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取代燃燒垃圾製程 光催化劑分解塑膠發電
新知
第1718期
取代燃燒垃圾製程 光催化劑分解塑膠發電
2019-12-18
【記者阮珮慈綜合報導】據世界經濟論壇(World Economic Forum, WEF)發布的報告指出,塑膠製造量在未來20年預計會倍增,但塑膠的回收率卻停滯不前。新加坡南洋理工大學化學及生物化學系助理教授蘇漢昇指導學生,成功利用光把塑膠垃圾分解成能做為氫燃料電池發電原料的甲酸,盼以對環境無害的方式減少塑料廢棄物。 新加坡南洋理工大學化學及生物化學系助理教授蘇漢昇指導學生,成功利用釩基光催化劑降解塑膠產生甲酸,可用於發電。圖左為團隊學生陳國富,右為教授蘇漢昇。 圖/陳國富提供根據《國家地理》報導指出,「燃燒」為現今將垃圾轉製成能源的普遍方式,過程中可能會排放低濃度的戴奧辛、酸性氣體和重金屬等有毒物質。蘇漢昇說:「我希望能使用化學方法來幫助人們解決問題。」他期望本次研發能夠解決全球暖化和環境浪費等問題,並強調此作法不會造成環境汙染且成本低廉,將有助於塑料廢棄物大規模轉換成可用乾淨能源。團隊成員陳國富說明,他們首創將含有可與生物相容的化學化合物「釩基」做為光催化劑,他解釋說:「想像塑膠上有一長串的碳,釩基光催化劑能幫助將碳切割下來,和空氣反應成氫氧基和甲酸。」當釩基與塑膠垃圾一同溶解在有機溶劑乙腈裡,釩基會與塑料中「氫氧基」的氧原子銜接,在外部光源的照射下,釩基可協助反應使塑料內含的碳碳鍵斷裂,產生氫氧基和甲酸。其中,氫氧基可再投入反應分解塑料,而甲酸則可被蒐集起來生產氫氣,製成氫燃料電池或防腐劑。國立成功大學生命科學系學生吳奇駿認為,此研發可望解決自然界無法完全分解塑膠的問題,但反應中的塑膠必須含有氫氧基為一大限制。「常用的塑膠製品如寶特瓶、塑膠袋等幾乎都沒有氫氧基。」吳奇駿解釋說,若未來有技術可在所有塑膠中加入氫氧基,也許能擴展該方法的應用範圍。團隊成員黄韵如也盼望未來該研發可以更加符合市場需求,真正解決塑膠廢料問題。 團隊成員陳國富解釋,釩基光催化劑能幫助將塑膠上的碳切割下來,和空氣反應成氫氧基和甲酸,該研發目前獲得實驗室級階段性成功。 圖/陳國富提供環境資訊中心秘書長陳瑞賓對於此研發表示樂見其成,但他說:「許多號稱能分解塑膠的方法,可能因成本太高或只能作用於特定條件,沒有產生革命性的轉變。」蘇漢昇也坦言,目前團隊已成功將少量塑膠碎片轉化為甲酸,獲得實驗室級的階段性成功,陳國富則強調,實驗室未來會繼續改良釩基光催化劑,使之在水中也能發生反應,進而解決海洋廢棄塑料問題。
崑山科大生研發耐熱塑膠 可分解擴大應用
新知
第1687期
崑山科大生研發耐熱塑膠 可分解擴大應用
2018-11-07
【記者徐卉馨綜合報導】傳統生物可分解塑膠,因其原料聚乳酸(Poly Lactic Acid, PLA)硬脆、怕水、耐熱性差,所以應用受限。崑山科技大學材料工程學系學生張人龍、周天一與林俊昆研發「高性能可分解塑膠」,將PLA加入二氧化矽氣凝膠混合煉製,有望增進生物可分解塑膠的應用性。高性能可分解塑膠以PLA為基材,添入加強材二氧化矽氣凝膠,透過雙螺桿押出機煉製,經過進料、熔融、混煉、抽氣、增壓的過程,即煉成此產品。過程中需注意溫度與比例的調整。張人龍說明,PLA與二氧化矽氣凝膠混煉改質的做法,是首次應用於製造生物可分解塑膠,讓韌性、防水性與耐熱度均有提升。混煉改質意指兩種以上的材料熔融混煉後,可改變材質特性。 最上純PLA、中間是PLA加氣凝膠 、最下是PLA加氣凝膠之外再調整韌性的版本,仍在持續改良高性能可分解塑膠。 圖/張人龍提供指導教授、崑山科大材料系教授陳建宏表示,二氧化矽氣凝膠在結構上具有四個有官能基,與作為生質聚酯類的聚乳酸容易結合。張人龍也指出,比起進口二氧化矽氣凝膠,由實驗室自己製作更能大幅降低成本,具有大量製造的前景。二氧化矽氣凝膠是高隔熱的材料,加入混煉後使高性能可分解塑膠,可以耐熱到105度,改善傳統PLA不耐高溫、容易脆化兩個缺點。「限塑之後,塑膠可能會慢慢被聚乳酸取代。」陳建宏說明,高性能可分解塑膠在未來應用上可以取代一次用產品,通過廠商的耐熱安全評估,也可望擴大應用範圍至紡織業、手機零件等高單價產品的中高端市場。該項產品更於2018智慧生活創新創業競賽獲第三名。生質塑膠可分為三種,一是生物基塑膠製造時不依賴石化產品、著重原料的可再生性;二是生物可分解塑膠,強調其可分解性;還有融合兩者、含生物基的生物可分解塑膠。PLA為生物可分解塑膠的原料,提煉自於玉米、甘藷等植物澱粉,不同於提煉自石油的塑膠,生產過程中不會產生汙染,且在特定條件下,利用堆肥的方式就可自然分解,不會產生有害殘留物。 環保署於107年擴大限塑政策,店面不得免費提供塑膠提袋。 圖/徐卉馨攝行政院環境保護署在今年擴大實施限塑,並將於明年七月進一步推動一次用塑膠吸管限制的政策,生物可分解塑膠因符合環保署公告之標準,取得環保標章,所以依然可使用,不在此限。宏力生化科技股份有限公司專案經理王舜弘表示,採用生物可分解塑膠時,會注意該產品是否通過美國、歐盟的可堆肥標章,而台灣目前環保標章只有一種,未能切合各類產品的功效,政府應該發展更明確的標章制度,以利消費者辨識。王舜弘任職的宏力生化科技股份有限公司,現正盡力推廣生物可分解塑膠應用在一次使用、拋棄性的產品。崑山科大的高性能可分解塑膠則是除了可應用在一次用產品,也有望打入中高端市場。
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