生質能的 “新藍海”－海洋可分解塑膠生產技術
更新時間：2024-03-22 15:16
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【技術簡介】
隨著氣候變遷以及石化資源日漸耗盡，為了降低石化資源的依賴，全世界陸續提出限塑的政策並增加生質塑膠的需求，以提高生物可分解產品的經濟性。在眾多生質塑膠材料中，聚羥基鏈烷酸酯類 (Polyhydroxyalkanoates, PHAs)因其種類可達150種以上，材料性質與傳統石化塑膠類似，可成為石化塑膠持續替代品，而其生物相容性及生物可分解的特性，是現階段少數被公認為海洋可分解的生質塑膠。在海洋塑膠污染問題越見嚴重的趨勢下，PHAs已被視為是下一世代生質塑膠市場成長的重點。目前生物合成 PHAs 的方法主要以微生物發酵法為主，但發酵過程需要優勢菌種培養、碳源、滅菌和萃取純化等程序，導致其生產成本過高，進而限制其應用發展。有鑒於此，為提高 PHAs 產量及降低發酵成本，國原院運用高通量篩選技術進行PHAs優勢菌種的開發，整合發酵設計及控制策略，據此建立PHAs之發酵技術研究，進而使本院開發之PHAs生產技術具市場競爭力。
圖1、微型試驗廠及噸級發酵測試廠之設備能量
【計畫規劃/技術應用】
國原院建置完備的菌株資源、高通量篩選平台、微型試驗廠及噸級發酵測試廠，配合菌株培養時間、碳氮比例、溫度、pH及溶氧量等參數，視菌株生長條件利用批次發酵或饋料批次發酵等發酵策略，已完成噸級發酵試量產測試。現階段技術開發重點包含使用低成本多元料源、提升菌株產製效率、採用全無機鹽配方及發酵策略，來達到降低成本的目標，藉以增加廠商投資意願。以饋料批次進行發酵，將實驗室的發酵條件規模放大到噸級，其PHAs蓄積量可佔菌體乾重可達70%以上。建立之PHAs發酵規模放大能力與經驗，據此可作為其他PHAs菌株放大生產研究之基礎，並完善我國工業生技海洋可分解塑膠PHAs生產製程開發平台。
【未來佈局】
配合淨零科技發展，降低化石資源依賴及減少溫室氣體排放，國原院研發技術方向著重於PHAs生質材料製程技術及其高值化應用，未來將持續精進提升PHAs生產菌株之效能和發展無毒性的PHAs萃取及純化製程，針對不同PHAs種類特性，開創多元商品，以期開創有利於環境永續之PHAs綠色材料的藍海市場。藉由整合專利智財權佈局，建立產業推廣規劃，並推動PHAs可分解塑膠試量產技術之驗證、產品示範應用及產業化應用之效益評估。據此不僅提升國內自主生產PHAs 技術之競爭力，有助於健全國內生質材料產業鏈，亦可促進國內生質塑膠中下游產業的升級，同時開拓國內新興生質產業，提升出口導向產業或國際供應鏈產業之減碳效益、營運韌性及國際競爭力，有助於產業達成轉型並落實減碳目標。
圖2、國原院PHAs核心技術與重點應用項目
【連絡資訊】
姓名：歐宗茂
電話：03-4711400分機5061
E-mail：ouchungmao@nari.org.tw |
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