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2023-05-02收集塑膠微粒與垃圾!以過濾技術及無人船 減緩海洋塑膠汙染 641 期

Author 作者 洪以柔/點點塑創辦人,臺灣師範大學管理研究所碩士,曾任教育部青年發展署青年諮詢委員。

Take Home Message

• 為阻止塑膠微粒危害擴大,點點塑公司製作了塑膠微粒收集器,發現塑膠微粒的濃度、成分與上下游、產業分布有關。
• 除了塑膠微粒在溪流的濃度調查,點點塑現正發展環境調查外的可行性,例如以收集器過濾、減少塑膠微粒入海。
• 點點塑也以無人船收集海洋廢棄物轉換為再製商品,希望從環境教育、循環經濟等面向減緩海洋的塑膠汙染危機。

關於塑膠微粒(microplastic,或稱微型塑膠、微塑膠),你是否曾聽過以下幾種別稱⸺柔珠或美人魚眼淚?其實上述皆屬於塑膠微粒的範疇。只是它們具有不同的形狀,像是顆粒狀、纖維狀、薄膜狀等,我們身上衣服的纖維也是屬於塑膠微粒的一種。根據美國國家海洋暨大氣總署(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)對塑膠微粒的定義,尺寸小於五毫米(mm)以下的塑膠稱為塑膠微粒。近年來,為了對塑膠微粒有更深入的了解,也有科學家探討更小尺度的奈米塑膠(nanoplastic)。

阻止海洋塑膠汙染擴大 塑膠微粒的濃度調查與收集

塑膠微粒在海洋中造成的影響層面甚廣,除了會釋放出製造塑膠時使用的添加劑,也容易成為其他毒性物質的載體,例如雙酚A(bisphenol A, BPA)、多環芳香烴(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)、多氯聯苯(polychlorinated biphenyl,PCBs)、重金屬等。塑膠微粒不易分解的特性也增加了病菌附著後出現變異的機率,可能導致抗藥性基因的產生,疾病也有可能藉由塑膠微粒而跨境傳播,或是遭生物誤食後引發生存危機和經由食物鏈累積至人體的風險。根據世界自然基金會(World Wide Fund for Nature, WWF)2019 年的研究報告指出,每人每週平均攝入相當於一張信用卡重量的塑膠微粒。

此外,塑膠微粒也可能裂解至肉眼不可見的大小,因尺寸小、重量輕,容易透過自然界中的循環系統而傳播,例如在空氣、雨水、土壤、人跡罕至的深山、甚至世界最深的海溝中,以及生活中的各種產品,如瓶裝水、食鹽、蜂蜜、啤酒等,甚至人類胎盤中,都已經發現了它的蹤跡。2015 年的文獻研究推估約有15 ~ 51 兆個、重量約9.3 ~ 23.6 萬公噸的塑膠微粒漂浮於全球海洋上;而2020 年另一篇研究則估計約有1400 萬噸的塑膠微粒散布於全球的海洋底部,塑膠微粒已全面散播於人類的生活,此汙染看似微小卻不容忽視。

無論是環境中存在的數量或是可能造成的影響和威脅,皆顯示阻止塑膠微粒危害擴大是相當重要的一件事。點點塑環保科技股份有限公司創辦人⸺筆者與邱申富於大學選修課相遇,在了解海洋塑膠汙染後決定著手改善此議題。兩人於大三期間設計出一款過濾器,希望以低成本、無耗材方式過濾出塑膠微粒,將水中微小顆粒以濾芯及薄膜過濾排除。過程中因海水太過混濁時的所需耗材量太大,與相關專家、學者研究與討論後,決定使用廢水處理廠常見的傾斜板過濾技術為基礎,配合箱體內部導流的設計來達成目標。

研發期間於漁港做實驗,歷經多次失敗的開發測試後,點點塑團隊終於成功開發無耗材、無耗能的塑膠微粒收集器。當水流入收集器後,密度大於環境水體的物質,因受到重力作用與傾斜板的阻擋而無法通過。考量到聚丙烯(polypropylene, PP)和聚乙烯(polyethylene, PE)這兩類常見塑膠的密度為0.9 g/cm3,因此會再透過導流結構將塑膠微粒集中於箱體前上方及底部(圖一)。最終成功打造出塑膠微粒的收集器,並在2016 年正式創立點點塑環保科技股份有限公司,先於美國矽谷進行創業訓練,後自泰國、中國等各地創業比賽屢獲佳績,並至聯合國紐約總部進行「臺灣青年海洋科技」創業分享,後來受到臺灣投資機構的青睞及投資,逐漸擴大營業規模。

圖一|塑膠微粒收集器的外觀(作者提供)和原理

因環保意識抬頭、地方政府先後對海洋對塑膠微粒危害的重視,點點塑在2019 年於新竹市漁港、2020 ~ 2022 年在桃園市漁港與部分河川,分別展開塑膠微粒調查,前期於漁港和河川出海口等下游地段進行調查,了解不同地點受塑膠微粒的汙染程度差異。去(2022)年針對其中一條河川上中下游的調查比對,結果顯示中游塑膠微粒濃度明顯高於上游,成分種類也較上游複雜多元,說明人口與產業密度對塑膠微粒有顯著的影響。而調查地點的產業型態也影響著塑膠微粒的成分,例如鄰近工業區的地點,工程塑膠所占的成分比例較高;漁港則受到漁業行為影響,塑膠微粒成分與保麗龍、浮標、漁網等材質有關。

儘管透過調查可了解環境中塑膠微粒的濃度與成分組成,然而受限於目前塑膠微粒對人體的確切危害尚不明確,因此無法像其他水質檢驗項目(如重金屬、懸浮固體、生化需氧量等)制定塑膠微粒的最高容忍度並納入水體排放標準中,也很難溯源追蹤以預防塑膠微粒排放。為了讓收集器的作用不僅限於環境調查,點點塑也在去年與桃園市政府合作打造塑膠微粒收集設備,並結合河川水質測站評估連續自動清除塑膠微粒的可行性,測試結果具正面效益。團隊今(2023)年將持續改良修正,期望在相關法規配套措施建立前,盡可能減少塑膠微粒流入海洋的可能性。

無人船技術收集海洋廢棄物讓塑膠再利用 

有感於塑膠微粒的清除不易,團隊近年來除了持續精進收集技術外,也拓展海漂垃圾收集業務、與無人船開發公司合作在調查國內外的海漂垃圾收集載具並審視各項設備的優缺點後,決定採用荷蘭公司RanMarine 製造的「WasteShark」收集原理,於此基礎之上改變船體結構及改造垃圾收集籠,最終打造出海漂垃圾收集無人船,在海漂垃圾變成塑膠微粒之前就將它們從海洋環境中移除(圖二)。


圖二|海漂垃圾收集無人船(作者提供)

由於近年來海洋廢棄物(海廢)回收再利用技術逐漸成長,有愈來愈多企業可將海廢再製,賦予廢棄物新生命。然而,有品質的海廢來源卻成為企業面臨的難題;所幸臺灣海洋委員會海洋保育署(簡稱海保署)制定了「向海致敬」政策並與各縣市政府合作,推動廢漁網回收獎勵制度,向漁民收購不堪使用的漁網,避免它們被隨意棄置於海洋中形成幽靈鬼網。點點塑很榮幸地可以參與其中,協助將收購到的漁網、海岸收集到的保麗龍與浮球,進行適當的前處理作業(如雜質去除與清洗)後,再將海廢交付給具有再利用技術的廠商進行再製。過去淨灘撿拾的保麗龍與浮球,因受到海水浸泡導致鹽分過高或被生物貝類附著,處理成本與技術門檻過高,往往只能以焚化方式處理。但現在不僅能將漁網再製成眼鏡鏡框、衣服與後背包,就連保麗龍也可以被再製成電腦鍵盤及3C 電子產品外殼,浮球則可再製成塑木並加工製成各類文創產品,落實真正的藍色循環經濟(圖三)。


圖三|海洋廢棄物回收再利用,加工製成各類產品(作者提供)

最後,為了讓更多人能共同守護海洋環境,觀念的建立相當重要。點點塑特別針對環境教育打造海洋環境教育工作坊,為了傳達海洋廢棄物與塑膠微粒危害的知識,設計海廢垃圾收集船、浮標彩繪、浮標盆栽等DIY 課程,於學校、社區、企業進行宣導和推廣。除此之外,也與出版社合作放入高中教育「地球科學」教材,讓海洋議題走入課綱,使莘莘學子能從實作中了解海洋汙染議題,更鼓勵未來能夠動手解決世界問題。點點塑更將在今年成立海廢再製品線上商店,將臺灣海廢製品進行行銷,推廣民眾了解並支持「藍色循環經濟的力量」,更鼓勵相關再製企業一起投入循環經濟的行列,延長塑膠的生命週期,讓海廢不廢!打造一間專屬於臺灣的海廢循環線上商店,讓全世界看見臺灣回收再製的能量,是點點塑在實踐道路上的最終目標。

由大學一堂通識課的想法為起點,逐步串聯環境教育(前)、環境清潔(中)、廢棄物再製(後)等面向,期望未來能持續規模化、鼓勵青年築夢、拓展影響力,不只讓現存於環境中的垃圾逐漸減少,還能逐步減低廢棄物被隨意丟棄至環境的機率。