【大自然的經濟學·植物纖維】下篇
報道|餘佩妮
攝影|黃亮輝／受訪者提供
一件充滿優雅與傳統魅力的印度紗麗，原來是由大自然再生資源——竹纖維製作出來的；這也成了一群大學教授的靈感和啟發，致力於研究更高強度且更耐用的香蕉和竹纖維轉化為高質量商品，實現環保與經濟雙贏局面。
你是否曾想過，竹子可以用來製作嬰兒尿片、女性護墊、 汽車儀表盤、座椅套、家具、T恤、襪子、口罩；而香蕉則能製成繩子、擦腳墊子等日常用品？這些看似簡單的物品，其實很多已可由大自然資源製成。
更令人驚訝的是，科學家不斷研發與改進技術，正將如同“香蕉製成紙張”的夢想逐步變為現實。
近年來，隨著對環境友好材料需求的增加，針對天然纖維複合材料（NFC）的研究越來越受關注。為了提高這些天然纖維的強度和耐久性，科學家們開發了各種新型提取纖維技術，這些創新技術不僅推動纖維應用和進步，還展現自然資源在環保與經濟領域的深遠影響。
香蕉和竹纖維研究
一批來自4個國家的大學教授對大自然環保不遺餘力，因誌同道合聚集起來參與一項與香蕉和竹纖維有關的研究；強調天然纖維可作為合成材料以替代普通材料的重要性，為環境和經濟挑戰提供解決方案。
這8名在職大學教授分別是來自馬來西亞的古馬助理教授（Kumar Krishnan）、英國的法魯教授（Faruq Mohammad）、沙地阿拉伯的哈末教授（Hamad A. Al-Lohedan）、印度的教授有迪星拉惹（Dhesinghraja Jeyaraj）、馬央迪（Mayandi Kalimuthu）、拉占尼（Rajini Nagarajan）、巴拉卡斯（Prakash Chithamparam）和斯其魯（Sikiru O. Ismail）；他們主要是機械工程專業，古馬是唯一物理專業的參與研究者。
古馬目前在英迪國際大學教學，已在這間大學執教25年的他，現是健康與生命科學院應用科學係助理教授。他在接受《南洋商報》專訪時講解香蕉和竹子纖維，讓讀者走進科學家的研究世界，了解香蕉和竹纖維如何走向更高技術應用，塑造未來。
製作傳統紗麗
首先，我們必須了解，香蕉和竹纖維可以用來做什麼？
對於古馬來說，香蕉和竹纖維的用途幾乎相同，印度廣泛使用香蕉纖維製作傳統紡織品紗麗，研究團隊的想法就是從印度紗麗的製作中得到啟發。”
“大約5至10年前，大部分產品都是使用聚酯之類的合成材料（Synthetic），直至香蕉纖維新技術來到人們面前，人們開始用香蕉纖維製作紗麗，這個製作方法在印度漸漸流行，現在他們也開始用竹纖維製作紗麗。”
在現階段，人們還在研究要如何讓這兩種纖維更耐用，這也是古馬的研究團隊仍在研究的原因，以證明香蕉和竹子有更高強度、穩定性和更耐用。
“合成材料如聚酯和塑料需五六十年或更長時間才能完全降解；而天然的香蕉和竹子是可再生和可持續材料，約五六個月時間就能完成生物降解，直接回歸自然，對環境的汙染影響較小。”
家具暗藏竹纖維
竹子稍微柔軟、具抗菌特性和防細菌感染人體的特性，適用於需抗菌及會吸收細菌特性的產品。因此，人們常用來製作柔軟型服裝、嬰兒服、床上用品、襪子、T恤、記事本和文具用品等。
“竹纖維用來製作醫療口罩已相當普遍，是竹纖維應用在醫療領域的最新技術。”
在日常生活中，還有很多暗藏竹纖維的家具，比如有些宜家（Ikea）的椅子是以竹纖維製作。
除了已有產品，古馬團隊的研究顯示，香蕉和竹纖維的抗拉強度非常高且堅固，有更多用途和可能性。
大規模生產成本高
香蕉和竹纖維未來在建築、汽車領域還可以做更多，大量開發和生產不是夢。
“竹纖維可以用作建築工地作為複合材料，這些都是以前沒有應用的。
當談到汽車內部零件時，古馬透露，不是所有汽車公司都使用竹纖維作為汽車內部零件的材料，目前隻有少數幾家公司是使用再生資源材料。
“比如說，豐田（Toyota）是我所知唯一一家使用竹纖維的汽車品牌公司，其他汽車品牌還未采用。”
古馬認為，這是竹纖維在汽車內飾應用的起步階段，也許其他公司會逐漸跟進。
研究團隊也發現，香蕉和竹子還有另一新創新方向，就是將香蕉纖維和竹纖維與其他材料結合，以提升性能。
如果單獨使用香蕉或竹子纖維，這兩類的纖維強度還不足；最近有研究證明，將香蕉或竹纖維混合生物塑料，能夠生產出強度更高的新型纖維。
減少汙染和碳排放
古馬舉例，建築領域通常關注的是如何使用在混凝土上。
“通常水泥是和鋼筋一起使用以增強混凝土強度，如今可以考慮使用竹纖維代替鋼筋，因為竹纖維本身的強度高，再加上水泥，可以形成混凝土，我們目前還在進行這方面的研究。”
“造紙行業主要使用竹纖維，香蕉纖維目前還沒達到這種水平，但因有類似竹子的纖維結構，是有可製造成紙張的科學可行性。”
以前造紙要砍樹，會導致森林砍伐，增加碳排放，對環境造成汙染；而竹子是可持續材料，可以生物降解，與使用木材的紙漿相比，使用竹子所需的能源更少及更低成本。
“竹子和木材還是有區別的；從環境角度來看，砍伐木材需要燃燒處理，汙染嚴重；而竹子沒有這樣的過程，降解也更快。”
他認為，如果未來可以使用香蕉纖維來生產文具和紙張，可能會減少汙染和碳排放，幫助改善環境。
不過，在現實中，要加工香蕉和竹纖維及實現大規模應用，也有一定程度的挑戰。
“當談及大規模應用和生產時，需要注意的是，基於加工設備昂貴，令處理香蕉和竹纖維的成本非常高。”
古馬指出，教授團隊希望找到最佳方法或加工工藝，以便最大化產出並降低成本。
建議材料免工業稅
使用香蕉和竹纖維在可持續產業中的經濟效益是什麼？受益者分為兩個部分，即種植香蕉和竹子的農民及工業領域。
“談到經濟效益時，這當然可以為農民創造收入，因為農民會有更多機會和最大化利潤。”
在古馬看來，工業領域隨之從中受益，包括汽車工業、家具行業、醫療領域或建築工地，因為香蕉和竹纖維的原材料價格比合成材料便宜，這是雙贏局面。
“與此同時也會改善社會經濟，尤其會增加農村地區的工作機會。”
種竹子香蕉減土蝕
古馬建議，馬來西亞政府可以獎掖農民，讓他們種植更多竹子和香蕉；同時，讓使用這類材料的工業免稅。
“多國政府以免稅來推廣生態友好材料，使用這種材料的工業可以減少稅收，降低公司稅負，包括日本和中國。”
在印度，有一家叫Barka的大型紡織公司，他們使用香蕉纖維生產紡織品和沙麗。
汽車公司豐田則是使用竹纖維生產汽車內部部件，馬來西亞豐田也有使用，這意味著馬來西亞政府批準了可以在汽車中使用這種材料。
古馬也提出一個情況，在大規模種植竹子和香蕉下能夠減少土壤侵蝕，比如在越南，他們在河岸上種了很多竹子，以減少土地侵蝕。
“但是，如果種植更多香蕉和竹子，是會破壞棲息地和擾亂生態係統，因此，人們需要更多管理和規劃，保留和平衡棲息地。”
超音波提取竹纖維
超聲波不僅能用來掃描腹中寶寶，還能用於提取竹纖維！沒錯，這正是利用先進科技從大自然資源中高效提取纖維的新方法。
身為科學家一員，古馬常常關注國內外的新科技，他知道，日本正使用超聲波方法來提取竹子纖維。
“新科技可以減少勞動力成本，因為一切都自動化不需人力，但可能初期一次性高成本，但後續就隻需要維護。”
古馬也大量閱讀與香蕉和竹子有關的研究。
“最近，人們開發了兩種不同的方法來提取香蕉和竹纖維，包括酶基提取法（Enzyme based extraction）和自動化機械法（Automated Machinery），是不使用任何化學品的無化學品方法，比傳統方法更好。”
研究發現，這種方法從竹子中提取的纖維質量高和高強度，並且更耐用，可以使用更長時間。
4國教授團研究簡介
●這次研究是比較來自農業和工業廢棄物的香蕉纖維（Musa Acuminata）和竹纖維（Bambusa Vulgaris），以確定它們作為可持續、可再生和環保工業材料的潛力。
●香蕉纖維通過機械方法從莖中提取，竹纖維則從竹簽生產的廢料中收集而來，2種纖維均經過24小時溫水浸泡處理，去除雜質。
●香蕉纖維特性是每公頃產量為36.1噸，而竹子的生物質回收率為每株65%。
●物理和化學特性方面，香蕉纖維具有更高的拉伸強度、楊氏模量（Young’s Modulus）和延伸率；而竹子有更高密度和纖維素含量，香蕉纖維的木質素含量更高。
●香蕉纖維的形態和結構更長，而竹纖維則表現出更高的晶體結構。
●根據研究，傅立葉變換紅外光譜(FTIR)和X射線衍射（XRD）技術揭示香蕉和竹子的分子及晶體結構差異，其中竹纖維具有略高的結晶指數。
●掃描電子顯微鏡 (SEM) 確認了兩種纖維均為多細胞結構，並適合用於複合材料應用。
●香蕉纖維表現出更好的吸水性和抗菌特性，使其適合用於醫療紡織品；竹纖維也展現了抗菌特性，但程度較低。
●2種纖維都表現適合多種應用的獨特特性，香蕉纖維更適用於紡織和醫療領域，而竹纖維更適用於工業和複合材料應用。
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