作者：陳松柏｜綺彥股份有限公司 技術顧問

1959年瑞典的工程師Sten Gustaf Thulin發明了膠製袋產品，其實是為了解決當時森林過度砍伐，而且紙材質包裝無法防水的問題，由於塑膠材質的輕便性以及耐水耐油等優勢，很快地被民眾及通路商所接受，加上原油開採以及石化精煉技術的日進成熟，塑膠製品的價格越來越便宜，同時各種物理特性也越來越多樣化，滿足了不同應用市場的要求，於是經過50年來的逐漸滲透，最終就是我們目前生活的世界：我們的食衣住行育樂都被塑膠包圍了。

各式的塑膠製品的確便利了我們的生活，並提高了人們的生活品質，但俗話說，天下沒有白吃的午餐，使用塑膠製品的好處是在犧牲環境永續的代價上建立起來的，我們來試想一下整個塑膠製品的生命週期，從石油探勘開採開始對環境就造成不小的負擔，尤其是若不小心發生天災、人禍，導致原油大規模的洩漏，對事故地點附近數公里的生態破壞，都要花上好幾年才能逐漸恢復；接著到石油裂解階段，首先需要大量的能源來進行原油精煉製程，得到不同的烯、烃、苯等類的石化原料，接著還要再消耗能源加熱到不同溫度進行化學聚合反應，得到所謂的高分子材料，也就是我們俗稱的塑膠顆粒，在這個階段中對環境最大的負擔是大量的二氧化碳排放以及廢水處理的成本，當然也會伴隨著產生部分的製程固體廢棄物。

接著來到塑膠製品成型製作階段，常見的加工方法包括射出成型、抽板成型、吹膜成型、拉絲成型、吹瓶成型，也有比較複雜的複合材料改質以及加工。以上的塑膠製品成型加工會產生一些所謂的製程邊料或下腳料，若是原料為單一材質，基本上是可以回收再利用，但若是複合兩種以上的材料基本上就不易回收再利用。最後是使用丟棄階段，尤其是當塑膠製品結束其生命週期，如果沒有妥善處理就會衍生出各式各樣的環境汙染。

舉例來說，如果透過掩埋的方式處理會面臨的兩大問題，首先是塑膠製品在掩埋環境中不易發生分解，100年後掩埋的塑膠圾垃挖出來還是在那裏，隨著世界各國適合掩埋的地點越來越少，能去化我們每天持續產生垃圾能力也越來越小；用掩埋法處理塑膠最終製品則會衍生另一個嚴重的問題：地下水汙染。我們日常用的塑膠袋、保鮮盒、塑膠容器等是屬於無毒的塑膠，長時間掩埋是不會溶出有毒物質，但是像PVC製造的產品就會溶出各式的塑化劑；電子用塑膠零件會溶出阻燃劑或安定劑等。

這種地下水的緩慢污染我們平常很容易無感，但長期累積下來就會像海洋塑膠微粒的議題，當問題爆發的時候，在媒體以及環保團體的推波助瀾下，政府往往被迫要在短時間內做出政策上的回應。另一個常見的處理方式則是透過焚化爐高溫焚燒(一般會在攝氏900度上下)處理，在台灣幾乎每個縣市都有設立一個焚化廠，高溫燃燒方法的確可以把垃圾幾乎變不見，但是付出的代價就是大量的二氧化碳排放，同時有毒的飛灰則需要透過固化處理再進行掩埋處理，高溫燃燒過程中產生的PM2.5微粒也很難被濾袋抓下來，影響附近居民的空氣品質。也就是說塑膠製品的廢棄處理，不論是用哪個方法還是會產生不同程度的二次汙染。

綜合以上所述，塑膠製品從原料開採一直到使用後的廢棄處理，都會衝擊到我們目前的生活環境，也促使世界各國研究單位，針對綠色塑膠的相關議題，進行材料或技術的開發，以下將目前綠色塑膠發展的三個大方向做詳細的介紹:

一、塑膠回收再利用(plastic recycling)

這是目前一般民眾最熟悉的環保處理塑膠廢棄物方式，也是我們從小被教育要做垃圾塑分類的重要性，但是在品牌廠商的觀念中，塑膠回收再利用有分為消費後(post-consumer)回收塑膠再利用(以下簡稱PCR)、工廠加工邊料(post-industry)回收再利用(以下簡稱PIR)兩大類，只有PCR是屬於品牌廠商認可的綠色產品。

因為當塑膠製品被消費者丟棄後，光是要進行收集、運輸、塑膠材質分類等三大階段，就需要不少的成本，以這幾年最紅的海洋廢塑膠的回收再利用議題為例，光是要如何將飄在海上的塑膠垃圾有效率地進行收集，就吸引很多年輕的創業家投入，這些有創意的塑膠收集器需要建置費用及人員操作成本，收集後還要找到成本較低的方法運送到回收處理廠，最後還要將這些混合塑膠進行分類，生活中常用的塑膠材料有PET、PP、PE、PS、PVC等不同材質，在塑膠分離階段不論是使用人工挑選、密度分離、光學分選等方式，也會進一步推高處理成本，最後還要將已進行材質分類的回收塑膠，進行粉碎、清洗、再製成塑膠粒的流程，因此好的PCR回收系統是需要透過公部門(或非營利組織)、品牌廠商(或通路商)、民眾、處理廠等共同合作，才能有效控制回收的成本，達到Economy=Environment的理想境界。

PIR回收及分類程序則比較簡單，主要是因為工廠使用的原料相對的單純，且可以掌握投入原料的訊息，加上未經過消費者使用因此沒有產品汙染的疑慮，後續回收再利用的處理流程比較容易，同時工廠零廢棄物排放目標，本來就是廠商需要透過材料或製程的研發來克服，因此品牌廠商多半不將PIR塑膠列入所謂的環保材質。

PCR回收再利用塑膠製品主要訴求優點有兩大項，一、不造成環境體系的垃圾累積；二、減少塑膠廢棄處理的二次汙染，目前國內最成功的實務案例就是寶特瓶、牛奶瓶、洗髮精瓶等瓶罐容器的回收，例如寶特瓶回收再製成衣服、寶特瓶，牛奶瓶回收再製成文件夾等。而平板塑膠容器，例如飲料杯、塑膠托盤、塑膠便當盒等則缺乏有效的再利用去化管道，大部分還是進了焚化系統處理，這也顛覆了民眾以為做好塑膠分類後，後續皆能有效再利用的認知。

目前這類難處理的混合塑膠，國內的技術團隊著重在能源回收為主。一、將廢塑膠通過無氧熱裂解的程序，得到重油的取代物，當成鍋爐燃燒的原料；二、製作成RDF5固體燃料棒進行燃燒發電，並售電給台電，但礙於各項法規限制、空汙排放要求等考量，目前正式商轉能處理的廢棄塑膠量並不多，未來有賴其他技術的突破來解決。

二、 生物可分解材料(bio-degradable material)

會有生物可分解的材料誕生，主要是因為並不是所有的塑膠製品，都具備可回收的經濟誘因，例如塑膠袋、薄型塑膠杯、吸管、一次性餐具等，因為重量太輕要搜集一百個以上才有1公斤，而1公斤的回收價不到10元，基本上很難吸引一般民眾投入，因此可分解塑膠原料的使用，希望加工成產品不易回收的製品，當使用完畢生命周期結束時，若被丟棄在野外不會造成百年不腐的垃圾汙染，一直存在於河川、海洋或土壤中。

目前最成熟的可分解材料為聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己二酸對苯二甲酸丁二酯(PBAT)以及改性澱粉(將澱粉進行酯化、交聯或接枝等改質)，彼此之間做一些物理上的混合(將上述可分解材料加熱熔融後混合在一起)，調配出適合終端產品需求的規格，例如射出成各種餐具、杯子、吹製成塑膠袋、農用膜、擠出成吸管等。這幾年隨著可分解材料的曝光度增加，出現了不少質疑這些製品實際分解狀況的文章，以下就跟大家解釋這方面的疑惑。

首先這些製品要拿到可分解標章是要經過第三方公正單位的測試：在溫度60~75℃、相對溼度60~70%以及含菌的土壤中，在180天內原料需要分解90%以上才能取得認證，這是實際上模擬工業堆肥的環境，分解的機制是可分解材料先經過水解反應，成為分子量較小的寡聚物，最後再由土壤中的細菌將寡聚物分解成二氧化碳和水。但是有些好奇的民眾，將號稱可分解的塑膠製品，找一個空地或院子挖了一個小洞掩埋後，經過一年挖出來發現東西還在，然後就會認為這是騙人的議題。

如果從標準測試條件就可以看到，非堆肥環境下的溫度低、濕度低、微生物含量少，因此分解的速度本來就會差很多，比較客觀的狀況是可分解製品如果跑到河川或海洋中，因為比重大所以會沉到底部，這個環境下溼度大、有微生物存在，但是相對溫度低，有研究人員實測過分解的時間大約在5~7年，雖然和大家理想中的幾個月有落差，但總比一般塑膠百年不腐壞來的好，加上歐美國家大都有工業堆肥的處理基地，因此未來幾年在限塑的議題上，還是會採用可分解的材料來替代，但去年也因為這項的發展方向，導致可分解材料PLA大漲，甚至有錢也買不到的困境，造成台灣很多塑膠加工廠無米可炊的窘境，這部分需要集政府及廠商之力找出好的解決方案。

三、 生質材料(bio-based material)

顧名思義生質材料就是原料使用動物或植物為來源，而不是使用石化原料為來源，這部分的鑑定可以透過碳14(14C)含量的多寡，來判斷原料是從植物來還是從石化原料來，主要訴求的環保議題是降低對石化原料的依賴，減少原油開採對環境造成的破壞，同時也降低產品的碳足跡，但是生質材料並不一定可以被分解，塑膠材料能不能被分解，是和化學結構有關，和原料從植物發酵或石油提煉得到並沒有直接的關係。

若把眼光放遠一點，原油的蘊藏量隨著人類使用逐漸減少，因此開採的目標開始往北極、南極以及深海的地區探勘，這部分也加劇了地緣地區的軍事衝突，因此若能從植物或動物中提取原料，資源的產生就可以生生不息，往地球永續發展的目標前進。另外生質材料的開發還有一個很重要的考量：製品使用安全性的需求，例如電子零組件中的機構件、汽機車用的塑膠主件、大眾運輸工具用的塑膠主件，基本上都明文規定不得使用回收塑膠再製，因為回收塑膠的品質每批都不一樣，塑膠機構件和主件不會常常更換一用就是好幾年，若發生產品上的瑕疵會造成人員的傷亡，因此不能使用回收塑膠甚至是可分解塑膠當作原料。

目前市場上技術最成熟的產品為，從蓖麻油提煉成葵二酸後，再聚合的生質尼龍；從巴西甘蔗中提煉的生質酒精，再變成生質乙烯後聚合成生質聚乙烯，用在塑膠袋或是洗髮精瓶；也可以變成生質乙二醇後，再聚合成生質PET，做成寶特瓶罐子或是汽車內裝用的纖維織物。和傳統以石化原料相比，生質材料可以得到一模一樣的化學結構原料，這也意味著經過聚合反應後得到的塑膠原料，其機械強度、耐熱性、耐化學特性、加工性等都和原來的材料一樣，因此可以用在既有塑膠使用的零組件上，塑膠加工廠商不用更換既有的設備，製程加工參數也可以沿用。

說到這裡，讀者心裡一定會有個疑問，以上三種環保材料選擇哪一種會比較好?我給各位的答案是:環保材料的選擇，要根據最終製品的樣態及應用市場，才能決定要使用哪種原料。

如上所述，如果產品材質單純好回收，當然選擇走回收再利用的管道，但是這部分需要回收系統、處理技術、後續去化管道等三方面都成熟，才能在成本上具有利基；如果是重量太輕不易回收的產品，可分解材料就會是比較好的選擇，即使丟棄後進入海洋或河川中，也不會造成百年不腐壞的問題。

生質材料則是應用在有安全性考量的製品較適合，例如汽機車零組件、3C電子產品、工業設備等。當然以環保團體的立場就是『不用最環保』，外出盡量自備購物袋、餐具、食品容器等，也盡量不要喝瓶裝飲料，只要沒有使用就沒有消耗資源及產生廢棄物的問題。

的確，改變消費者的使用習慣，減少非必要塑膠製品的使用，例如吸管、飲料杯、餐具、塑膠袋等，確實是最環保的方式，但是從工廠出來或是賣場選購的各種食品，很難沒有經過塑膠包裝，畢竟塑膠包裝能減少食品接觸髒污及避免氧化，更不用說充斥在我們日常生活用品中的各種塑膠外殼，因此我們還是需要持續進行綠色塑膠的技術開發，包括塑膠回收再利用、可分解材料、生質材料等，從不同面向來兼顧地球永續發展及塑膠存在必要之平衡點。