日本研發生物可分解、易回收的創新塑膠材料

近日，來自 175 個國家的代表齊聚韓國釜山，為了遏制塑膠污染持續惡化而召開「全球塑膠公約」（Global Plastics Treaty）談判。然而各國意見分歧，難有具體結論。最近日本理化學研究所（RIKEN）與東京大學研發創新塑膠材質，放在海水數小時即可完全分解為無害物質。此環保科技突破，不僅可能解決塑膠廢棄物對海洋生態的嚴重威脅，還有助減少塑膠微粒對人類健康的危害。論文 11 月刊登於《Science》。

塑膠污染對地球環境的危害已迫在眉睫，再也不容各國政府繼續忽視。統計顯示，全球僅有約 9% 的塑膠被回收利用，多數是被掩埋、焚燒，或流入自然環境並進入海洋。每分鐘，等同有一輛垃圾車的塑膠被倒入海中。由於塑膠難以分解使用量又不斷增加，若再不採取行動，估計 2050 年海洋中塑膠垃圾的總重量將超越魚類的總重量。而海洋中的微塑膠，更會經由食物鏈進入人體，對生態及人類健康皆構成嚴重威脅。

為了克服塑膠難以分解的缺點，日本理化學研究所與東京大學的科學家開發出一款基於「超分子化學」（supramolecular chemistry）原理的新型塑膠材料。與傳統塑膠材料的強「共價」鍵不同，超分子化學利用分子間「非共價」作用力構建穩定但「可逆」的結構。本次創新的塑膠材料採用「鹽鍵」（salt bridge）結合「離子型單體」（ionic monomer），使有耐熱和堅固的性質，但暴露於海水後則會自動崩解，並且在微生物作用下進一步分解而回歸自然。

▲ 創新塑膠材料示意圖。

此創新塑膠材料在實驗中展現驚人的環保特性：它在海水中幾個小時內就開始分解；若是埋在土壤中，則可於十天內完全分解。其所釋放的分解物還具肥料功效，可促進植物生長。此外，其製造過程在水溶液中進行，有別於傳統製程需有機溶劑，因此更為環保減碳。而且新式塑膠材料的回收性大幅提升，可回收高達 91% 的主要成分，有機會為塑膠污染提供更永續性的解決方案，也展現材料科學於環保領域的潛在貢獻。

目前市場上所謂的生物可分解塑膠，事實上難以在海洋環境完全分解，還會產生有害的塑膠微粒。研究顯示，三分之二海洋魚類已被塑膠微粒污染，人類食用這些魚類將間接攝入塑膠，進而危害健康。而本次研發的新型塑膠材料，有機會徹底解決塑膠微粒的污染。

全球塑膠公約談判，旨在推動減少塑膠污染的法律框架，支持永續材料發展。挪威國際發展部長呼籲採取行動，而許多大企業也表示支持。值此新塑膠材料問世，為協定增添實際可行的技術支撐。雖然要實現大規模應用仍需克服製造成本和基礎設施建設等挑戰，但專家對此技術未來應用持樂觀態度，認為其將成為海洋塑膠污染治理的關鍵。