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韓國研究院 KRICT KRICT 研發 《可生物分解口罩 》 案例分享

小口罩大問題

COVID-19疫情持續延燒至今,口罩需求順勢增加中。依據綠色和平組織統計,2020.02至2020.05疫情期間,國內生產與使用醫用口罩消費量大約是13億片,以一片4公克計算,3個月口罩消費量產生約5500公噸的一般性垃圾;以平均每輛清運量為5公噸的垃圾車換算,就能塞滿1100輛垃圾車。直至今日,全球每個月更需要用上1290億個可拋棄式口罩,而使用過口罩廢棄物的回收處理,嚴重衝擊了整個環境與社會問題。


 

一片口罩終可能殺死一頭巨鯨


全球各地有越來越多的口罩沖刷到海岸邊,環境觀察員作出了嚴重警告:我們正面臨著海洋污染的大流行,COVID-19不僅對人類社會造成影響,也在海洋世界中掀起滔天巨浪,誰也不曾想到,口罩可能比水母更多,一片口罩終可能殺死一頭巨鯨,嚴重的海洋汙染問題,日益嚴峻。全球都在想,如何解決廢棄口罩問題,依環保署規範,目前民眾使用後的口罩為一般垃圾,只能進焚化爐焚燒,造成的空汙亦對地球有害。口罩材質分為罩身的PP(聚丙烯)、鼻線的金屬、耳帶的尼龍和彈性紗。PP是可回收的熱塑性塑膠,要再製成原料並不難,且回收熔融溫度高達攝氏200度,足以滅菌。但實際要回收口罩,必須人工拆除鼻線及耳帶,並不符合效益,尤其疫情下還得考量到人員之感染風險。
 


 

高機能的口罩過濾材料-可生物分解口罩

目前市場上拋棄式口罩通常都是以無法分解的聚丙烯材料製造,影響環境生態永續性。此外口罩過濾功能也有其限制,例如靜電過濾在潮濕環境下容易失效,進而影響奈米篩(nanosieve)過濾細孔阻塞。韓國Korea Research Institute of Chemical Technology(KRICT) 旗下的研究機構Research Center for Bio‐Based Chemistry開發出高機能的口罩過濾材料,不但可生物分解,效果也不受潮濕影響且十分透氣。




 

可生物分解口罩製程

KRICT開發的口罩原料包含聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和奈米鬚,選用可生物分解的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)塑膠,PBS為熱塑性聚合物樹脂,是一種可生物降解的脂肪族聚酯,具有良好力學性能與耐熱性,其性能可與聚丙烯(PP)媲美,透過靜電紡絲技法,製成不織布材料。奈米鬚溶液即為甲殼素(chitosan或稱脫乙醯甲殼質)。雖然PBS不織布本身就有過濾分子的功能,但經過奈米鬚溶液處理,除了能提升過濾效果外,更可生成永久正電荷,使其確保口罩在潮濕環境中仍能正常運作。
可生物分解口罩三階段製程
第一階段 : 選用可生物分解的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)塑膠,透過靜電紡絲技法,製成不織布材料



第二階段 : PBS不織布會浸泡至甲殼素(chitosan或稱脫乙醯甲殼質)奈米鬚溶液中,並通過乾燥製程。


第三階段 : 加入至口罩製程作業



 
口罩效能提昇 地球綠色生態 你我有責
據KRICT的實驗數據,新材料的另一個優勢,是能在土壤中經生物完全分解,且時間僅需要四週。口罩防護力媲美現今的N95口罩,可以過濾98.3%的細懸浮微粒(PM2.5)。過濾材料就算泡過水效能也不打折,確保長時間過濾及口罩重複使用的可能。口罩過濾布材選用的原料,PBS和甲殼素等,不但取得容易,價格上也頗具競爭力。
 
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