯乙烯(Polyvinylchloride,以下簡稱 PVC)、聚丙烯(Polypropylene,以下簡稱 PP)、聚乙烯(Polyethylene,以下簡稱:PE)、聚苯乙烯(Polystyrene,以下簡稱 PS)的生產。

舉例來說,PVC 的材質相當堅硬,就是我們常見硬式水管的材料,但只要加入塑化劑,就能將其製成柔軟、易伸縮的材質,如在市面上常見食物用的保鮮膜,絕大部分為有添加塑化劑的 PVC 材質。

除了保鮮膜外,我們生活中最常接觸到塑化劑的來源可說是一系列的美粧用品,指甲油、化粧品、洗髮精、沐浴乳中,也常使用鄰苯二甲酸酯類作為定香劑。除了可以讓商品保持香料氣味外,也讓指甲油擦起來看起來更光滑。

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但是,由於鄰苯二甲酸酯類結構和雌激素相似,進入人體和動物體內可能會有類似雌激素的作用,干擾人體內分泌。因此被認為對於生殖系統有相當風險,除了性早熟、精蟲減少等影響外,也會對孕婦胎兒有一定的風險。

塑化劑的主要功用是提高塑膠材料的柔軟度和韌性。圖/wikipedia

增加食物包裝中塑化劑擴散的因素有哪些?

除了前述的美粧用品,多數人最擔心莫過於食物包裝中的塑化劑了。的確,如果食物包裝的接觸面為含有塑化劑的塑膠(如塑膠袋、保鮮膜,塑膠杯等),雖然一般的含量非常少,塑化劑仍可能經由擴散作用釋放到食物中。

主要原因在於,塑膠與塑化劑並非是用化學鍵連結,而是以混合的狀態存在。影響塑化劑轉移含量的因素包含了溫度、食物與包裝材料接觸面積、包裝材料屬性、以及食物本身屬於哪種組成。

液體類的食物與包材的接觸面積最大,轉移效果較固體容易產生。而食物中如果含有油脂或酒精,也會加速塑化劑滲出。在化學反應中,溫度和反應速度大多呈正相關,塑化劑的擴散作用也會此而加快。

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這也是為什麼通常不建議以塑膠材料盛裝剛炸好的食物或是熱湯。一方面食物接觸面的溫度較高;二方面食物中的油脂也會增加溶出塑化劑的風險。

因為油脂和高溫容易讓塑膠中的塑化劑溶出,因此不建議用塑膠材料盛裝剛炸好的食物或熱湯。圖/Pixabay

使用塑膠製品的注意事項,如何減少塑化劑的暴露風險?

要減少塑化劑的暴露,最直接的方式就是注意自己平常使用的產品,避免使用塑膠材質容器,可選用玻璃、不鏽鋼、陶瓷。並在飲食前養成洗手的習慣,以免食入環境中的塑化劑。

若是一定得使用塑膠包裝,盛裝食物的塑膠製品需慎選,當包裝上標註為 PVC 時,成分較易含有塑化劑,購買時需多加注意,特別是在選擇購買兒童用品時。有高溫加熱的需求時,避免使用 PVC 材質的保鮮膜、包裝一同微波或加熱。若有使用保鮮膜加熱的需求,則儘量選用 PE 保鮮膜。與食物塑膠包裝接觸的時間也要注意,有許多外帶食物多用塑膠袋盛裝,應避免讓食物長時間接觸、浸入塑膠。

除了食物之外,先前提到化粧品、香水等日常用品中的定香劑,也要注意使用。上粧後須澈底卸粧,香味太重的洗髮精、沐浴乳、香皂、洗衣劑等儘量減少使用。另外,許多人會使用巧拼鋪地板,巧拼材若為 PVC 或 PS,含有塑化劑可能性較高,使用上可以鋪上地毯、在觸摸後洗手降低接觸的風險。

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塑化劑有優點也有缺點,它讓便宜的塑膠成為我們更隨心所欲的材料,人類生活更便利。但是已經有許多實驗、研究指出暴露在一定濃度的塑化劑對人體有一定的影響。多加注意食品安全,減少塑膠使用,才能讓自己減少暴露在塑化劑的危機之中。

參考資料

  1. 李允誠,用塑膠容器會吃到塑化劑?都是擴散作用搞的鬼! ──「Pansci Talk:餐具都會釋放間接添加物?」,泛科學。
  2. 如何避免塑化劑的暴露– 馬偕紀念醫院
  3. 維基百科,塑化劑
  4. 馬嘉駿,都是塑膠惹的禍?到底什麼是塑化劑?──「Pansci Talk:都是塑膠惹的禍?」,泛科學。
  5. 高瞻自然科學科學教育平台:塑化劑 ─ 鄰苯二甲酸酯類
  6. 真有那麼毒?!正確認識塑化劑
  7. 塑化劑對生殖系統的影響
  8. 風傳媒:別讓小孩睡在巧拼上!遠離「塑化劑」的毒,作這7件事就對了
  9. 黃柏菁、陳重羽、郭育良、李俊璋;鄰苯二甲酸酯國人暴露及其健康效應台灣醫學 2010 年 14 卷 2 期

本文由行政院環境保護署毒物及化學物質局之推動化學物質綠色生活知識教育平臺計畫企劃,泛科學執行

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行政院環境保護署毒物及化學物質局_96
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行政院環境保護署毒物及化學物質局,落實毒物及化學物質之源頭管理及勾稽查核,從源頭預防管控食安風險,追蹤有害化學物質,維護國民健康。 網站:https://www.tcsb.gov.tw/

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把握 2050 淨零轉型契機!了解「產品碳足跡」提升企業 ESG 績效
宜特科技_96
・2024/10/06 ・5540字 ・閱讀時間約 11 分鐘

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圖/宜特科技

邁向 2050 淨零轉型,當企業在面對客戶價值鏈要求時,導入 ESG 早已成為提升營運績效的重要指標。而「產品碳足跡」是企業在品質、價格、規格之外,貼近客戶價值鏈、爭取國際品牌廠青睞的重要關鍵。透過本文一起深入探討,如何有效率地開展產品碳足跡計算與報告領域。

本文轉載自宜特小學堂〈把握淨零轉型契機 用產品碳足跡提升 ESG 績效〉,如果您對半導體產業新知有興趣,歡迎按下右邊的追蹤,就不會錯過宜特科技的最新文章!

全球氣候變遷早已成為國際間重要環境議題,目前不同國家和地區具有針對碳足跡的要求和指南,例如:法國的 ADEME(環境和能源管理署)指南和日本的碳足跡計劃;而國際大廠(包含 Microsoft 及 Bosh 等車電大廠等)也積極推動供應商碳足跡管理,以降低整體供應鏈的碳排放,致力於實現其永續發展目標(Sustainable Development Goals,簡稱 SDGs)。臺灣也針對「2050 淨零轉型」提出四大策略及兩大基礎。

臺灣 2050 淨零排放路徑及策略總說明。圖/國家發展委員會

企業導入產品碳足跡可以幫助其成為客戶 ESG(Environmental, Social, and Governance)發展策略中重要合作夥伴,促進長期合作關係。然而,在企業開始進行碳足跡計算時,常常會面臨邊界設定、數據收集與量化等方面的各種問題,不知道該從何下手導致進展受阻。

宜特科技已有為數百家企業提供輔導服務的豐富經驗,成功協助客戶獲得多項增值認證,順利進入國際產業供應鏈。在本文中,我們將分享透過實例經驗,並深入探討如何有效率地開展產品碳足跡計算與報告領域,滿足客戶在 ESG 需求,從而幫助企業在國際供應鏈中保持競爭優勢!

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產品碳足跡-基於生命周期評估(Life Cycle Assessment,簡稱 LCA)

碳足跡是一種特定的環境指標,用於量化某個活動、產品或服務在生命周期內,直接和間接產生的溫室氣體排放量,通常會以二氧化碳當量(CO2e)來表示。而產品碳足跡是基於 ISO 14040  和 14044 所定義之系統化的方法,針對整個生命周期中對暖化的影響加以評估,這其中包括從原材料的獲取、製造、使用到最終處置的各個階段排碳量。

( 一 ) ISO 14040:生命周期評估原則與框架(Life Cycle Assessment-Principles and Framework)提供了 LCA 的總體框架和原則,涵蓋了 LCA 的基本概念、應用範圍和限制,以及進行 LCA 的基本步驟和程序。

ISO 14040 產品生命周期評估原則與框架。圖/宜特科技

( 二 ) ISO 14044:生命周期評估需求與準則(Life Cycle Assessment-Requirements and Guidelines)描述了 LCA 各階段的技術要求,包括數據收集、數據品質、影響評估方法和解釋結果的方法。ISO 14044 對 LCI(Life Cycle Inventory,生命周期清單) 的實施提供了全面指導和技術要求,LCI 作為 LCA 的一個關鍵階段,在 ISO 14044  的框架下進行,可以確保其數據的品質和結果的可靠性。常見 LCI 如下:

ISO 14044 下常見的 LCI(生命周期清單)。圖/宜特科技

綜合上述 LCA 提供了一個全面的環境影響評估,可以幫助企業和決策者了解各種環境影響並進行綜合決策;LCA 涵蓋了多種環境影響指標(如暖化效應、臭氧層破壞、資源消耗、酸化效應、生態毒性等),而碳足跡是則聚焦於暖化效應。

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產品碳足跡系統邊界設定:

設定產品碳足跡盤查範疇(Boundary)是準確量化碳足跡的關鍵步驟。此過程包括確定哪些生命週期相應階段、活動和排放源應被納入碳足跡計算,並據此推動相關減排措施。基於生命週期的產品碳足跡,通常會涵蓋以下幾個主要階段:

  1. 原材料獲取:從自然資源中提取和加工原材料。
  2. 生產:製造和裝配產品的過程。
  3. 運輸和配銷:產品從生產地運輸到消費地的過程。
  4. 使用:產品在其使用壽命期間的階段。
  5. 最終處理階段:產品使用壽命結束後的處理,包括回收、再利用或廢棄處置。

完成生命週期設定後,需要進一步定義產品系統的邊界,包括哪些過程和活動應該納入盤查範疇。例如對於包材,應涵蓋包材的生產、製程中的能源消耗以及廢棄包裝的處理等完整階段,以供後續執行數據分配,如下圖所示:

生命週期之產品碳足跡主要階段。圖/宜特科技

若屬於 B2C 產品將涵蓋上述完整五個階段,而 B2B 產品則只包含上述前兩階段;下圖是 B2C 產品碳足跡的案例。

B2C 產品碳足跡案例。圖/工研院

量化產品碳足跡:依據 ISO14067 產品碳足跡來量化要求與指引

ISO 14067 提供了關於如何量化產品碳足跡的詳細指引,產品碳足跡計算基於「活動數據」與「排放係數」,下圖為相關案例。

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ISO 14067 產品碳足跡計算案例。圖/工研院

( 一 ) 如何蒐集活動數據

基於生命週期的不同階段,說明如下:

  1. 原材料階段

  • 原材料(包含輔材與包材)使用量:每種原材料的數量和重量。
  • 原材料製造過程的排放:包括從自然資源提取和加工過程中的溫室氣體排放。
  • 運輸數據:原材料從提取地點到加工廠的運輸距離和運輸方式(如貨運、海運等)。

  2. 生產階段

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  • 能源消耗:生產過程中使用的電力、燃料(如天然氣、汽柴油)等能源的消耗量。
  • 製程排放:生產過程中直接排放的溫室氣體(如化學反應產生的排放)。
  • 廢棄物管理:製造過程中產生的固體廢棄物、廢水和廢氣的處理過程中,涉及燃燒、分解等清理方式之處理量。

  3. 運輸和分銷階段

  • 運輸距離和方式:產品從生產地到消費地的運輸距離和運輸方式。
  • 運輸工具的能源消耗:運輸過程中運輸工具的燃料消耗量和類型。

  4. 使用階段

  • 使用過程中的能源消耗:產品在使用過程中消耗的能源(如家電使用的電力,車輛使用燃料等)。

  5. 最終處理階段

  • 廢棄物處理方式:產品生命終期(End of Life)不同處理方式(如焚燒、掩埋)對應之處理量。

( 二 ) 蒐集與應用排放係數

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藉由排放係數(Emission Factors,簡稱EF)可將活動數據(如能耗、材料使用等)轉換為溫室氣體排放量。ISO 14067 提供了量化產品碳足跡相關指引,幫助企業有效地收集和應用排放係數。以下是收集和使用排放係數的步驟和建議:

1.選擇排放係數來源

  • 官方資料庫:使用來自政府和國際組織的標準化排放係數,例如: United States Environmental Protection Agency(EPA)的排放係數資料庫、European Environment Agency(EEA)的排放係數、國際能源署(IEA)的能源數據以及台灣碳足跡資料庫。
  • 供應商提供的一手數據(Primary Data):來自供應商自行盤查的數據。
  • 第三方商業資料數據:市售第三方商業數據庫和工具,如 Ecoinvent(Simapro)和 GaBi。

2.評估和選擇排放係數

  • 地理相關性:確保排放係數與產品生產和使用的地理位置相關。例如,電力生產的排放係數在不同國家或地區可能差異很大。
  • 時間相關性:使用最新的排放係數數據,因為技術更新可能會影響排放量。

 3.應用排放係數

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  • 計算流程標準化:在計算產品碳足跡時,應建立標準化計算流程來應用排放係數,確保一致性和可比性。
  • 善用軟體工具:使用專門 LCA 軟體工具來管理和應用排放係數,如 SimaPro、GaBi 等。
  • 數據整合:將排放係數整合到產品碳足跡的計算公式中,與活動數據(如能源使用、材料消耗等)相結合,以計算總的溫室氣體排放量。

確保碳足跡量化數據品質

ISO 14067 對數據品質管理提出了明確的要求,以確保產品碳足跡量化準確性和可信度。以下是 ISO 14067 對數據品質管理的主要要求:

  1. 數據品質的評估指標
  • 代表性(Representativeness):數據應該反映真實的情況,包括地理範圍、時間範圍的相關性。
  • 一致性(Consistency):應使用一致的方法和假設來收集和處理數據,確保不同數據集之間的可比性。
  • 可靠性(Reliability):數據應該來自可信的來源,並經過適當的驗證。
  • 精確度(Accuracy):數據應該盡可能準確,減少誤差。
  • 完整性(Completeness):數據應該包含生命週期各階段重大排放,確保碳足跡計算的全面性。
  • 可追溯性(Traceability):數據來源和處理方法應該可追溯至原始單據,以便審查和驗證。

   2. 管控數據品質

  • 內部稽核:定期進行內部查核,評估數據品質,確保數據的準確性和可靠性。
  • 外部驗證:在必要時,進行外部驗證,確保數據和碳足跡計算結果的可信度。

   3. 執行數據敏感度分析

  • 碳足跡的敏感度分析是確保碳足跡計算結果的可靠性和準確性的重要步驟。敏感度分析有助於識別和理解不同參數對碳足跡數據的影響,從而幫助決策者進一步優化產品環境表現。
  • 執行方式為識別在碳足跡計算中使用的所有主要參數(能源消耗、材料用量、排放係數)等。選擇那些對結果有較大影響或存在較大不確定性的變量進行分析。
  • 執行方式為單因素分析(逐一改變每個變量,在保持其他變量不變的情況下,逐一調整每個變量的值,計算並記錄每次調整後的碳足跡結果)或多因素分析(同時改變多個變量,評估這些變量之間的交互作用及其對碳足跡結果的綜合影響)。
  • 根據敏感度分析結果,提出具體的改進方案,例如替換高碳排放材料、提高能源效率等。

 4. 持續改善和更新

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  • 持續改進:定期檢討和改進數據收集和處理流程,採用最新的技術和方法,提高數據品質。
  • 數據更新:根據最新的技術、方法和排放因子,定期更新數據,確保碳足跡計算的準確性。

ISO 14067 對數據品質管理的要求涵蓋了數據收集、評估、管控、改進的各個方面。通過遵循這些要求,企業可以確保其產品碳足跡計算的數據是準確、可靠和透明的,從而提高碳足跡報告的可信度和科學性。

碳足跡與產品環境宣告(Environmental Product Declaration):

產品碳足跡和產品環境宣告(Environmental Product Declaration,簡稱 EPD)是兩個相關但不同的概念,它們都提供產品的環境衝擊資訊,以幫助企業與消費者做出更可持續的選擇。

產品環境宣告是根據 ISO14025 國際標準所編制的技術文件,提供產品在生命周期內的環境影響資訊。EPD 基於生命周期評估(LCA)數據,可申請第三方認證。產品碳足跡通常是 EPD 中的一部分數據,尤其是在全球變暖潛勢(GWP)方面。EPD 包含了更廣泛的環境影響數據,而碳足跡專注於溫室氣體排放,相關範例如下:

產品環境宣告案例。圖/Fujitsu

運動飲料上針對碳足跡的標誌。圖/公視

產品碳足跡和產品環境宣告(EPD)兩者都是評估和傳達產品環境影響的重要工具。產品碳足跡專注於溫室氣體排放,而 EPD 則提供全面的環境影響資訊。兩者結合使用,可以幫助企業和消費者做出更可持續的選擇,推動環境保護和可持續發展。除了 ISO14067 外,溫室氣體議定書(GHG Protocol)也提供了計算產品碳足跡的詳細指導方針和方法。

自 2011 年起,宜特透過經濟部技術處科技專案「產品碳足跡與節能減碳資訊服務平台暨工具開發計畫」,積累輔導國內指標企業導入碳足跡的豐富經驗。我們認為,供應商碳排占比與減量機會,都是彰顯「產品環境績效」之關鍵,這正是導入碳足跡的重要目的之一。

因此供應商實地盤查至關重要,尤其針對排放貢獻占較大的本土供應商,宜特已定義出約 30 種盤查指標,企業可利用相關數據,偕同供應商建構減碳價值鏈。

我們輔導的客戶中包含全球知名代工龍頭廠、半導體設備製造廠、IC 設計廠商、光電業、電子元器件製造業、電子系統廠、傳產等國內上市櫃公司。在 ESG 輔導方面,亦有協助溫室氣體盤查、產品碳足跡、氣候相關財務揭露建議(TCFD)及 SBTi (科學基礎減量目標倡議,Science Based Targets Initiative)與 ISO 50001 能源管理與節能等相關輔導服務。

宜特科技可協助企業進行的 14 個輔導面向。圖/宜特科技

本文出自 宜特科技

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宜特科技_96
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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

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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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時報出版_96
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出版品包括文學、人文社科、商業、生活、科普、漫畫、趨勢、心理勵志等,活躍於書市中,累積出版品五千多種,獲得國內外專家讀者、各種獎項的肯定,打造出無數的暢銷傳奇及和重量級作者,在台灣引爆一波波的閱讀議題及風潮。

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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

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  • 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〉
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