蘇格蘭小龍蝦中的綠金商機 – 一次性石化塑膠的替代物
2021-04-06

【撰文/高志全】

自1950年開始被大量製造至今,塑膠的使用已成為人們日常生活的一部份,如您手上的手搖杯或所開的汽車均可見塑膠的蹤跡。然而這些塑膠產品在使用後的回收再利用率卻不到一成,剩餘的部分除了約一成被焚化以外,大部分被遺留在自然界中 [1]。據估計 [2],全球每年約有800萬噸的塑膠垃圾被丟進入海洋中,這些垃圾在海裡逐漸地分解成塑膠微粒 (microplastics) 且慢慢地進入海洋的食物鏈中以致破壞其生態系統,進而影響人類的健康。為解決此問題,蘇格蘭的藍色生技新創公司註一,CuanTec,研發出可替代石化塑膠的生物材料且正商業化此產品中。

Cuan在蘇格蘭凱爾特語中代表” 海洋” 的意思,該公司於2017年成立,志在減少食物浪費與塑膠汙染。在蘇格蘭馬瑟威爾 (Motherwell)與奧本 (Oban)各有一間實驗室研發該公司第一個產品CuanSave: 利用當地盛產的高級海鮮 - 蘇格蘭小龍蝦 (langoustine)中的廢棄物,如蝦殼與蝦頭等,製成食品包裝用的薄膜材料。此薄膜製程原理有別於傳統的化學製程,比較類似於啤酒的釀製,利用細菌將目標物發酵後提出所需的物質做其他後續處理 [3-4] 。

蘇格蘭小龍蝦蘇格蘭小龍蝦 (Langoustine)

 

首先,將清洗乾淨的廢棄物研磨成粉後進高壓滅菌氣中殺菌,然後使用環境友善的菌種發酵後取出殼中的生物聚合物 (biopolymer) - 甲殼素 (chitin)。在去除甲殼素中的礦物質,如碳酸鈣等,與乙醯基 (acetyl group) 後獲得殼聚醣 (chitosan),之後將殼聚醣與其他生物聚合物混合製成薄膜 [5-6]。具該公司所示,該薄膜具有彈性與抗菌功能,利於包裝產品與延長產品的壽命,且最重要的是該材料能在一般環境下於90天後自然分解。相對於大部分的生物塑料  (bioplastic) 需要特定的環境條件才能分解,此薄膜自然分解的特性能節省許多處理這方面材料的能源與成本 [7]。

在副產物方面,整個製程下來除了碳酸鈣可挪做其他用途外,最主要的副產物為發酵過程中遺留下來的液體。因其液體含有高量蛋白質與鮭魚所需的蝦紅素,該公司希望能將其開發為鮭魚養殖飼料的應用以達零廢棄之目的 [4]。再者,與一般化學製程相比,傳統萃取甲殼素的方式包含使用刺激性化學品,如氫氧化鈉與鹽酸等,此舉不但耗用較多能源且增加化學廢棄物處理的成本。反觀CuanTec,利用在室溫下生物分解過程取出甲殼素大大減低了相關成本,雖然在甲殼素轉化成殼聚醣的過程 (去乙醯化) 中使用了微量的氫氧化鈉,但用量只有傳統方式的五分之一 [8]。

雖然CuanSave的商業化過程處於初期的量產與工業化階段,但其前景結合了經濟、環境與社會永續的效益已經引起許多商業的興趣。英國高級超市維特羅斯 (Waitrose),同時也是唯一取得皇家認證的連鎖超商,已與該公司締結夥伴關係。在CuanSave取得食品安全許可後,將先試驗於該超市煙燻鮭魚的包裝上。如成功的話,CuanTec將延伸其產品應用於其他海鮮食品與產業進而最終取代一次性石化塑膠的應用以達永續之目的 [4,7]。 CuanTec不但體現了循環經濟的中心價值,更是搖籃到搖籃設計的最佳案例 - 使用後的海鮮副產物經由環境友善的製程形成了食品的包裝材,最終自然分解回歸土壤變成其他生物的養分。雖然甲殼素已應用在許多領域上,如醫學、工業等,但CuanTec的故事提供另一方向生物材料的應用思維與實踐的方式。

註一: 藍色生技意旨與水生生物跟海洋方面相關的生物科技。

 

參考文獻

1. Roland Geyer, Jenna R. Jambeck, Kara Lavender Law, “Production, use, and fate of all plastics ever made”, Science Advances, vol.3 (2017) 1-5

2. UN News, “Microplastics, microbeads and single-use plastics poisoning sea life and affecting humans” ,https://news.un.org/en/story/2019/11/1050511,於2021年3月29日造訪

3. CuanTec公司官網,https://www.cuantec.com/,於2021年2月25日造訪

4. “CuanTec Raises Funds to Turn Scotland’s Seafood Waste into Compostable Packaging”, https://thespoon.tech/cuantec-raises-funds-to-turn-scotlands-seafood-waste-into-compostable-packaging/,於2021年3月19日造訪

5. “CuanTec's sustainable process to extract chitin and chitosan”,https://www.youtube.com/watch?v=XfqZFkpokvg,於2021年3月25日造訪

6. Ryan Taylor, “CuanTec Case Study”, Scottish Circular Economy Business Network, Zero Waste Scotland, https://www.zerowastescotland.org.uk/sites/default/files/Breakout%20Session%20PM%20CuanTec.pdf,於2021年3月26日造訪

7. “Introducing CuanSave: a flexible film made from crustacean shells”, https://packagingeurope.com/cuansave-flexible-film/,於2021年3月25日造訪

8. “This Biotech Turns Seafood Waste into Packaging Using Microbes”, https://www.labiotech.eu/startup-scout/cuantec-recycle-scampi-bioeconomy/,於2021年3月23日造訪

 

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