2023年3月28至30日在俄羅斯舉辦的「莫斯科國際發明暨創新科技展-阿基米德」 ( MOSCOW INTERNATIONAL SALON OF INVENTIONS AND INNOVATIVE TECHNOLOGIES “ARCHIMED” )，負責人Dmitry Zezyulin表示，世界發明智慧財產聯盟總會與台灣發明商品促進協會是阿基米德展重要的國際夥伴，並邀請TIPPA會長施養隆參加開幕典禮並上台致詞，為展覽揭開序幕。
施養隆指出，今年世界發明智慧財產聯盟總會及台灣發明商品促進協會，跨國組織110件具競爭力的創新發明品一同參賽，其中國立中山大學環境工程研究所以作品「以農業廢棄物永續生產可生物分解之聚合物」參賽, 獲得金牌及美國國際特別獎的耀眼成績。
由張耿崚副教授領軍的發明團隊，包含陳柏沂、侯采均、謝育倫、黃光潭、黃裕文、楊子瑩、貝絲露、亞歷山大及陳彥瑜。張耿崚副教授表示，聚乙烯呋喃酸酯(Polyethylene 2, 5-furandicarboxylate, PEF)是性質優越的新世代生物可分解材料，其阻氣、阻水性已被證明遠優於PET(6-10倍)，作為包裝材料可以有效地提升產品的保存期限，此外還具有適應高溫、高濕環境的特點，可以滿足產品的儲存、運輸和銷售環境的要求。預估PEF在寶特瓶、機能性纖維和包裝材料都能夠建立廣泛的應用。PEF是由2, 5-呋喃二甲酸 (2, 5-furan dicarboxylic acid, FDCA)和單乙二醇(Monoethylene Glycol, MEG)聚合而成，而FDCA與MEG都可從生物質轉化而來。
FDCA生產PEF具有極大的環保優勢，與製備 PET 相比，能源用量可減少51%-58%，產生的溫室氣體排放量也可減少約60%。目前PEF的使用重點為PET飲料瓶的替代樹脂。然而，PEF薄膜和纖維也可用於食品包裝、地毯、紡織品等應用。PEF的生產已引起可口可樂、達能集團和ALPLA、嘉士伯等世界大廠的興趣。
張耿崚副教授接著說，FDCA是5-羥甲基糠醛(5-Hydroxymethylfurfural, 5-HMF)平臺化學品向下游衍生的一種生物基二元酸，被認為是最具有市場潛力的關鍵單體，被美國能源部稱為12種最具潛力的生質基化學品之一，也被譽為「沉睡中的巨人」，可應用在多種不同領域，如應用於製備多種聚合物，如聚酯、聚醯胺、聚氨酯等；也可以可用於生產PVC的鄰苯二甲酸酯類增塑劑的替代品；FDCA主要成分為聚羧酸，是泡沫滅火劑的重要成分之一，有助於在極短時間內達到滅火的目的；可作為乙醯丙酸和丁二酸的前驅體；在醫藥領域，FDCA中的二乙基酯有類似古柯鹼的強力麻醉作用，同時研究還發現其具有較強的抗菌性能。
目前美國可口可樂、杜邦、德國巴斯夫、日本三菱、荷蘭Avantium等公司皆將FDCA共聚酯的商業化作為重點開發產品。生產FDCA的途徑有很多種，但由於使用昂貴的原料(如HMF或果糖)、貴金屬催化劑、高溫操作反應條件和高氧氣壓力，還有鹼濃度過高等，皆阻礙了工業規模生產，所以尋找高效且符合綠色化學的製程來製備FDCA顯得極為重要。
由於生產FDCA需要較嚴格的反應條件與高價的催化劑，本創新計畫提出一種高效且符合綠色化學的方法，透過一鍋兩步直接轉化生質廢棄物為FDCA。反應原料可包括稻稈、甘蔗渣、鳳梨蒂頭和波羅蜜果皮等，搭配使用綠色且低價的化學反應系統，減少製程中的廢棄物產生，此創新製程符合多項綠色化學原則與永續發展之理念，也可緩解白色污染與溫室效應。
張耿崚副教授強調，本發明開發了一種從農業廢棄物中有效合成2, 5-呋喃二甲酸(FDCA)的方法。首先使用DMSO、甜菜鹼鹽酸鹽和AlCl3·6H2O在150°C的油浴中120分鐘將生物質轉化為5-羥甲基糠醛(HMF)，之後在不斷攪拌下以Cu-MnO2作為催化劑，叔丁基過氧化氫為氧化劑，在80°C的油浴中進行12小時的氧化反應。該方法可以轉化出70%HMF和77%的FDCA。
以農業廢棄物永續生產可生物分解之聚合物1
國立中山大學環境工程研究所作品
國立中山大學環境工程研究所提供
