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無毒PHA取代塑膠,耐高溫可分解

塑化劑.新商機1〉陳志成8年研發量產

黃漢華
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黃漢華

2011-07-04

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無毒PHA取代塑膠,耐高溫可分解
 

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本文出自 2011 / 7月號雜誌 低薪風暴

塑化劑事件後,眾多學者專家提醒民眾,不要使用塑膠容器裝盛熱食,讓早已習慣塑膠容器的民眾開始關切,有那些替代材質,符合安全、環保特質,適合做成食品容器?

國科會發現,大同大學生物工程系教授陳志成量產的無毒PHA(聚羥基脂肪酸酯),不僅耐熱,還可以代替現有塑膠,做成食品容器,在自然環境中可完全分解。從動物實驗來看,因為和細胞有相容性,更能做成生醫材料。

「PHA是自然界的物質,我只是找到了量產的方法,」50多歲、一頭白髮的陳志成,帶著嚴謹的神情說明。

這位抱著「與自然共存」理念的學者表示,人類習慣塑膠品帶來的便利,但塑膠又給大家很多疑慮,如果將PHA做成生活用品,取代塑膠,不僅享有便利,也能遠離塑化劑危害。

他手中拿著一片白色的PHA材質,聞起來沒有氣味、摸起來硬硬的,有如普通的白色物體。它真的能帶給人們既方便又安全的生活嗎?

他說,如同人類身體儲存能量,PHA則是微生物儲存能量的物質,1926年由法國微生物家發現,直到 1970 年代石油危機爆發後,人們尋找替代能源,才又想起這個能夠分解的聚合物。

PHA量產,才具應用價值

陳志成會研究PHA,是源於對生物可分解塑膠充滿興趣,他發現許多號稱能夠分解的塑膠,其實難以分解,尋找合乎環保的塑膠材質,就成了他一輩子的研究重點。

1990年代,他就著手研發澱粉塑膠,後來獲得歐盟、美國、日本以及台灣環保標章認證,2007年技轉量產,做成育苗杯,用來種植盆栽,可直接埋在土裡,完全分解,沒有毒性,甚至能變成植物的養分。

PHA必須量產,才具備應用價值,陳志成不斷苦思,如何讓微生物在自然環境下大量生產。

1996年,他讀到一篇論文,西班牙科學家從適應高鹽分環境的耐鹽菌找到PHA,他心想這是好方法,第二年便嘗試跟進。

他將葡萄糖、鹽、水放在一起,產生耐鹽菌,接著,把米糠、麥麩、澱粉等農作廢棄物,放進發酵槽,再加入耐鹽菌,由於含有25%濃度的鹽水,其他菌種不易生長,微生物便開始生產PHA。

走進陳志成的實驗室,有個20公升大的透明發酵槽,這是他實驗生產PHA的重要工具。因為微生物生長速度緩慢,他花了一年多時間,找到米糠、麥麩、澱粉的調配比率,又花了三、四年一再進行發酵,才順利讓微生物穩定生產PHA。

遠見陪你智慧行,閱讀有禮送好箱

皇天不負苦心人,經過前後八年,陳志成在2005年成功量產PHA,研究成果刊登在《Process Biochemistry》《Journal of Biomaterials Science》《Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology》等國際期刊。

2007年,他拿到台灣專利,第二年又獲得美國專利,證明人類依照自然法則,也可以量產自然界的PHA。

說起來,陳志成依循自然法則,是受到高中時期閱讀美國生物學家瑞秋.卡森(Rachel Carson)寫的《寂靜的春天》(Silent Spring)影響,書中描述濫用殺蟲劑,傷害許多生命,影響自然生態,春天將不再鳥語花香,也會毒害人類。

後來他從大同工學院(大同大學前身)化工系畢業,就決定不碰化學品,改而追求生物工程的知識。1980年代,在美國攻讀碩士期間,他學習生物發酵,四年博士進修,研究生物可分解塑膠。

PHA也可應用在生醫材料

他說,和常見的PLA(聚乳酸可分解塑膠)相比,PHA耐熱性為140度,PLA只有60度,比PLA適合裝盛熱食,如果能替代紙容器表層的塑膠膜,或做成塑膠刀叉,飲食就很便利。

此外,PLA分解性不及PHA,必須在60度的工業堆肥才能分解,假使埋在土裡,釋放的乳酸會使土壤酸化,現在已被環保署列為回收項目,政府得額外花錢,而自然產物的PHA在海水、土壤中就能分解,十分環保。

輔大生命科學系助理教授周美慧曾經以PHA進行動物實驗。她發現PHA可分解為水和二氧化碳,做成補牙填料、生物縫線、骨折固定材料,不需擔心有毒物質進入體內,在生醫材料市場相當具競爭力。

也因為完全天然,不僅能接觸食物,還可以做成傷口敷料、人工肌腱、韌帶材料,拋棄式剃刀、洗髮精的瓶子、漁網也能使用,實用價值比國外的材質要高。

只是,取自天然的PHA,目前一公斤要價5美元,PLA是3.5美元,塑膠則是1到2美元,若將來能一年量產2000公噸,價格就能下降。

慶幸的是,曾經贊助他的大同公司,今年下半年將再度出資購買設備,讓他重拾中斷四年的研究。他希望明年能夠量產500公噸,三年內可以增加到2000公噸。

「美、日、大陸也是由大學研發PHA,現在已經有產品了,」陳志成對台灣進入量產的速度落後人家三、四年,顯得有些焦急。他認為,麻省理工學院、東京大學、清華大學和業界銜接良好,技轉才能快速又順利。

塑化劑事件讓政府加強管理容器安全,也該鼓勵更多像陳志成這樣的學者,研發環保材質,好讓民眾有個更安心的生活環境。

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