2017/04/14
｜撰文：劉光哲（台灣經濟研究院助理研究員）
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圖片來源／Flickr (CC BY-NC-ND 2.0)
我們的日常生活，圍繞著許多塑膠製品。如飲料罐、酒瓶、洗髮精容器等（俗稱為寶特瓶），就是塑膠7大類之首的PET製成。PET以石化能源為原料，生產時每公噸將耗掉超過4公噸的二氧化碳，以全世界1年約生產5,000萬噸的PET塑料推估，每年碳排放超過2億噸！
過往研究顯示，以有機物製成的PEF（Polyethylene Furanoate，聚喃二甲酸乙二酯）可取代PET，但PEF製造過程仍會產生大量碳排。史丹佛大學研發將「碳酸鹽」納入製程，是否真能扭轉PEF的碳排宿命？
高碳排、無法分解的PET，已有研究發現可以用有機物為原料的FDCA（2,5-Furandicarboxylic acid）製成可分解的PEF來取代。但FDCA製造過程中使用穀類糖漿製造的果糖為原料，需要大量的土地、肥料和水資源，不但衍生大量碳足跡，也和糧食生產形成競爭關係。
為此，美國史丹佛大學化學系的研究團隊將FDCA的果糖原料改為穀類廢棄物（玉米莖、麥稈、稻稈、雜草等）製成的糠醛，以不可食用的有機物為原料，也讓PEF脫離排擠糧食生產的惡名。
但是在FDCA製程中，以糠醛結合二氧化碳製造FDCA，需要使用極危險的化學品，價格昂貴且耗費大量能源。史丹佛團隊改用溫和的碳酸鹽來解決問題，將碳酸鹽和二氧化碳、糠醛的衍生物糠酸混合，加熱到200˚C後5小時，89％的熔鹽混合物已經轉化為FDCA！
史丹佛大學的研究搭配循環經濟概念，可以顯著降低溫室氣體排放，不但減少能源耗用，還可形成碳循環！因為PEF生產過程中所需的二氧化碳，可從燃煤電廠或其他工廠排放的廢氣中取得，PEF產品則可經由回收或焚燒變回二氧化碳，由植物再吸收，讓塑膠生產過程更減碳。通訊作者化學系助理教授卡南（Matthew W. Kanan）說：「我們的目標是以二氧化碳產製的塑膠取代石化產品，如果製作過程還能減少非再生能源的使用，更可以大幅降低塑膠工業的碳足跡。」
為促使PEF塑料生產技術的商業化，目前研究團隊仍持續進行合成PEF測試，研究可大量減少溫室氣體排放的可能，並試圖量化碳足跡。卡南說，塑膠原料的改變只是成功製造低碳可回收塑膠的第一步，但卻是關鍵性的一步！
關鍵字：碳足跡,循環經濟,二氧化碳,穀類廢棄物