PLA可以生物分解嗎？從生產到我們手中過程全解析

PLA材料在塑膠問題肆虐的現代中，被視為環保的解決方案之一。事實上PLA並不是一個新興材料，早在20世紀人類便已開始在特定領域中使用PLA，補足塑膠不可分解的特性在這些領域中造成的問題。直到近幾年隨著廢棄物與塑膠微粒產生的環境危害愈發嚴重，人們才興起讓PLA應用到更多領域、全方位取代塑膠的想法。本篇文章將介紹什麼是PLA、PLA是如何製造的，在實際使用上又有那些限制，並提供一些替代材料來解決PLA的侷限性。

什麼是PLA？

PLA的中文為聚乳酸（polylactide）或聚丙交酯（Polylactic Acid），是一種人造的聚合物，早在1932年杜邦公司科學家Wallace Carothers便透過真空加熱製作出PLA，但當時技術尚不成熟，在潮濕大氣中並不穩定，經過30年對於PLA的生物降解性及無毒性的研究，PLA率先用在生物醫學領域，作為接觸人體組織的支架、導管等材料使用。

1980年代人類發現為了便利性大量使用的石化塑膠不可降解且難以回收，為環境帶來巨大影響，使得各國紛紛頒布塑膠禁令，尤其是石化塑膠製成的食品包裝因使用量大，在垃圾掩埋場丟棄時占據更大的體積。PLA此項材料因原料可再生性與可降解性進入人們視野中，例如2015年出現在海龜鼻孔中的吸管，喚起民眾對一次性塑膠的重視，各國陸續推出禁止一次性塑膠政策，而興起的冷飲杯與吸管替代浪潮，各家廠商紛紛改採PLA材質來符合法規要求。

但事實上PLA的分解性並不盡善盡美，需要在特定的人造堆肥環境中才能迅速分解，而不會如同我們想像一般，於自然環境中就能像枯枝落葉般回歸大地，若流入環境中可能需要數十年時間分解。且PLA的耐熱性只能達到攝氏50度左右，使用的原料多為糧食作物，還會產生與民爭糧的問題，種種的一切使PLA使用受到一定的限制。

如何生產PLA

PLA的基礎原料為乳酸（lactic acid，LA），乳酸可以透過生物或化學合成獲得：化學合成使用劇毒物質氯化氫與乙醛製作，由於不符合多數應用的要求，因此產量不高。全球市場上約90%的乳酸是透過生物質糖（biomass sugars，含有纖維素、木質素及碳水化合物等糖類的生物質，如玉米澱粉等）製作而成，這些生物質糖透過乳酸菌（lactic acid bacteria，LAB）的作用轉化為乳酸，目前大部分的商業乳酸都是使用精緻碳水化合物如玉米澱粉作為原料，也導致與民爭糧的爭議。除了作為PLA原料外，乳酸同時也是許多食品添加劑、防腐劑、化妝品與個人護理用品中的基礎材料。

得到乳酸後，PLA主要透過3種方式生產：直接縮聚（direct condensation polymerization）、共沸脫水縮聚合（azeotropic dehydration condensation）和丙交酯開環聚合（lactide ring-opening polymerization），最廣泛應用的方式是丙交酯開環聚合，透過催化劑促進乳酸聚合，讓反應溫度及反應時間能降低，藉而降低製作時的能源消耗，目前科學家也正研究以不同的乳酸種類與聚合方式，降低生產PLA的成本與提高其生物降解性。

PLA給我們生活帶來的好處

3D列印

3D列印中最受歡迎的材料為ABS、尼龍與PLA，其中PLA是最適合業餘玩家入門的材料，具有高強度與剛性，同時融化塑形的溫度也低，不須額外使用加熱版等設備。不過也正因為這項特性，導致使用PLA列印出的成品無法耐熱，在攝氏50度以上就會失去強度，多只能用來試做零件樣品或裝飾品。

醫療用途

透過添加鋁等材料製作複合PLA，在我們的體內能降低過敏反應與自然分解，已被廣泛用於骨折時的體內固定支架與縫合線中，相較於傳統金屬支架與尼龍或聚丙烯（PP）縫合線，不須再額外回診回收這些埋入我們體內的醫療器材。此外近期PLA的更多醫療用途也逐漸在開發研究當中，包括心臟搭橋手術移植物、藥物載體、癌症治療、肌腱再生、抗菌薄膜與手術器材等。

包裝盒

包裝盒在我們日常生活中無所不在，無論是熟食、沙拉、紙張、禮品乃至於工廠中的半成品都需要包裝盒，且多為一次性使用，使得用量極大。傳統包裝盒由塑膠或紙張製作，由於塑膠不可降解及紙張製作過程的化學藥劑與水資源使用問題，許多包裝盒開始使用PLA作為替代材料，尤其在注重衛生或需要透明視覺的食品包裝盒中，例如雞蛋盒、沙拉盒、蛋糕盒及肉品盒等。

冷飲容器

外帶飲品時使用的紙或塑膠杯能以PLA取代，如麥當勞與星巴克都曾經使用PLA材質作為冷飲杯身或背蓋，不過由於PLA不耐高溫，因此無法廣泛用於咖啡等熱飲中。

防水薄膜

除了單獨製作包裝盒或杯身外，部分廠商也會使用紙張作為主體，在表層塗上PLA，代替蠟或塑膠來做為防水薄膜，讓紙容器在耐用的同時，兼具生物降解的能力。

農業地膜

農業地膜能維持土壤溫濕度，同時抑制雜草生長，是現代農業的必需品之一，但農業地膜易碎而不易回收，傳統的塑膠材質會產生大量廢棄物與塑膠微粒問題，加工後PLA地膜能在土壤中分解，同時也提供土壤額外碳源，不僅省事、對環境友善，更能幫助作物成長。

所以，PLA可以被生物分解嗎？

PLA主打的特性便是能夠生物降解，因為其由澱粉聚合而成，因此能像原料來源玉米一樣被微生物分解，但PLA經過聚合使得分解比普通澱粉更加不易，若是在一般的戶外環境中，分解速度不比塑膠快上多少，需要數十年時間方能分解，因此我們若不想讓PLA成為下一個塑膠，就需要提供符合微生物分解最大速度條件的工業堆肥環境（更多關於什麼是工業堆肥的資訊，請閱讀：工業堆肥 vs 家庭堆肥的差別：運作方式、認識標章），將環境控制一定的濕度及含氧量，並維持超過攝氏50度以上，讓PLA能快速分解。

處理PLA產品時，唯一能發揮環保設計理念的方式，便是送入工業堆肥系統處理，但要注意PLA產品中若添加塑膠等無法堆肥的成分，進入工業堆肥系統反倒會摧毀整個堆肥，因此在丟棄PLA產品到堆肥箱前，請先確保其取得可工業堆肥認證，例如BPI發放的可堆肥標章，同時也要詢問負責堆肥箱回收的市政廢棄物處理系統或承包廠商，堆肥箱送往的工業堆肥設施是否接受PLA產品。

PLA還有其他更好的替代品嗎？

由於PLA的分解條件嚴苛，且會有與民爭糧的爭議，人們除了使用除了糧食作物以外的生質糖類製作乳酸，也積極尋找其他替代材料，希望讓製作出的產品擁有PLA的易用性，但卻有更好的分解能力與更環保的原料來源。

甘蔗渣

甘蔗提煉出的蔗糖也是一種精緻的碳水化合物，在許多盛產甘蔗的亞洲國家會用來製作乳酸並進一步合成為PLA，但甘蔗提煉蔗糖後會產生大量副產物甘蔗渣，這些甘蔗渣因為含水與含糖量高，同時又有大量纖維，若直接掩埋處理，容易造成腐爛和分解不易的問題，因此大多會焚燒處置，導致資源浪費與空氣汙染。環保廠商如renouvo經過30年以上對植物技術的鑽研，將製糖、生物燃料與乳酸後剩餘的甘蔗渣轉化為與PLA相似的材料，renouvo的專利材料JCPFM更進一步提高分解性與耐溫性，能在常溫的家庭堆肥環境中分解，不必仰賴工業堆肥設施，同時也能承受熱飲溫度不會變形，用途更加廣泛。

海藻

海藻在海中能迅速生長，一些廠商看準這一點，在海濱建置海藻培養槽，讓微生物分解培育出的特定種類海藻，進而產生可發酵糖，最終合成聚羥基烷酸酯（Polyhydroxyalkanoates, PHA），這項材料具有近似PLA的機械性質，更可耐熱達攝氏80度，在分解性上也十分優秀，可在常溫的家庭堆肥環境中分解，不過仍需額外耗費人力與能源來生產原料，且產能較低導致成本昂貴。

紙

紙張是我們最廣泛利用、也是最成熟的技術，能用在各種盒子及食品盛裝容器中，更不會有遇熱融化的問題，來源天然只經過製漿處理，其中未經染色及淋膜的瓦楞紙板與牛皮紙袋，更是被美國環境保護署列為適合家庭堆肥的棕色材料，分解性極佳，若以永續造林取得木材原料，也是一種十分永續的材料。不過紙張的問題在本身並不防水，在沒經過處理的狀況下，無法直接盛裝飲品或其他含水的物品，若要以紙作為替代PLA的主要方案，就要慎選防水塗層的材料，選擇使用JCPFM或PHA等，而非難以分解的PLA或可能對人體有害的PFAS。

我們該如何看待PLA？

PLA是種立意良好的塑膠替代材料，具有與塑膠相似的性質，但有更佳的分解性，只是要發揮分解性，必須使用人類精心設計的堆肥系統，也因此若我們周遭有接受PLA產品的工業堆肥設施，就大膽的使用經過工業可堆肥認證的PLA產品吧，只是記得一定要好好分類，確保使用後會送入工業堆肥設施處理。而如果周遭沒有能夠處理PLA的工業堆肥設施，其實可以直接將PLA看待成使用植物原料製作的一般塑膠，也因此盡量減用才是根本之道，或是選擇renouvo甘蔗渣材料、海藻製PHA或無加工紙張等分解性更佳的材料所製作而成的產品。