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製造各種產品所用原料大致分為「可再生性（renewable）」與「消耗性（depleting）」兩類。可再生性原料通常得自農（耕）、林、漁、牧業的收穫或是生物生命過程產生的廢物；消耗性原料之來源則是石油、天然氣、煤和礦物等。永續化學十二原則中有一項即是：只要技術成熟與經濟上划算，就須使用可再生性原料而非消耗性原料。本文擬以木材和造紙為例，介紹可再生性原料之利用。

樹木的化學組成

只要環境合適，樹木就如所有植物一樣，可以因人工栽植或自然生長而不斷再生，還能吸收空氣中的二氧化碳；製成的木材用畢但未腐壞，可回收再用；若腐壞了，則可為微生物所分解。因此只要人類不予濫伐，木材是對環境友善，符合永續化學原則的好原料，全球年消耗量逾10 億噸。一般而言木材可分為軟木（softwood）與硬木（hardwood）兩大類。前者為裸子植物如松、柏、杉等針葉樹；後者為被子植物如白楊、樺木、櫻桃木、楓樹等闊葉樹。唯須說明，並非所有「硬木」都比「軟木」硬〔註一〕，通常建築用和戶外用的木材多屬於軟木。

樹木的化學組成除了水份以外，大致可以分成纖維素（cellulose），半纖維素（hemicellulose），木質素（lignin）和可萃取（extractives）等四類。纖維素是以β-葡萄糖（C₆H₁₂O₆）（圖一）為單體構成的聚合物，也可看做約五千個長約1nm之纖維雙糖（Cellobiose, C₁₂H₂₂O₁₁）構成的聚合物（圖二）。纖維素分子內有氫鍵，纖維素與纖維素分子之間也有氫鍵（圖三）。

圖一：環上的碳原子未用C標出。

圖二：N ≒ 5000 ，[ ]為纖維雙糖。

圖三：纖維素部分結構，纖維雙糖長度c＝1.036 nm，圖中…表示氫鍵。

半纖維素乃由幾百個除葡萄糖外，還有木糖（xylose）、甘露糖（mannose）、半乳糖（galactose）、阿拉伯糖（arabinose）、鼠李糖（rhamnose）和4-甲氧葡醛酸（4-O-methylglucuronic acid）等其他單醣組成，有支鏈，且可含乙醯基（CH₃CO）等的聚合物。圖四為軟木所含之一種半纖維素，圖五為硬木所含之一種半纖維素。

圖四：主鏈含乙醯甘露糖，支鏈為半乳糖。

圖五：主鏈為木糖，支鏈為阿拉伯糖（A）與4-甲氧葡醛酸（B）。

木質素為含有許多取代苯環的三度空間大分子，組成複雜，因樹而異。圖六為某一種軟木所含木質素部分結構的平面圖。

圖六：木質素部分結構圖。

可萃取物指可溶解於有機溶劑之有機物成分。有樹脂（resin），蠟質（waxes），脂肪與其醇、酸衍生物，以及酚類和萜類化合物（terpenes）等。無論軟木或硬木，可萃取物都佔不到10％，其他三種主要成份如表一。

表一：軟木與硬木的主要成份

樹有樹皮（bark） ， 內為邊材（sapwood）和中心主要部分的心材（heartwood）。如圖七。一般刨去樹皮，裁去部分邊材，乾燥除去水份和一些可萃取物後，即成以心材為主要的原木木材。然因纖維素與半纖維素都含有許多易與水分子形成氫鍵的羥基（OH），無法將水份完全除盡。

圖七：樹幹橫切面。

追求永續之木材加工舉例

人類自古即知構木為巢，以避風雨及野獸之侵害，也就是「有巢氏」傳說之由來。迄今木材仍是主要建材之一，森林廣泛的地區更多用木材製造器物傢俱等。然除一些含有較多量防蟲抗腐成份的木材，如樟木之樟腦、或檜木與扁柏之酚類化合物，戶外使用時較易腐壞。以往用防腐劑處理仍不能長久耐用，且可能有礙人體健康。近年來由於塑膠工業和金屬工業發達，故家庭的門窗外牆，戶外與公共場所（如公園）的亭椅欄架等，常以不易腐壞的塑膠（如聚氯乙烯PVC）和金屬（如鋁）代用。唯自永續發展的觀點來看，生產塑膠和金屬（尤其是常用的鋁），碳排放量（carbon footprint ，或稱「碳足跡」，註二）很大，遂有許多相關之研究。 ……【更多內容請閱讀科學月刊第515期】