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塑化循環經濟再添競爭力
從產業鏈源頭設計著手
[作者 陳念舜]   2020年08月07日 星期五 瀏覽人次: [3689]

因應近年來國際推動循環經濟潮流,台灣除了也將之率先納入「五加二產業創新計畫」政策,除了有助於實現節能減碳目標;製造業若能積極從上游源頭設計著手,一舉促使傳統的線性生產消費模式更改為閉循環(Closed Loop),競爭力亦可望倍增。


根據聯合國最新統計資料顯示,現今全球塑膠廢棄物年產量已達3億噸,其中高達79%皆經過掩埋或是散布在環境中,卻僅有不到9%塑膠廢棄物會被再次利用。為了降低塑膠廢棄物對環境造成的負荷,針對廢塑料再利用及開發可循環再生的塑膠等,都是目前各國政府與企業重要課題,所以紛紛積極投入資源,加速推動循環經濟產業發展。


以全球循環經濟啟蒙區的歐盟為例,在2020年發表「新循環經濟行動方案(New Circular Economy Action Plan)」便提出永續產品政策法案,制訂產品設計朝向壽命更為持久,更容易維修、回收及使用更多再生原料。許多歐盟成員國也已設下2050年以前要實現「碳中和」的目標。


台灣過去雖走過高速經濟成長的年代,但付出的代價是本地有限的自然資源過度開採,及環境遭到大量破壞。面對「高性能、低耗能、無毒性、零廢棄」的全球競爭,2018年也順勢將循環經濟納入「五加二產業創新計畫」政策之一,將循環經濟理念及永續創新的思維融入各項經濟活動,建構從動脈產業(製造與消費)到靜脈產業(資源回收再利用)的循環發展模式,把廢棄物轉換為再生資源。


並持續推動「循環產業化」、「產業循環化」兩大主軸,協助塑膠、金屬、石化等關鍵產業,研發創新材料技術及推動再生資源高值化;以跨領域方式,同步解決台灣產業永續發展的人才、技術、出海口等高值化障礙,掌握循環經濟新商機。


行政院環保署亦為此擬訂了「資源回收再利用推動計畫」(2018~2020),期望在物質生產、消費、廢棄及再生等各階段,將廢棄物資源化妥善運用,以替代自然資源開採,達成物質全循環、零廢棄的願景。



圖1 : 面對「高性能、低耗能、無毒性、零廢棄」的全球競爭,2018年台灣也順勢將循環經濟納入「五加二產業創新計畫」政策之一。(source:國家發展委員會)
圖1 : 面對「高性能、低耗能、無毒性、零廢棄」的全球競爭,2018年台灣也順勢將循環經濟納入「五加二產業創新計畫」政策之一。(source:國家發展委員會)

在政府推動循環經濟產業政策與經濟部工業局大力支持下,法人研究機構現已紛紛投入塑膠再利用研究,並跳脫過去從技術思維,以應用為出發,導入回收系統及機制,建構循環經濟商業模式,並逐步擴張至場域驗證,進而影響產業生態。


塑膠中心推廣高值材料 涵括消費與生產端

塑膠工業技術發展中心(PIDC)則從過去10餘年來,持續推動台灣綠色循環材料技術,跟進國際全面防堵白色污染趨勢,強調台灣中小企業現正面臨國際不同產業客戶或通路商,對於循環經濟的嚴苛要求,將在未來2025、2030年面臨重要轉折點。無論是著眼於內、外銷市場,皆必須兼顧方便回收,且使用20~30%的再生塑膠材料,塑膠中心也會輔導業者取得相關標章,才有可能化危機為商機。


然而,目前生質塑膠係指融入部份生物基成份(Bio-based),以取代傳統石油基(Fossil-based),卻不一定都可被分解。生物可分解塑膠則未必都是生質塑膠,且因為加入澱粉混合物、聚乳酸(PLA)等材料,使之物性不佳,可被土壤掩埋分解;以及PHA為目前唯一可在海洋中分解者,被用來替代化妝品柔珠微粒,市場隨各國產能提升擴張;另有其他PBAT、PLC等材質,價格都相對偏高,目前生質塑膠尚無法100%替代傳統塑膠,全球市場的年產量僅約傳統石化塑膠1%。


其中PLA因為價格相對較低,轉換率、篩選率均高,而最為普及,很適合用於生產軟包裝、餐具、杯子及膜材等一次性產品,市場穩定成長,卻因為台灣政策不推崇掩埋,僅採用焚燒方式將不利於分解,或似歐盟回收再利用。


直到在傳統塑膠(PE/PP/PET)加入生物基材料後,成為生質塑膠,既改善物性,應用也較不受限;且因內含生物基,使之所需燃燒熱量較低,延長焚化爐壽命,符合永續發展意識,有賴於技術進步,驅動生質塑膠市場發展。


在現階段技術、市場尚未成熟時期,塑膠包裝材料回收再利用後的再生塑膠還是發展重心,有待未來全球塑膠包裝材料市場在各國法規日趨嚴謹的趨勢下,具低環境成本的生質塑膠在法規與使用便利性的考量下,才會逐漸滲入一次性產品市場。



圖2 : 為驅動生質塑膠市場加速發展,塑膠中心已藉此開發透明級高韌性PLA複合材料塑膠加工流程。(source:塑膠工業中心)
圖2 : 為驅動生質塑膠市場加速發展,塑膠中心已藉此開發透明級高韌性PLA複合材料塑膠加工流程。(source:塑膠工業中心)

如今塑膠中心已掌握多項高強度/耐熱製程關鍵技術,建立新材料及加工技術平台,以結合學研單位建立生物分解/生質複材關鍵技術所需新材料配方開發、混練加工實驗室;國際驗證平台,建置一地測試全球認證的國際級生分解驗證系統;設計應用及市場營運平台,導入設計應用及接軌各國綠色採購新政,突破採購貿易障礙。


例如已藉此開發透明級高韌性PLA複合材料塑膠加工流程,利用改質添加粉體或塑膠粒配方,取代以往須經溫升、加工才能製造的乳白色產品,更有利於上色;並導入富強鑫機器進行射出、發泡和T-DIE淋膜製程,生產具有可微波高耐熱(120℃)特性的托盤、塑木餐具等產品。甚至還能導入3D printing技術,既有透明顯色佳的特性,可同步提高強度、韌性等質感。


從源頭設計著手改造 線性生產消費模式轉型閉循環

此外,有別於工業1.0革命以來,一貫採用從自然環境開採原物料後,加工製造成商品,商品被購買使用後就直接丟棄的「線性生產消費模式」。廠商為刺激消費,產品不斷推陳出新;消費者也習慣汰舊換新,將不斷消耗地球有限資源,同時產生出各式廢棄物數量與型態愈來愈多,而掩埋與焚燒最終處理方式,亦對地球環境帶來巨大的污染與影響;隨之而來的是,氣候變遷、大量廢棄物污染環境等問題的嚴重性與急迫性快速升高。


反之,若能奠基於歐洲主要推動「資源可持續回復,循環再生」,不斷循環利用的「循環經濟」發展模式,將線性經濟模式中的每個階段,分別透過「回收再利用」、「再製造/翻修」、「再使用」、「維修」、「共享」等作法,形成「資源、產品、再生資源」的閉循環(Closed Loop),就能使得整個生產製造系統產生極少,甚至達到零廢棄物的終極目標。期盼藉此構建一個創新和可永續發展的塑膠產業,為歐洲帶來經濟成長和就業機會,並減少歐盟溫室氣體排放和對於石化燃料的進口依賴。



圖3 : 有別於傳統「線性生產消費模式」,盼透過「循環經濟」發展模式,構建一個創新和可永續發展的塑膠產業。(source:organicscouncil.org)
圖3 : 有別於傳統「線性生產消費模式」,盼透過「循環經濟」發展模式,構建一個創新和可永續發展的塑膠產業。(source:organicscouncil.org)

另隨著全球循環經濟浪潮逐步落實,吸引國際品牌大廠加入,並同步要求其上下游供應鏈共同響應減塑、塑膠永續使用,讓環境與便利共存。例如全球最大的聚合物生產廠商之一科思創公司(Covestro)在前身拜耳公司發明聚碳酸酯(PC)的基礎上,現更集中於生產製造高科技聚合物材料,以及用於研發諸多日常生活領域的創新性解決方案。


為聚焦循環經濟發展,科思創即將透過一項長期戰略計畫,並致力於成為整個塑膠產業的創新領導力量。尤其在生產領域中,將盡可能使用由廢棄物、植物和CO2資源所製成的原材料為目標,以最大程度減少依賴原油等化石資源;同時為此開發新技術,藉系統化方式極大化回收廢棄塑膠。期望藉此攜手更多合作夥伴,形塑從使用後即丟棄的經濟模式到循環經濟的過渡期,創造全新商機。


新任歐洲塑膠工業協會(PlasticsEurop)主席的科思創執行長施樂文博士(Dr. Markus Steilemann)表示:「面臨氣候變遷、因人口成長所致的資源消耗等嚴峻挑戰下,真正永續的生活方式和經濟模式顯得不可或缺。基於使用後即丟棄的單一線性生產消費模式已經過時,我們必須加強回收的理念,並即時採取相對的行動。」科思創期望能在此過程中成為開拓者,不僅是為了環境和社會效益,還有那些願意共同實現循環經濟利益的客戶。


科思創公司聚碳酸酯永續方案全球負責人張祺進一步說明該計畫的願景為:「We will be fully circular(完美閉環,共創精彩)」,將循環理念貫徹於公司各個層面,成為塑造循環經濟發展的力量,為實現溫室氣體平衡經濟做出貢獻。並設定具體目標和KPI以衡量進度,主要可聚焦4大領域:替代性原材料、創新回收利用、聯合解決方案、可再生能源。


其中的「替代性原材料」,讓科思創與下游品牌客戶儘量少用石油基材料,而增加由上游引進生物基製成的PC、塗料等產品數量,逐層提供下游客戶採用,實現碳元素的循環。「創新回收利用」,係針對消費品回收PC後的解決方案,將對於整個回收過程中進行流程規範和品質管控、調整物性,再透過第三方認證、稽核重新造粒的供應商,確保材料來源與安全性;經由生命週期,評估產品減少的碳足跡,科思創便可能採購之與新料混用、調整物性,待通過一致的有害物質規範,有助於搶單或承接政府標案。


進而啟發客戶,共同實現永續產品設計,積極與客戶和外部合作夥伴協作,以永續的設計原則、概念和解決方案結合自有多元專業知識,激發產業靈感。例如汽車產業永續設計,便使用PC為主要材料的前照燈,須具備易於拆卸、回收和保留材料特性,解決回收業者最大的痛點。今年Q3還將發表循環設計指南,與客戶共創3C產品設計,達到永續目標。


最後科思創也透過「聯合解決方案」,與區塊鏈技術公司Circularise共同建立了塑料循環的開放標準平台,期待與台灣或外部多方合作,囊括供應鏈上下游的閉循環,讓資訊可加密傳遞給客戶,有賴於產業鏈夥伴投入,切入第三方認證溯源。以及利用「可再生能源」採取可達成資源節約型循環經濟的綠色能源策略,科思創除了與沃旭(Orsted)簽署10年企業供應合約(PPA),從2025年開始將部分利用大西洋北海地區的新建風場風能,來滿足在德國工廠大部份電力需求。


還將逐漸轉向使用非石化能源來生產,以真正替代原材料,同時激勵客戶與相對應的價值鏈。主要關鍵在於不斷努力,提升世界各國生產基地的能源效率工程、生產和人工智慧的更新技術,來優化生產製造;並透過能源管理系統,優化工廠能耗、創新生產效率,已藉此降低了電解產氯過程中的25%耗電量。


科思創公司亞太區聚碳酸酯事業部電子電器市場部經理吳暐婷強調,有別於一次性石化材料固然會跟著油價漲跌,循環經濟主要還是為了遠離石化產品,而消費後回收的材料經過升級加值之後,足以滿足3C產業物性需求,依市場供需而定價,再參考中間回收的成本,與國際油價關聯性不高。



圖4 : 科思創公司聚碳酸酯永續方案全球負責人張祺(左)、亞太區聚碳酸酯事業部電子電器市場部經理吳暐婷(右)合影。(攝影/陳念舜)
圖4 : 科思創公司聚碳酸酯永續方案全球負責人張祺(左)、亞太區聚碳酸酯事業部電子電器市場部經理吳暐婷(右)合影。(攝影/陳念舜)

另有鑒於回收塑膠廢棄物,可能具備形成封閉循環的潛力,必須大幅改進和重新設計廢棄物處理系統。科思創希望藉由開發新的回收技術,使用最具能效的方法,將塑膠廢棄物轉換回分子。還預計從塑膠產品最初的設計環節切入,得以更有效回收,並且盡可能延長塑膠產品的使用壽命,以避免浪費。


近期科思創也偕同農夫山泉和聚碳酸酯回收企業奧塞爾等合作夥伴,簽署了一項19L聚碳酸酯水桶回收增值再利用的三方合作協定。由農夫山泉負責回收每年不再使用的百萬支水桶,再交由奧塞爾切碎、清洗和再造粒;科思創對經處理後的塑膠粒進一步加工,製成高性能回收塑膠,並應用於3C及汽車等產業,通過合作提升回收過程可追溯性和回收品質,建立使各方受益的聚碳酸酯回收價值鏈。


科思創還以創始成員身份,參與了2019年初正式成立的「終結塑膠廢棄物聯盟」,用於全球基礎設施開發、創新、教育和積極行動、清理廢塑料活動等,最大程度減少塑膠廢棄物對自然環境的影響,並推廣各種消費後塑膠的解決方案;還加入了全新的「循環塑膠聯盟」,藉由與其他企業及組織合作,在歐洲促進塑膠回收的廣泛倡議,希望與更多參與者合作,共同構建新的回收價值鏈,以探尋實現循環經濟的最佳解決方案。


結語

經歷這波疫情的影響下,眾多先進國家已逐漸將循環經濟拉升到國家級、全球性議題,過去強調又快又便宜的時代已經一去不復返,未來很多國家會將循環經濟當成貿易障礙,對快速製造的台灣供應鏈可能是個打擊,也是機會。


現在只要發揮台商靈活機變特性,並透過一套可確保資源能持續回復、循環再生的創新發展模式;跨領域整合,進行價值創新,打造又綠又環保、循環再生的生態鏈,讓垃圾變成金,料將再次創造拉抬生產力倍增的機會。


**刊頭圖:(source: images.theconversation.com)


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