今年1月的世界經濟論壇，揭露出塑膠產業的五大醜陋真相。美國史丹佛大學科學家如今藉由創新的研發技術，從二氧化碳和非食用性植物（例如農業廢棄物和草）製成可分解塑膠，或可大幅度降低塑膠產業的碳足跡。
史丹佛大學研究中可重複使用的環保塑膠。圖片來源：史丹佛大學 Stanford University
史丹佛大學化學系助理研究教授卡南（Mattew Kanan）說：「我們的目標是用二氧化碳產製的塑膠取代石化產品，如果製作過程能夠減少不可再生能源的使用，更可以大幅度降低塑膠工業的碳足跡。」該研究團隊的成果刊登在3月9日的線上版《自然》期刊。
改變塑膠公式
日常許多塑膠製品是從一種稱為PET（polyethylene terephthalate）的聚合物產生。每年全世界有5000萬噸的PET用來製造如紡織品、電子、可回收飲料容器和個人照護用品等。
PET由兩個化合物組成——對苯二甲酸（terephthalic acid）和乙二醇（ethylene glyco）——這兩者皆是石油及天然氣再提鍊出而成，製造過程會產生大量助長地球暖化的二氧化碳。「使用石化燃料當原料，加上合併生產PET所需要的能量，一噸的PET會產生超過四噸的二氧化碳。」卡南說。
卡南和同事將目光集中在一種前景看好的替代物——PEF。PEF是由乙二醇（ethylene glyco）和2,5-呋喃二甲酸（2-5-Furandicarboxylic acid，簡稱FDCA）的化合物組成。
卡南表示，PEF可以取代PET，因為FDCA可以取自有機物並取代石油，而阻絕氧氣的密封效果更好，也是PEF比PET優良的另一個原因。
永續生產成挑戰
儘管PEF有許多優點，塑膠工業仍然必須找到低成本的製造方法，FDCA的最大瓶頸在於商業上可行的模式，又能兼顧永續生產。
其中一個辦法是從穀類糖漿中將果糖變成FDCA。荷蘭一家公司Avantium已經和可口可樂及其他公司結盟發展這項科技，但是為工業生產穀物需要許多土地、能源、肥料和水資源。「使用果糖是很難處理的，因為生產果糖會衍生出大量的碳足跡，而且最主要的困難還是與糧食生產對抗。若從不可食用的有機物製造FDCA，例如草或收割之後的廢棄物就比較好。」卡南說。
為此，史丹佛大學研究團隊曾經實驗使用糠酫（C4H3OCH3），一種由農業廢棄物製成的化合物，幾十年來經過廣泛使用，每年生產40萬噸合成樹脂、溶劑和其它產品。但是一般由糠酫和二氧化碳製造FDCA需要昂貴的且危險的化學製品，以及使用高耗能源（energy-intensive）。「這確實與我們的目標背道而馳。」卡南說。
回收「碳」 打造循環經濟
史丹佛大學團隊於是使用對氣候、土壤都溫和的化合物——碳酸鹽——來解決這個難題。研究主要作者 , 研究生班納吉（Aanindeeta Banerjee）嘗試結合二氧化碳和2-福喃甲酸C4H3OCOOH糠酸（糠醛的衍生物）。她將此混合物加熱到攝氏200度，形成已融化的鹽。非常神奇地，5小時之後89%的溶化鹽混合物變成FDCA。
「下一步將FDCA變成PEF就非常簡單，其他研究者也已經研發出來了。」卡南說。
製造PEF需要的二氧化碳，可以從燃煤電廠或其他工廠排放的廢氣取得；PEF產品可以透過回收或焚燒而變成二氧化碳回到大氣，由植物再吸收，又可以製造更多的PEF。
史丹佛大學的團隊研究有可能大量減少溫室氣體的排放，因為「我們有信心解決PEF的難關。這只是第一步，我們仍然必須進一步了解，做許多研究看是否有發展可能，又能量化碳足跡。」卡南說。
