聚合物/高分子材料與塑膠是什麼？差異、種類與環境影響一次看懂！
什麼是聚合物/高分子材料？聚合物/高分子材料的定義與結構
塑膠是一種高分子合成的聚合物，也稱做是高分子材料，而聚合物是一種由重複的化學上不同的單元（稱為單體）組成的長鏈分子。這些單體透過共價鍵連接在一起，其中涉及價電子的移動和共享。聚合物分子鏈的長度及其分子量取決於連接的重複分子單元的數量及其相應的分子量。聚合物可以由單鏈中以數以萬計個單獨的單體組成，並且需要許多單獨的聚合物分子鏈才能形成物理產物。
國際純粹與應用化學聯合會 (IUPAC) 將聚合物定義為由大分子構成的物質，其特徵是一種或多種原子或原子團（單體或結構單元）以共價鍵多次重複鏈接而成。這種重複足以提供一組不同的屬性，這些屬性不會隨著一個或幾個組成單元的增加或斷鏈而出現顯著變化。聚合物和高分子通常被認為是同義詞，儘管一些權威人士根據單體的重複性質來認定它們。
聚合物是屬於大型的分子鏈，也稱高分子，其中單體分子以長鏈形式相互結合。一條聚合物鏈中可能有數千個單體分子。
聚合物的分類：天然聚合物／天然高分子 vs 合成聚合物／人工高分子
天然聚合物／天然高分子的特性與應用
自古以來，人類就利用天然聚合物來製造各種用途，包括製造工具、武器、衣服和住所。一些常見的天然聚合物包括：
- 木材：用於建築和家具。
- 橡膠：用於各種用途，包括輪胎和鞋類。
- 絲綢：用於紡織品。
- 棉：另一種紡織纖維。
- 皮革：用於服裝和配件。
- 紙：用於書寫和包裝。
- 蛋白質：存在於動物蹄、皮膚、毛髮、肌腱和其他生物結構中。
- 核酸（DNA和RNA）：對遺傳訊息的儲存和傳輸至關重要。
- 纖維素：木材和紙張的主要成分。
合成聚合物／合成高分子（塑膠）的優點與應用
合成聚合物／人工高分子的開發是為了滿足天然聚合物無法滿足的商業需求。這些聚合物可以透過設計獲得多種特性，這些材料需經由人工裂解原油、提煉單體、合成單體、聚合不同單體等步驟後，才成為了人們常見的高分子塑膠。一些常見的合成聚合物包括：
- 聚乙烯（PE）：用於包裝、容器和瓶子。
- 聚丙烯（PP）：用於汽車零件、紡織品和包裝。
- 聚苯乙烯 (PS)：用於泡沫產品、容器和絕緣材料。
- 聚氯乙烯（PVC）：用於管道、電纜和服裝。
- 聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）：用於飲料瓶和食品包裝。
- 聚四氟乙烯（PTFE）：又稱特氟龍，用於不沾鍋。
- 聚醯胺（尼龍/PA）：用於紡織、汽車和工業應用。
- 聚酯：用於紡織和包裝。
- 聚氨酯 (PU)：用於泡棉、塗料和黏合劑。
這些例子說明了天然和合成聚合物在各種應用中的多樣性和實用性。
聚合物／高分子塑膠對環境的影響：塑膠的污染與回收挑戰
與合成聚合物相比，天然聚合物具有更佳的生物降解性，並且來自可再生資源，有助於減少對化石燃料的依賴，並降低碳足跡。此外，天然聚合物不會像合成聚合物那樣在環境中積累，大多數會分解成無害物質，從而減少對生態系統的影響。
相對地，合成聚合物（高分子塑膠）因其耐久性和穩定性，廣泛應用於各行各業。然而，這些特性也使得塑膠在環境中難以分解，對生態系統造成長期污染。微塑膠的累積對水域、土壤，甚至人類健康，構成了潛在的威脅。
合成聚合物(高分子材料／塑膠)對環境的影響
- 壽命和穩定性：
合成聚合物通常設計用於在極端條件下保持長壽命和穩定性。這種耐久性雖然有利於長期應用，但在自然條件下會導致緩慢分解，並因塑膠堆積而造成嚴重的環境問題。 - 微塑膠／微粒塑膠：
合成聚合物會形成微塑料，經由製造塑膠小零件、常見洗面乳洗手乳加強清潔用的微粒塑膠，或者經由環境中降解、破碎而成的塑膠微粒，而這些微塑料則會在生態系中累積。這些微塑膠可以被攝入並進入生物體的身體和組織，對野生動物構成健康風險，並可能進入人類的食物鏈。 - 回收挑戰：
合成聚合物的穩定性和耐久性使回收變得具有挑戰性。有效的回收需要對聚合物廢棄物進行完整的收集、分類、淨化和處理。目前和即將推出的回收方法旨在解決這些挑戰，但它們尚未完全有效。 - 生物降解：
大多數合成聚合物不易生物降解。雖然一些研究側重於酶降解（例如，PET 酯酶用於 PET），但許多合成聚合物（如聚苯乙烯和聚酰胺）缺乏有效的生物降解酶。
耐用性與生物降解性：合成聚合物與天然聚合物比較
- 合成聚合物：耐用、穩定、抗降解，導致塑膠堆積和微塑膠等重大環境問題。回收和生物降解具有挑戰性，但對於減輕其影響卻是必要的。
- 天然聚合物：更易生物降解，且源自再生資源，因此更環保。它們更容易分解，並且不會像合成聚合物那樣在環境中累積。
整體而言，雖然合成聚合物在各種應用領域具有多功能性和耐用性，但與更具永續性和環保性的天然聚合物相比，它們對環境的影響會更為嚴重。
生物可降解塑膠：環保解決方案的發展
生物可降解塑膠指的是能夠在特定條件下被微生物分解的塑膠材料。常見的可生物降解塑膠包括聚乳酸（PLA）、熱塑性澱粉等，這些材料能夠減少環境污染，並逐漸成為替代傳統塑膠的環保選擇。
可生物降解塑膠對環境的影響
- 生物降解性：
可生物降解塑膠在特定條件下更容易分解，例如工業堆肥。與合成聚合物相比，這減少了其長期環境影響。 - 再生資源：
許多可生物降解塑膠由可再生資源製成，這有助於減少其生產過程中產生的碳足跡。例如聚乳酸（PLA）和熱塑性澱粉。 - 堆肥：
可生物降解塑膠可以在工業設施中進行堆肥，在工業設施中，較高溫度和微生物活動等條件有利於其更快降解。然而經由生物降解的過程，有其嚴刻的條件才能進行降解，它們可能無法在自然環境中有效降解，如果處理不當，可能會導致累積。
- 微塑膠：
雖然可生物降解塑膠的設計目的是分解，但如果處理不當，它們不能完全降解，仍然會導致微塑膠的形成。如果沒有適當的堆肥條件，就會發生這種情況。 - 誤導性聲明：
一些作為可生物降解產品銷售的產品可能含有僅導致部分降解的添加劑，從而產生小的塑膠碎片而不是完全分解。這可能會產生誤導並導致環境污染。
合成聚合物(塑膠)與可生物降解塑膠的環境影響比較
- 合成聚合物：高度耐用且抗降解，導致長期累積和微塑膠形成等重大環境問題。回收充滿挑戰，而且通常效率低。
- 可生物降解塑膠：旨在特定條件下更容易分解，減少長期環境影響。由可再生資源製成，可在工業設施中堆肥。然而，如果處理不當，它們仍然可能造成微塑膠污染，並可能受到有關其生物降解性的誤導性宣傳的影響。
整體而言，可生物降解塑膠比合成聚合物具有環境效益，特別是在減少長期污染和使用再生資源方面。然而，適當的處理和堆肥對於充分實現這些好處至關重要。
消費者行為對可生物降解塑膠有效性的影響
- 正確處置：
可生物降解塑膠減少污染的有效性很大程度取決於消費者的正確處理。可生物降解塑膠需要在適當的堆肥設施中處理，以確保其按預期降解。如果消費者將這些塑膠丟棄在普通垃圾中或亂丟垃圾，它們可能無法滿足生物降解的必要條件，從而導致持續污染。 - 意識和教育：
消費者意識和教育至關重要。許多消費者可能不了解可生物降解塑膠分解所需的具體條件。教育消費者了解在指定堆肥設施中處理可生物降解塑膠的重要性，可以顯著提高其減少污染的有效性。 - 避免誤導性標籤：
消費者需要警惕誤導性標示。一些聲稱可生物降解的產品在自然條件下可能無法完全降解，仍會造成微塑膠污染。了解和識別可生物降解塑膠的認證標籤和標準可以幫助消費者做出明智的選擇。 - 行為變化：
消費者行為的轉變，例如減少一次性塑膠和選擇由可生物降解材料製成的產品，可以推動對更多永續選擇的需求。這可以鼓勵製造商生產更多環保產品並投資更好的廢棄物管理基礎設施。 - 法律法規：
消費者行為會影響立法和監管。當消費者要求更永續的產品和適當的廢棄物管理系統時，這可能會導致更嚴格的法規和更好的堆肥和回收可生物降解塑膠的基礎設施。
聚合物／高分子材料／與塑膠的未來：持續創新與永續發展
- 妥善處理：確保可生物降解塑膠在適當的堆肥設施中處理對於其有效性至關重要。
- 意識和教育：教育消費者了解生物降解所需的條件和正確處理的重要性可以提高可生物降解塑膠的有效性。
- 避免誤導性標籤：識別認證標籤和標準有助於消費者做出明智的選擇，避免購買可能無法完全降解的產品。
- 行為改變：減少一次性塑膠並選擇可生物降解的材料可以推動對永續選擇的需求並改善廢棄物管理實踐。
- 立法和監管：消費者對永續產品的需求可以影響立法並帶來更好的管理可生物降解塑膠的基礎設施。
消費者行為對於可生物降解塑膠減少污染的有效性起著關鍵作用。正確的處置、意識和明智的選擇是決定這些材料環境效益的關鍵因素。
