塑膠是十分耐用的物料,但當塑膠物料被棄置時,這個特性就成了一個問題——即使塑膠物料被埋在堆填區數十年,它們還是會保持原來的形態,不會被分解,這就導致堆填區的廢物越來越多,構成環境問題。
因此科學家就研發一些被棄置後能夠被環境分解成無害物質的塑膠,這就是可降解塑膠的源起。
現今可降解塑膠主要從兩個方向發展:
在石油化工產品加入添加劑來製造塑膠
從植物中獲得製造塑膠的物料
從製造成本考慮,在石油化工產品中加入添加劑是比較便宜的做法,而且能應付龐大的生產需求。但從植物中獲得製造塑膠物料的方法是較為理想,主要原因是這些單體分子及由其所生成的聚合物都是可被微生物分解,換句話說,它們都是生物可降解的。
一般而言,可降解的聚合物中都會帶有一些官能基,例如酯基和酰胺基。
聚乳酸 (PLA) 是一種生物可降解的聚合物(即是可以被微生物分解的聚合物),它的單體是乳酸。
乳酸分子可透過人工合成的方法,由石油轉化而成,但成本高昂。另一個成本較低、較環保的方案是從植物如小麥或粟米中提取澱粉,然後經過化學反應轉化成乳酸分子,最後生成聚乳酸。
從澱粉轉化為聚乳酸主要涉及 \(4\) 個步驟:
澱粉經過水解,生成葡萄糖;
葡萄糖經過發酵,生成乳酸;
乳酸經過二聚反應(dimerization),生成交酯;
交酯經過縮合聚合反應,生成聚乳酸。
在濕潤的泥土中,聚乳酸會被微生物分解成無毒物質,不留下任何殘餘物。而這些聚乳酸的分解一般可在數月至數年內完成。
聚乳酸是透明堅硬的熱塑性塑膠,且有防水和防油功能。
人們會應利用聚乳酸製造透明的器具,例如果汁的瓶子和用完即棄的餐具。
由於聚乳酸擁有大量酯基,因此可以被水分解。
有見及此,它可用來製造縫合手術線。即使日後傷口癒合,也不用取出手術線,讓其自然在體內被水分解,生成對人體無害的乳酸。