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加速塑膠分解 中山大學國際獎奪金

中山大學環境工程研究所副教授張耿崚團隊,於2023日本JDIE真夏設計創意暨發明展中摘金。(中山大學提供)
中山大學環境工程研究所副教授張耿崚團隊,於2023日本JDIE真夏設計創意暨發明展中摘金。(中山大學提供)

【記者袁世鋼/綜合報導】生物塑膠PLA雖比一般塑膠有較好的生物可分解性,但仍需在特定溫度等條件下才能發揮。對此,中山大學副教授張耿崚的團隊研發出創新的PLA製備方法,使其在一般環境中也可加速生物自行分解;研究成果於2023日本JDIE真夏設計創意暨發明展中摘金,並奪下羅馬尼亞特別獎。

相較於傳統化石原料生產的塑膠製品,PLA擁有更佳的物理、化學及機械特性,並兼具生物相容性與生物可分解性等優勢,成為目前最有發展潛力的生物可分解塑膠之一。但中山大學環境工程研究所副教授張耿崚表示,PLA必須在攝氏58度、足夠的工業堆肥菌群等特定條件下,才能發揮其生物可分解特性,若在常溫環境中則如同傳統塑膠不易分解。

為改善此問題,張耿崚的研究團隊聚焦在系統化控制及加速生物塑膠的分解速度,提出一套創新PLA的製備方法,將酵素(Lipase, Lactobacillus plantarum)均勻分佈在PLA結構中,打破目前須在特定條件下才能完全被微生物分解的侷限,使其在一般環境中就可加速生物自行分解,提升生物塑膠應用推展的可能性。

張耿崚說明,研究團隊首先使用特殊溶劑與酵素溶液在室溫下攪拌2小時,製作出包埋酵素的PLA薄膜,再將薄膜置於60℃和每分鐘100轉速(100 rpm)的培養箱中進行反應。結果顯示,含有酵素的PLA薄膜在濃度0.1%與1.0%的酵素溶液中,分解效率較在反應溶液中額外添加酵素更好;在濃度5.0%酵素溶液中,其分解效果在21天後可達到74%。

「含有酵素的PLA薄膜在反應21天後,仍能保持其分解能力,證明以酵素結合生物塑膠具有更多生物自行分解應用的潛在可能性。」張耿崚強調,PLA結合酵素有助於減少製造石化聚合物所排放的溫室氣體,提供廢棄物管理和環境保護的新方法;希望未來能以綠色化學研究拓展生物可分解塑膠的應用層面與範圍,降低對地球環境的危害。◇