回列表

故事館

發布時間:111年03月21日

COVID-19疫情下PPE防疫的環境災難如何解?循環經濟舉足輕重

活動時間:1900/01/01


COVID-19疫情下PPE防疫的環境災難如何解?循環經濟舉足輕重

            汪秀玲 高雄醫學大學健康科學院醫務管理暨醫療資訊學系(兼)助理教授

 

 

COVID-19疫情引發醫護人員對個人防護裝備(personal protective equipment,下稱PPE,包括隔離衣、防護衣、髮帽、口罩、護目鏡、手套等)以及一般大眾對簡易口罩的需求激增,大量口罩用一次即丟成為有毒問題,同時,醫療機構產生大量傳染性廢棄物。聯合國估計75%廢棄口罩和COVID-19相關醫療廢棄物丟進掩埋場或成了海漂垃圾,環境危機雪上加霜。這場全球的塑料疫情該如何解?筆者檢索Embase生物醫學資料庫,找到近期數篇文獻,將國際經驗創新突圍概況簡述以下。

PPE廢棄物變資源:1% 口罩碎屑可提升馬路強度、降低馬路建造成本

《Science of The Total Environment》期刊2021年5月刊出論文找出解毒之道,澳洲學者Saberian M 等人將口罩去除金屬絲、耳帶後切碎,與回收建築廢料的再生混凝土塊混合,造出強度和延展性比傳統瀝青鋪面更高的馬路,預估300萬個廢棄口罩可造1公里的雙線道,減少93公噸的塑膠垃圾,還能降低30%的建築成本 (Saberian M, Li J, Kilmartin-Lynch S,& Boroujeni M. R,2021) 。

但先前2020年印度理工學院學者曾指出,一次性、塑料的 PPE大多數由聚丙烯(俗稱polypropylene,PP)、聚氨酯 (PU)、聚碳酸酯 (PC)、低密度聚乙烯 (LDPE)、聚氯乙烯 (PVC) 等聚合物組成,其中,LDPE很少被回收利用,而PVC和PP因價格低經常不被回收,雖然PP屬於可回收的熱塑性塑膠,攝氏200度回收熔融足以滅菌,但因人工拆除口罩的金屬絲與耳帶等處理成本高,對業者來說缺乏經濟效益 ( Parashar and Hait, 2020)。

《Science of The Total Environment》期刊在2021年7月、10月分別有研究提出警惕,切碎口罩可能會向環境中釋放奈米大小的塑料微粒。美國、伊朗、新加坡一篇跨國實驗結果顯示,切碎可分解處理單個外科口罩可能會向環境釋放173,000根纖維,這些碎片表面上存在鬆散附著的奈米大小塑料,這種丟棄的微粒塑料容易被生物體攝取,例如水生生物中的魚類,影響食物鏈,並給人類帶來慢性健康問題(Babaahmadi V, Amid H, Naeimirad M, & Ramakrishna S.,2021)。中國湖南大學、長沙中南大學研究發現,當口罩變成碎片時,由於暴露面積的增加,塑料微粒纖維釋放到環境中能力提高。一張口罩在靜態水中的微塑料釋放量為360項,隨著振動頻率增加,釋放量也增加,此外,在水中添加有機溶劑(洗滌劑和酒精)也會增加口罩中釋放出塑膠微粒( Shen et al., 2021)。

PPE後處理淨化、再利用,減少碳足跡、成本也較低

2020年9月,愛爾蘭國立大學 CURAM醫療器械中心學者Rowan NJ 和Laffey JG發表研究,由生物塑料製成的可回收 PPE (recyclable PPE)能促進有效廢棄物管理,許多國家在 COVID-19 期間對 PPE 進行再加工處理以用於醫療照護上,強調再利用、加工、消毒去污,醫護人員對 PPE 重複使用接受度提高。此外,教育一般大眾在適當去污後重複使用口罩,也是重要的疾病對策(Rowan NJ, Laffey JG ,2021)。愛爾蘭西部醫院採取應急計劃PPE有效再處理的潛在方案,包括使用低溫30%~35% w /w過氧化氫蒸汽 (vaporized hydrogen peroxide,VH2O2) 在各種醫院場合中(不銹鋼、玻璃、乙烯基地板、瓷磚、PVC 塑料角落)滅菌,用臭氧ozone、254 nm 紫外線滅菌燈 (UVGI) (2000 mJ/cm2)、濕熱法(60 °C 高濕度下 60 分鐘)、稀釋漂白劑進行消毒,使用溫和的次氯酸鈉 (4000 ppm) 對Starmed 探頭進行液體淨化。美國FDA 已根據緊急使用授權 (EUA)使用 VH2O2 科技對N95 口罩進行再處理,或用於醫療器械終端滅菌(如FFR呼吸器) (Rowan NJ, Laffey JG 2021)。

2021年9月,荷蘭阿姆斯特丹大學醫學中心學者分析外科口罩再加工處理的生命週期評估( life cycle assessment,LCA) ,比較廢棄口罩與再加工處理口罩對氣候變遷的影響,發現相較於新的一次性口罩,對一次性口罩進行五次再加工處理VH2O2蒸汽滅菌和重複使用,對氣候變遷的影響較小,碳足跡降低了58%,成本也較低(van Straten B, Ligtelijn S, Droog L, Putman E, Dankelman J, Weiland NHS, & Horeman T.,2021)。

最後一哩路:PPE材質改良 生物可分解技術讓PPE廢棄物減災

有些學者認為,口罩馬路建材只是降級回收、非最佳解方,此外,大多數 PPE 織物無法承受多次重複使用、洗滌或常用於機織和針織織物的清潔方法。理想上要從設計源頭(原料)減廢,讓口罩更易回收、再生、可自然分解。循環經濟的精神在於封閉循環,舊口罩進,新口罩出,永續。

生物可分解塑膠(Biodegradable plastics)、生物基塑膠(Biobased plastics)

在化工領域文獻,舉如《ChemSusChem》、《Lett Appl Microbiol.》期刊,已經實證微生物會吃(分解)塑膠,舉如巴基斯坦、荷蘭類似研究可生物分解塑料實現永續發展之路(Satti SM, Shah AA.2020),(Filiciotto L, Rothenberg G.2020)。可生物分解塑膠是生物能分解的塑膠,來源是石化、生物材料,例如穀物;生物基塑膠是純生物材料做成,常見聚乳酸(Polylactic Acid,PLA),主原料來自玉米、小麥、木薯等植物中提取的澱粉,PLA在特定環境下徹底分解成二氧化碳和水分,隨後在光合作用下重新成為澱粉的起始原料,屬於完全自然循環型的生物分解材料。2021年一項實驗生物可分解和多功能外科口罩,PLA作為可生物分解的外科口罩推出,已獲得專利,並且提出可供業者和大眾使用的潛在材料、技術和協議(Babaahmadi V, Amid H, Naeimirad M, Ramakrishna S.2021)。

 

結語

為防止COVID-19在醫護人員和病人間傳播,PPE 有效使用必不可缺,為緩解 PPE 供應鏈短缺,全世界採用多種淨化技術確保PPE有效後處理,並從源頭減廢、材質改良,可回收的PPE,來促進永續廢棄物管理,是最高指導原則。

 

參考文獻

Babaahmadi V, Amid H, Naeimirad M, Ramakrishna S. Biodegradable and multifunctional surgical face masks: A brief review on demands during COVID-19 pandemic, recent developments, and future perspectives. Sci Total Environ. 2021 Jul 24;798:149233. doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.149233. Epub ahead of print. PMID: 34329934; PMCID: PMC8302485.

Filiciotto L, Rothenberg G. Biodegradable Plastics: Standards, Policies, and Impacts. ChemSusChem. 2021 Jan 7;14(1):56-72. doi: 10.1002/cssc.202002044. Epub 2020 Oct 28. PMID: 33112051; PMCID: PMC7821290.

Parashar N, Hait S. Plastics in the time of COVID-19 pandemic: Protector or polluter? Sci Total Environ. 2021 Mar 10;759:144274. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.144274. Epub 2020 Dec 10. PMID: 33333331; PMCID: PMC7726519.

Rowan NJ, Laffey JG. Unlocking the surge in demand for personal and protective equipment (PPE) and improvised face coverings arising from coronavirus disease (COVID-19) pandemic - Implications for efficacy, re-use and sustainable waste management. Sci Total Environ. 2021 Jan 15;752:142259. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.142259. Epub 2020 Sep 10. PMID: 33207488; PMCID: PMC7481258.

Saberian M, Li J, Kilmartin-Lynch S, Boroujeni M. Repurposing of COVID-19 single-use face masks for pavements base/subbase. Sci Total Environ. 2021 May 15;769:145527. doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.145527. Epub 2021 Feb 1. PMID: 33736252; PMCID: PMC7848518.

Satti SM, Shah AA. Polyester-based biodegradable plastics: an approach towards sustainable development. Lett Appl Microbiol. 2020 Jun;70(6):413-430. doi: 10.1111/lam.13287. Epub 2020 Mar 18. PMID: 32086820.

Shen M, Zeng Z, Song B, Yi H, Hu T, Zhang Y, Zeng G, Xiao R. Neglected microplastics pollution in global COVID-19: Disposable surgical masks. Sci Total Environ. 2021 Oct 10;790:148130. doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.148130. Epub 2021 May 29. PMID: 34091337; PMCID: PMC8164515.

van Straten B, Ligtelijn S, Droog L, Putman E, Dankelman J, Weiland NHS, Horeman T. A life cycle assessment of reprocessing face masks during the Covid-19 pandemic. Sci Rep. 2021 Sep 3;11(1):17680. doi: 10.1038/s41598-021-97188-5. PMID: 34480045; PMCID: PMC8417283.