109 年學科能力測驗試辦考試 自然考科 第 54（b） 題

塑膠的問世增進了人類生活的便利，但以化石燃料為主的塑膠（fossil fuel-based plastics）大致上很難在自然環境中被微生物分解，所以大都以焚化或掩埋的方式處理，這會造成環境污染及溫室效應。因此科學家研發出對環境較友善的生物可分解塑膠（biodegradable plastics）。生物可分解塑膠是指在特定的環境條件下，可被微生物分解（或部分分解）的聚合物。生物可分解塑膠種類很多，有的成分是源自石油的原料，有的是完全為生物基質的塑膠（bio-based plastics），也有的是混合兩者的材料。

聚乳酸（polylactic acid，PLA）是一種以乳酸為單元的聚酯，可作為生物基質塑膠的材料。植物經由光合作用把水和大氣中的二氧化碳轉化成葡萄糖，再轉變成為澱粉和纖維素等，這些產物經過發酵與加工處理得到乳酸，再經縮合反應即成聚乳酸。聚乳酸在自然界中藉由微生物分解後的最終殘留物為水、二氧化碳、生物基質等，比較不會造成環境的額外負擔。生物基質的塑膠強調生物基質成分是源自於天然，且為可再生的永續性原料，具有環境友善等優點；但是，若以減緩溫室氣體的觀點來看，聚乳酸頂多只能達到碳中和。此外，此類塑膠在缺氧的掩埋場中，厭氧分解會讓它釋出甲烷，而甲烷的全球暖化潛勢（GWP）是二氧化碳的34~86倍。所以新塑膠材料的開發，對於環境仍存在許多的衝擊。

在一篇2019年發表的期刊論文中，科學家將三種不同材質的塑膠袋，分別置於不同的場所進行測試，場所包括：控制組（實驗室的暗黑箱子中）、學校花園的泥土中、泡在海水裡以及戶外空間中。三種塑膠袋包括：傳統高密度聚乙烯材質、加了氧化裂解劑之生物可分解材質以及不加氧化裂解劑之生物可分解的塑膠袋。這些樣本在2015年放置於測試場所中，然後定期檢查是否有表面損耗、破洞或碎裂的跡象，並測量樣本的抗拉應力（即受到拉扯而破裂的難易程度）。經過27個月的時間，此測試的實驗結果如圖22所示。

聚乳酸在不同的情境下，釋出二氧化碳與甲烷的比例不盡相同。請同時評估單一種分子以及其在大氣中的佔有量（表6），二氧化碳與甲烷對於全球暖化的影響何者較為顯著？並說明之。（4分）