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環保:塑膠微粒禁用了~那化妝品包裝呢? 3大類-可生物降解-塑料 @MSMF 知識PART

2019/04/27閱讀時間約 9 分鐘
比起塑膠微粒,使用更大量塑膠成分的「化妝品-包裝」──如何更貼近環保/永續?3大類可用於化妝品包裝的可生物降解塑料-優缺點&挑戰...
響應環保、愛護地球──避免「塑膠垃圾」的產生,是全世界"持續-行進中"的熱潮!
因此,在美容領域──近些年來,世界各國也紛紛立法「禁止:化妝品及個人清潔用品,含有塑膠微粒」存在。
然而實際上,化妝品(完整商品)所含「塑膠(成分)」最大宗/最主要的存在──是化妝/保養品的「包裝」部分(從:瓶器~面膜布~外盒~提袋......等皆含有)。
既然要環保──為何不連這些,也跟一併禁止/限制使用呢?
因為化妝/保養品的「內容物」本身就具備「不安定/易腐敗」的先天屬性──故需要「良好屏障→隔絕:氧氣、濕氣(水分)、芳香化合物......等內/外-分子的通透」+「不與內容物(組成成分)發生交互作用/起反應」的容器/包裝-材料──而「塑膠(成分)」恰恰是最符合條件者。
加上石化塑料,量大、成本低──製成的「塑膠包裝」可用性高、機械性能好、與內料相容/穩定性佳──故化妝品包裝,根本沒有理由去屏除「塑膠包裝」不用,獨立於現今各式各樣的「包裝主流-塑膠(材料)」之外。
延伸,依用途,還可加以區分為「剛性包裝(rigid packaging)」或「軟性包裝(flexible packaging)」2大基本類型,其中:

剛性包裝:

  • 通常包含「瓶/罐-容器&蓋子/壓頭」組成──常見的材質-聚合物(塑膠成分)為:"高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)"等,構成外觀「非透明」的包裝使用;相對的「透明」包裝,則往往屬於"聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)"成分。
  • 因塑料「佔比-高%」──所以可透過分類、洗滌/清潔、篩選/分離、熱熔造粒/製成「二次料」方式──以「降級回收」使用:供其它工業製造,如:包裝盒、填充棉、不織布、聚酯布料、人造皮革、電線覆皮、垃圾桶、工具箱......等物件的原料──來間接達成:延長這些塑料的「生命週期」產生減少塑膠總量的效果。(參→環保署-回收處理流程)

軟性包裝:

  • 多由"低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)和聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)"製成的柔性包裝物──可由單一或複合多層材料組合而成──用於「高-阻隔性能」的多層包裝,往往除了塑料外,還含有「鋁箔和紙」。
  • 此類包裝,通常比剛性包裝的塑料「含量%-更低」,再加上受到「內容物-殘留(e.g.液體/乳化/油脂)的影響,會更進一步「削弱-單一塑料的回收率」──導致這些軟性包裝,最終可能還是落入「焚化爐」處理──其塑料「生命週期」比剛性包裝的「可持續性」更低!
所以,化妝/保養品-包裝──如何更貼近「環保/永續」目的?

3大類可用於化妝品包裝的可生物降解塑料

根據這篇Review文章《Cosmetic Packaging to Save the Environment: Future Perspectives》介紹──符合「環保-永續性」目標,現今「可生物降解塑料」用於化妝品包裝的,有3大類成分:聚乳酸(Polylactic acid, PLA)、聚羥基鏈烷酸酯(Polyhydroxyalkanoates, PHAs)、多醣(Polysaccharides)──持續開發中...

聚乳酸(Polylactic acid, PLA)

優點:

✔️天然/可持續性-來源──製造PLA的原料,可以從植物,如玉米,木薯,甘蔗或甜菜漿中取得。
✔️可加工性-良好──PLA是一種熱塑性材料,可通過注塑,吹塑,熱成型和擠出加工,與一般石化塑料包裝-差異不大。
✔️安全/生物相容性高──醫學界更利用其會「緩慢降解成無害乳酸」特性,將PLA充當「醫療植入物」使用,例如製成骨釘/固定板,植入骨折病患體內,幫助其骨折部位的「有效穩固&協助修護」,同時免除:骨折癒合後,需再做一次"取出-手術"的必要。
✔️可堆肥降解──在「高濕、高溫、氧氣充足」環境下,透過「水解」和「熱降解」反應,PLA能轉變成:無毒的乳酸分子+水+二氧化碳、甲烷等氣體──回歸自然界,不會萬年不滅。

缺點:

❌得「複合材質」才能兼顧「實用性」──因為純PLA本身「高脆性(應用限制)、不耐熱(>60℃會受熱變形)、結晶慢(製造加工麻煩)......」等特性,導致必需搭配其它材質/成分,才能提高PLA的可用性。例如:+塑化劑(Plasticizers)→降低脆性、提升可塑性;或+成核劑(Nucleating Agent)→加速結晶速率;或+聚合物(Polymers)→增加強度、對抗碰撞/拉扯-應力;或+填充劑(Fillers)→提升彈性、耐受拉伸延展。
❌複合材質「添加物」不見得環保──例如添加了「聚碳酸酯(polycarbonate, PC)」的PLA/PC複合物包材,雖然提高了機械強度,但PC無法被生物降解。
❌實務上「令PLA降解-環境」缺少──即使不考慮「複合-添加物」的存在,就PLA本身的「生物降解」反應,必需要在「高溫、高濕、氧氣充足」的環境下,才能有效發生,產生環保效益。但根據報導:在台灣,PLA廢棄物幾乎得不到「合乎條件的堆肥處理」管道,多數最後都進了焚化爐,環保「回收/可持續性」只作了半套!(參→「可分解餐具」出了實驗室就變「假的」,你還在用小麥碗筷、玉米刀叉嗎?我們每天做回收都是做白工!?你我都掉進「臺灣之光」陷阱)

聚羥基鏈烷酸酯(Polyhydroxyalkanoates, PHAs)

優點:

✔️天然/可持續性-來源──藉由「微生物-發酵技術」取得。
✔️與石化塑料特性-相近──PHA聚合物是熱塑性的,可以在常規加工設備上加工。透過調整「聚合-單體結構&官能基-修飾」,能變化出:不同彈性/延展性/機械強度的PHA材質。例如:上方圖示中的R=CHვ官能基時,為"聚羥基丁酸酯(polyhydroxybutyrate, PHB)",其材料特性與PP塑膠相似,具有良好的"抗潮濕和香氣阻隔"性能。
✔️生物降解-條件限制低──許多微生物(e.g.細菌、藍綠藻和真菌),均能降解PHA;同時環境要求不高,在土壤、工業/家庭-堆肥、淡水或海洋生態系統中,均能滿足PHA降解反應的發生需求。
✔️對「避免-溫室效應」更友善──PHA降解時,比PLA釋放「更少」的溫室氣體。

缺點:

❌成本偏高──相較於PLA的生產成本,目前PHA仍缺乏競爭力,難以大規模商業化-生產/銷售。
❌PHA作為「包裝(應用)」實用性評估,仍缺乏充足的保證──如:PHA包裝的環境「耐久度」如何?對內容物「​​保質期」方面的影響如何?......等,都還有待更多的研究,來詳細了解、釐清/判定-各式變因所在。

多醣類(Polysaccharides):纖維素(cellulose)、直鏈澱粉(amylose)/支鏈澱粉(amylopectin)、殼聚糖(Chitosan)

優點:

✔️天然/可持續性-來源,且資源含量豐富──纖維素可從植物身上取得;澱粉來源有玉米、小麥、木薯、馬鈴薯、大米......等;殼聚糖則能從甲殼類動物的殼、或真菌菌絲中-取得。
✔️可生物降解──自然界已演化(準備好):能降解這些多糖類成分的生物&反應機制。
✔️殼聚糖-抗微生物-特性──可供覆膜塗料,來提升包裝的對抗-微生物/腐敗的能力。

缺點:

❌對「水」耐受性/阻絕性-弱!(尤其vs.塑膠成分)──不管這些多糖類,是不是經過「遺傳或化學-改性or複合其它材料」來提升防水性──拉長時間來看,終究還是會出現「水解」狀況,差別只在-時間長短/快慢-而已!(←我們也是因為如此,才拿其來當作「環保的」包裝塑料。)

「可生物降解塑料」的挑戰

上述的3類-環保包裝-材質──除了其各自的優/缺點外──對於「化妝品-包裝」的應用,應當還要更深入研究,例如:

●配方成分vs.瓶器材質──相容性?

環保包裝的「材質」會不會與化妝/保養品的「內容物(e.g.水、表面活性劑or溶劑成分)」發生交互作用──尤其化妝產品,往往要求「貨架-保存期限2-3年」的長時間──會不會因為「長期」接觸,致使某種"物質"漸漸從包材/瓶器內壁滲出,汙染內容物?或接觸面發生水解,導致「包裝-屏蔽功能」損壞,而發生氧化/光化學反應/受潮/滲漏......等變質的狀況呢?

●配方防腐劑/表面活性劑vs.堆肥-微生物──降解反應-活性?

用完的化妝/保養品,在「瓶器/包裝」中肯定有殘餘的內容物──其中勢必包含「防腐劑or表面活性劑(乳化配方/清潔配方)」成分──這些殘餘成分的存在,有沒有可能:也「有害」堆肥-微生物的生長活性,導致原本微生物→降解化妝品包裝的效能變弱、甚至失去分解能力,讓包裝無法被分解,回歸自然,喪失-環保/永續-的意義?
另方面,化妝/保養品「配方」在設計時,是不是也該加以調整/因應,來保證「堆肥-生物降解」的反應效率&可持續性?並且能明確那些「配方-成分」應當避免?或什麼樣的「配伍組成」是更合乎環保/永續訴求的?......
一切都還有著許多空白的「未知」──待解!?
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