減塑大突破！中山大學張耿崚創塑膠分解技術 奪日發明展金獎

中山大学环境工程研究所副教授张耿崚团队研究成果于2023日本JDIE真夏设计创意暨发明展中摘金，并夺下罗马尼亚特别奖。照片／校方提供

塑胶可在短时间内自行分解！中山大学环境工程研究所副教授张耿崚带领团队研发环保塑胶的创新制备方法，将酵素均匀分布于聚L-乳酸（Polylactic Acid, PLA）结构中，制备出可于一般条件下自行分解的环保生物塑胶，为创新减塑与永续发展另辟蹊径。

其研究成果备受关注，于2023日本 JDIE 真夏设计创意暨发明展中一举摘金，并夺下罗马尼亚特别奖。

张耿崚表示，相较于传统化石原料生产的塑胶制品，聚L-乳酸（PLA）拥有更佳的物理、化学及机械特性，并兼具生物相容性与生物可分解性等优势，成为目前最有发展潜力的生物可分解塑胶之一。

研究团队将酵素（Lipase, Lactobacillus plantarum）结合 PLA 生物塑胶，改善了目前须在特定条件下才能完全被微生物分解的局限，在一般环境中即可加速生物自行分解，提升环保塑胶应用推展的可能性。

张耿崚指出，传统塑胶不仅消耗地球能源，也会加剧环境污染，已成为全世界迫切且关注的重要议题；除限制一般塑胶使用外，也亟需开发可替代传统塑胶的材料。

虽然 PLA 在常温环境中，会如同传统塑胶长时间存在，不易分解，必须在摄氏58度、倚赖工业堆肥菌群足够等特定条件下，才能发挥其生物可分解特性，导致许多国家使用 PLA 的意愿不高。为改善此问题，研究团队聚焦系统化控制并加速环保生物塑胶的分解速度，提出一套创新有效的制备方法，期能提升各国推广意愿，使环保塑胶使用率更加普及。

张耿崚说明，研究团队首先使用特殊溶剂与酵素溶液在室温下搅拌2小时，制作出包埋酵素的 PLA 薄膜，再将薄膜置于60℃和每分钟100转速（100 rpm）的培养箱中与酵素溶液反应。

结果显示，相较于在反应溶液中额外添加酵素的 PLA 薄膜，含有酵素的 PLA 样品在浓度0.1%与浓度1.0%酵素溶液中的分解效率更好；在浓度5.0%酵素溶液中，其分解效果在21天后可达到74%。以扫描式电子显微镜（Scanning Electron Microscope, SEM）分析，也显示额外添加酵素与含有酵素的 PLA 薄膜，其外观表面与分解情况有所差异。

「含有酵素的 PLA 薄膜在反应21天后，仍能保持其分解能力，证明以酵素结合生物塑胶具有更多生物自行分解应用的潜在可能性。」张耿崚强调，PLA 结合酵素有助于减少石化聚合物制造过程中温室气体的排放，在一般环境中即可加速生物自行分解，提供一项废弃物管理和环境保护的方法，与联合国永续发展目标 SDGs 理念相符。

希望未来能以绿色化学研究拓展生物可分解塑胶的应用层面与范围，并取代传统塑胶，在兼顾便利性的同时，降低对地球环境的危害。