替代石油來源的生質材料產業(下) 

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替代石油來源的生質材料產業(下)

發佈日期:2018-11-01  |  資料來源: 工研院材料與化工研究所 陳建明、劉榮昌(https://ejournal.stpi.narl.org


PHA 與PHB 的發展現況:
PHA 與PHB 是近二十多年來迅速發展的高分子材料,可經由微生物(例如:真養產鹼桿菌、假單胞菌屬、重組大腸桿菌等)合成的一種細胞內聚酯,是天然的生質材料。由於PHA 與PHB 同時具有良好的生物相容性能、生物可降解性和塑膠的熱加工性能,可兼做為生物醫用材料和生物可降解包裝材料,成為近年來生質材料領域的研究熱點。PHA 與PHB 還具有非線性光學性、壓電性、氣體相隔性等高附加價值的性能。
天然或合成生質高分子材料往往有很高的水蒸氣穿透性,並不利於食品保鮮的應用。PHA與PHB則有良好的氣體阻隔性,而能應用在較長時間的食品保鮮包裝上。因為水汽的穿透是保鮮包裝中的重要指標,而PHA 與PHB 在這一點的性能完全可以和PET、PP 等產品匹敵。

此外,與其他聚烯烴類、聚芳香烴類聚合物相比,PHA 與PHB 有很好的紫外光穩定性。由於PHA 與PHB 匯集了這些優良的性能,使其可廣泛應用於包裝材料、黏合材料、噴塗材料、電子產品、耐用消費品、農業產品、自動化產品、化學介質、溶劑等領域。
PHA 與PHB 不但是一種性能優異的環保生質材料,又具有許多可調節的材料性能,隨著成本的進一步降低以及高附加價值應用的開發,將成為一種頗具潛力的多應用領域生質材料。由於它是一個組成廣泛的家族,其硬度與彈性可調整的特性使其可以適用於不同的應用。PHA 與PHB 的結構多樣化以及性能的可變性使其成為生質材料中重要的一員,相較於澱粉基高分子與PLA,PHA 與PHB 發展的歷史很短,發展的潛力更大,應用的空間也更大。

其他生質高分子材料的發展現況國內已有公司利用生質聚對苯二甲酸乙二酯polyethylene terephthalate, PET)材料製造100%生質保特瓶與聚酯衣。其研發團隊與美國公司合作,首先聚合了100%
生質PET 酯粒,再逐一突破吹瓶、抽絲、織布、染整後加工等各項工序的技術瓶頸,而完成100%生質保特瓶與聚酯衣的製造。
生質PET 是採用生質乙二醇與對苯二甲酸(PTA)聚合而成。其中生質乙二醇是

以玉米或甘蔗為原料發酵獲得乙醇,再把乙醇轉換為乙烯,之後再經一連串化工製程最後可得生質乙二醇(EG)。生質對苯二甲酸則是以農業廢棄物(玉米稈/甘蔗渣/稻渣/麥稈/木材廢料等)為原料進行發酵獲得葡萄糖,再把葡萄糖經一連串化工製程並加入乙烯轉換為對二甲苯,之後再經氧化製程可得生質對苯二甲酸。
生質PET 屬於綠色高分子,對人類及環境都無害,除可應用於保特瓶與紡織纖維外,也可應用於汽車、包裝、光學膜等產業。

面對油價日益高漲,已逐步成為替代性原料,估計全球市占率約有5%,每年可供應225 到300 萬噸。

生質材料產業的展望:
全球生質材料仍以歐美與日本為主要發展地區,歐、美生質材料的市場發展著重於可堆肥袋、食品包裝材料與隨用即丟的一次消耗性高分子產品,日本則大力發展生質材料在汽車與3C 電子產品上的應用。在生質材料已逐漸成為品牌廠商所指定使用材料的今天,台灣3C 電子、汽車產品與生技醫療業者須及早看清這一發展趨勢,若能結合國內技術深耕的高分子加工業者開發相關產品並導入循環經濟概念,不失為傳統石化產業轉型升級的有效策略。


目前與石化產業密切相關的化學材料:
業遍布全省,有潛力發展循環經濟的園區也是如此,建議可以選定範圍為示範場域發展生質新材料,且以推動循環經濟為主軸廣納符合循環經濟的各產業進駐。

在這園區內可建立最適化區域能資源供應技術及發展模式,進行汽電共生廠能源鏈結及發展廢熱回收技術,把多餘蒸氣或電力外售供鄰近廠商使用,並整合區域內水資源再生利用。初期可導入生產力4.0 進行園區內產業高值化智慧生產,長期以推動高值生質材料循環產業的商業化為目標。

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