可取代PE淋膜？啤酒粕轉化PHA塗層 瞄準紙包裝回收難題

撰文＝編輯部

啤酒釀造後會留下大量啤酒粕，過去多被視為食品加工副產物，甚至直接進入廢棄物處理流程。然而，西班牙塑膠技術研究機構Aimplas正試圖扭轉這個情況，將啤酒廠廢棄物中的啤酒粕轉化為聚羥基脂肪酸酯（polyhydroxyalkanoates, PHAs）與聚羥基丁酸酯（polyhydroxybutyrate, PHB），並分別應用於硬質包裝材料與塗層技術開發，為食品副產物循環利用與包裝減塑提供新的解方。

啤酒粕不只是廢棄物　也能成為生物塑膠原料

PHAs是多種細菌在特定條件下合成的生物性聚酯，主要作為微生物儲存碳源與能量的物質。透過細菌發酵，PHA可在細胞內大量累積，在特定培養條件下通常可達細胞乾重的50～80％。

其中，PHB是PHAs家族中最基本且常見的類型，雖然本身具有相對堅硬、脆性較高的特性，但可透過單體組成、配方設計與加工技術調整，改善其成型性與應用表現。

因此，Aimplas的技術並不是將啤酒粕直接變成包裝，而是利用啤酒粕中富含可被微生物利用的糖類與其他有機成分，經由生物精煉與材料加工，將原本被視為低價副產物的啤酒粕，轉化為具有包裝應用價值的生物塑膠。

Aimplas包裝領域首席研究員暨專案協調人Rosa González Leyba表示：「啤酒粕中含有糖類，可作為微生物發酵原料並生產PHB，經過配方調整後，即可成為適合塑形的材料，進一步製成多種硬質包裝。」

啤酒釀造後產生的大量啤酒粕，富含可發酵有機成分，過去多用於飼料或廢棄處理，如今被視為可轉化為生物塑膠原料的重要來源。（圖片來源：Packaging Insights）

不再只是實驗室概念　應用橫跨食品、化妝品產業

由於PHAs同時具備生物基來源與可在特定條件下生物降解的特性，且對水分與氣體具有一定阻隔性，因此被認為適合用於瓶器、薄膜、纖維、杯子、盤子與餐具等消費性產品。不過，PHB本身較硬且脆，若要真正進入商業化包裝，仍須透過配方與加工條件改善其機械性、成型性與使用穩定性。

根據Packaging Insights報導，Aimplas參與的歐盟資助BioSupPack專案已開發出多種PHAs包裝原型，包括芥末、番茄醬等調味醬瓶、冰淇淋塗層杯、蛋糕托盤與展示架等非直接接觸食品的應用。除此之外，PHB也延伸至其他日用產品包裝，例如身體去角質產品瓶器與液體洗滌劑瓶器。這顯示PHAs包裝應用並不侷限於單一食品包裝，而是可跨足餐飲、化妝品與居家清潔等多元市場。

目前，這項技術已從實驗室走向應用測試階段。Aimplas指出，利用啤酒廢棄物生產PHB的生物精煉製程，技術成熟度已達TRL 6，代表其可行性已在接近工業條件的環境中完成驗證。BioSupPack專案中開發的PHB硬質包裝解決方案則已達TRL 7，顯示相關產品已完成接近實際應用情境的示範測試，距離商業化僅一步之遙。

PHA塗層可望取代PE淋膜　改善紙基包裝回收難題

除了硬質瓶器外，另一項值得關注的成果是PHA塗層（PHA plastisol coatings）。根據Aimplas說明，這項塗層含有99％生物基成分，且在特定條件下具生物降解性，目前技術成熟度為TRL 6。該塗層可作為傳統PVC plastisol塗層的替代方案，並具備取代部分聚乙烯（PE）塗層的潛力。

這項技術對紙基包裝尤其重要。許多紙杯、紙餐盒與紙托盤等紙基包裝，為了達到防水、防油或提升耐用性的目的，內層往往需要塑膠淋膜。雖然塑膠淋膜能提升包裝實用性，但複雜的紙塑結構也增加後續材料分離與回收難度。

若PHA塗層未來能取代部分PE淋膜，便可能改善紙基包裝在防水、防油與回收處理之間的矛盾，讓紙基包裝更接近循環經濟需求。

從食品副產物到包裝材料　循環經濟需要跨產業整合

食品與飲料產業一方面產生大量加工副產物，另一方面又高度依賴包裝材料。若能將副產物轉化為包裝原料，不僅可降低廢棄物處理壓力，也能提高原料利用價值，形成更完整的循環模式。

不過，生物塑膠要真正進入市場，仍須面對成本、量產穩定性、材料性能、回收系統、堆肥條件與法規認證等挑戰。尤其相較於傳統石化塑膠，PHA材料目前成本仍偏高，限制其大規模應用速度。包裝材料不只要「來源永續」，也必須符合食品安全、加工效率、保存功能與終端處理條件，才能真正被品牌與消費者接受。

審稿編輯：林玉婷

參考資料
▶Packaging Insights, EU-funded Aimplas project converts brewery waste into bioplastics for packaging
▶Plants as factories for bioplastics and other novel biomaterials