循環經濟輔導案例分享-農業資材生物可分解技術應用 - 立雍科技實業有限公司｜膠合棧板｜護角紙｜紙棧板｜木棧板

摘要：由于在生物可分解聚合物的新兴应用中对绿色材料的需求不断增加，在不损害聚乳酸（PLA）的显著刚度和强度的情况下，克服其固有的脆性，耐热性差和熔体弹性已成为聚合物科学中的一个特殊挑战。在不使用任何昂贵的试剂/添加剂和/或复杂的加工技术的情况下实现这一目标，是开发农业资材可行的石化基塑料替代品的另一个关键方面。关键字：聚乳酸；耐热性前言：最常见的生物可分解聚合物应用之一是制造农业资材。最有希望的生物基聚酯之一是聚乳酸（PLA），这是一种利用从小麦、玉米和木薯等农业资源中获得的单体化学合成的生物聚合物。聚乳酸可以由乳酸制造，或者最常见的是通过环状开环聚合，由其环状二聚体–乳酸制造。目前，由于PLA在市场上的可用性、价格低廉、机械和阻隔性能与PET相似，PLA是最常用的生物可分解聚合物之一，特别是在农业资材方面。绿色永续的生物可分解聚合物主要挑战透过绿色制造和工程开发解决全球环境问题的永续方法。在这种情况下，与生物可分解聚合物科学相关的两个主要挑战可以列为：（i）开发和大规模生产将被石化基塑料替代的绿色材料，以及（ii）具有高附加值的工业废物的回收/再利用原料。一方面，前者经常要求克服绿色聚合物固有耐热性，机械物性，或流变学缺陷，以满足目前为一次性，半耐用和耐用应用特别定义的关键设计原理和技术要求。因此，聚乳酸（PLA）的脆性，耐热性差和熔体弹性变得特别重要，因为它是最有希望的绿色生物可分解聚合物之一，可被石化基塑料取代，由于其具有生物降解性，生物相容性，易于（再加工）的能力，更重要的是具有显著的刚度和强度。另一方面，后者需要开发大规模，具有成本效益的后处理技术和废物管理策略这是大多数工业公司环保议程中的头等大事，因为它们最终必须满足新法规所规定的永续性标准。生物可分解聚合物在农业上之应用 1.畦面覆盖膜。 2.太空包栽培袋。 3.育苗盆钵、栽培容器、树苗护根套。 4.蔬果套袋。 5.蔬果枝条诱引之捆扎带、绳、包扎膜。 6.植物标示牌（3年内可分解）及嫁接夹，可应用于番茄、甜椒、小胡瓜之栽培。 7.种子带：利用聚氨基葡萄糖及纤维素经添加淀粉后产制生物分解膜之种子带及栽培袋，可应用于短期叶菜类之栽培。 8.水溶性之农药包装袋：采用聚乙烯及醇类化合物（PVA）研制，与水接触2分钟即可全部溶解。 9.缓效性之微粒胶囊肥料：利用塑料与化肥混炼成「塑胶营养土」，能在2~3年内缓慢释放营养物质供作物吸收利用。 10.缓效性之微胶囊农药：将农药以微小液滴包裹在适当之高分子膜中，控制农药之释放速率，整个生育期仅予施药一次，药量可比传统防治法减少30~50%。 11.可分解堆肥袋之利用：可应用于社区厨余、庭园枝叶、果菜市场等有机废弃物之收集与堆肥化之处理作业。 12.林地及草坪绿化：利用聚乳酸(PLA)产制生物可分解纤维网，将纤维网与不织布铺于欲绿化之区域，再撒播或喷布种子。纤维网可固定植株根部，植株成长后，该纤维网会自然分解，分解时产生之乳酸并可促进植株生育。生物可分解聚合物再加值让生物可分解聚合物能够在自然环境中分解的主要因素首推微生物，且在农业应用上也有研究团队与业者分析了微生物菌相而发想研发的生物可分解聚合物产品，同时也有学者专家证实在产品开发时适当的添加生物制剂对于作物生长有正向帮助，对土壤中的微生物菌相之影响，在特定土壤条件与短时间内，该可生物分解聚合物确实对微生物菌相及其功能具些微影响。虽然可生物分解产品的优点深得农民的认同，但因在原材料与产制成本上仍属偏高，以致应尽快突破原材料与产制成本的限制，以提高农友采用意愿。近年来可生物分解之产品与市场持续成长中，已有资料估算2030年，可生物分解之技术与材料将成为全球高分子材料普遍应用之技术之一，除可生物分解之产品开发外，稳定提供产品原料也相当重要，相信透过产官学研之努力，生物可分解技术之持续研发与改进，今后势将取代目前以石化原料所生产之产品，且是未来对环境最友善、最具经济价值之新兴环保产业，将可促使产业在可生物分解技术应用于农业并再升级，今后宜加强宣导，以利推广采用。结语可生物分解聚合产品之开发研究在欧美、日等国已行之有年，也是解决农业生产中残留污染重要途径之一，应用于农业生产中具有极好的效果与潜力，惟原料与生产技术问题使目前已商品化之可生物分解聚合产品生产成本略高，且使用后仍有一些问题等待克服。透过提高产品品质和降低成本，且大量生产，降低售价则未来用于农业生产仍是深具发展潜力的，尤其是要研发针对特定区域和特定作物的专用可生物分解聚合产品，以满足和适应农业生产多样性的需求。参考文献 1. 花莲区农业专讯 44:21-23 2. Bhasney, S.M.; Bhagabati, P.; Kumar, A.; Katiyar, V. Morphology and crystalline characteristics of polylactic acid [PLA]/linear low density polyethylene [LLDPE]/microcrystalline cellulose [MCC] fiber composite. Compos. Sci. Technol. 2019, 171, 54–61. [CrossRef] 3. Wang, F.; Sun, Z.; Yin, J.; Xu, L. Preparation, characterization and properties of porous PLA/PEG/Curcumin composite nanofibers for antibacterial application. Nanomaterials (Basel) 2019, 9, 508. [CrossRef] [PubMed] 4. Li, Z.; Muiruri, J.K.; Thitsartarn, W.; Zhang, X.; Tan, B.H.; He, C. Biodegradable silica rubber core-shell nanoparticles and their stereocomplex for efficient PLA toughening. Compos. Sci. Technol. 2018, 159, 11–17. [CrossRef]