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塑化循环经济再添竞争力
从产业链源头设计着手

【作者: 陳念舜】2020年08月07日 星期五

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因应近年来国际推动循环经济潮流,台湾除了也将之率先纳入「五加二产业创新计画」政策,除了有助於实现节能减碳目标;制造业若能积极从上游源头设计着手,一举促使传统的线性生产消费模式更改为闭循环(Closed Loop),竞争力亦可??倍增。


根据联合国最新统计资料显示,现今全球塑胶废弃物年产量已达3亿吨,其中高达79%皆经过掩埋或是散布在环境中,却仅有不到9%塑胶废弃物会被再次利用。为了降低塑胶废弃物对环境造成的负荷,针对废塑料再利用及开发可循环再生的塑胶等,都是目前各国政府与企业重要课题,所以纷纷积极投入资源,加速推动循环经济产业发展。


以全球循环经济启蒙区的欧盟为例,在2020年发表「新循环经济行动方案(New Circular Economy Action Plan)」便提出永续产品政策法案,制订产品设计朝向寿命更为持久,更容易维修、回收及使用更多再生原料。许多欧盟成员国也已设下2050年以前要实现「碳中和」的目标。


台湾过去虽走过高速经济成长的年代,但付出的代价是本地有限的自然资源过度开采,及环境遭到大量破坏。面对「高性能、低耗能、无毒性、零废弃」的全球竞争,2018年也顺势将循环经济纳入「五加二产业创新计画」政策之一,将循环经济理念及永续创新的思维融入各项经济活动,建构从动脉产业(制造与消费)到静脉产业(资源回收再利用)的循环发展模式,把废弃物转换为再生资源。


并持续推动「循环产业化」、「产业循环化」两大主轴,协助塑胶、金属、石化等关键产业,研发创新材料技术及推动再生资源高值化;以跨领域方式,同步解决台湾产业永续发展的人才、技术、出海囗等高值化障碍,掌握循环经济新商机。


行政院环保署亦为此拟订了「资源回收再利用推动计画」(2018~2020),期??在物质生产、消费、废弃及再生等各阶段,将废弃物资源化妥善运用,以替代自然资源开采,达成物质全循环、零废弃的愿景。



图1 : 面对「高性能、低耗能、无毒性、零废弃」的全球竞争,2018年台湾也顺势将循环经济纳入「五加二产业创新计画」政策之一。(source:国家发展委员会)
图1 : 面对「高性能、低耗能、无毒性、零废弃」的全球竞争,2018年台湾也顺势将循环经济纳入「五加二产业创新计画」政策之一。(source:国家发展委员会)

在政府推动循环经济产业政策与经济部工业局大力支持下,法人研究机构现已纷纷投入塑胶再利用研究,并跳脱过去从技术思维,以应用为出发,导入回收系统及机制,建构循环经济商业模式,并逐步扩张至场域验证,进而影响产业生态。


塑胶中心推广高值材料 涵括消费与生产端

塑胶工业技术发展中心(PIDC)则从过去10馀年来,持续推动台湾绿色循环材料技术,跟进国际全面防堵白色污染趋势,强调台湾中小企业现正面临国际不同产业客户或通路商,对於循环经济的严苛要求,将在未来2025、2030年面临重要转折点。无论是着眼於内、外销市场,皆必须兼顾方便回收,且使用20~30%的再生塑胶材料,塑胶中心也会辅导业者取得相关标章,才有可能化危机为商机。


然而,目前生质塑胶系指融入部份生物基成份(Bio-based),以取代传统石油基(Fossil-based),却不一定都可被分解。生物可分解塑胶则未必都是生质塑胶,且因为加入淀粉混合物、聚乳酸(PLA)等材料,使之物性不隹,可被土壤掩埋分解;以及PHA为目前唯一可在海洋中分解者,被用来替代化妆品柔珠微粒,市场随各国产能提升扩张;另有其他PBAT、PLC等材质,价格都相对偏高,目前生质塑胶尚无法100%替代传统塑胶,全球市场的年产量仅约传统石化塑胶1%。


其中PLA因为价格相对较低,转换率、筛选率均高,而最为普及,很适合用於生产软包装、餐具、杯子及膜材等一次性产品,市场稳定成长,却因为台湾政策不推崇掩埋,仅采用焚烧方式将不利於分解,或似欧盟回收再利用。


直到在传统塑胶(PE/PP/PET)加入生物基材料後,成为生质塑胶,既改善物性,应用也较不受限;且因内含生物基,使之所需燃烧热量较低,延长焚化炉寿命,符合永续发展意识,有赖於技术进步,驱动生质塑胶市场发展。


在现阶段技术、市场尚未成熟时期,塑胶包装材料回收再利用後的再生塑胶还是发展重心,有待未来全球塑胶包装材料市场在各国法规日趋严谨的趋势下,具低环境成本的生质塑胶在法规与使用便利性的考量下,才会逐渐渗入一次性产品市场。



图2 : 为驱动生质塑胶市场加速发展,塑胶中心已藉此开发透明级高韧性PLA复合材料塑胶加工流程。(source:塑胶工业中心)
图2 : 为驱动生质塑胶市场加速发展,塑胶中心已藉此开发透明级高韧性PLA复合材料塑胶加工流程。(source:塑胶工业中心)

如今塑胶中心已掌握多项高强度/耐热制程关键技术,建立新材料及加工技术平台,以结合学研单位建立生物分解/生质复材关键技术所需新材料配方开发、混练加工实验室;国际验证平台,建置一地测试全球认证的国际级生分解验证系统;设计应用及市场营运平台,导入设计应用及接轨各国绿色采购新政,突破采购贸易障碍。


例如已藉此开发透明级高韧性PLA复合材料塑胶加工流程,利用改质添加粉体或塑胶粒配方,取代以往须经温升、加工才能制造的乳白色产品,更有利於上色;并导入富强鑫机器进行射出、发泡和T-DIE淋膜制程,生产具有可微波高耐热(120℃)特性的托盘、塑木餐具等产品。甚至还能导入3D printing技术,既有透明显色隹的特性,可同步提高强度、韧性等质感。


从源头设计着手改造 线性生产消费模式转型闭循环

此外,有别於工业1.0革命以来,一贯采用从自然环境开采原物料後,加工制造成商品,商品被购买使用後就直接丢弃的「线性生产消费模式」。厂商为刺激消费,产品不断推陈出新;消费者也习惯汰旧换新,将不断消耗地球有限资源,同时产生出各式废弃物数量与型态愈来愈多,而掩埋与焚烧最终处理方式,亦对地球环境带来巨大的污染与影响;随之而来的是,气候变迁、大量废弃物污染环境等问题的严重性与急迫性快速升高。


反之,若能奠基於欧洲主要推动「资源可持续回复,循环再生」,不断循环利用的「循环经济」发展模式,将线性经济模式中的每个阶段,分别透过「回收再利用」、「再制造/翻修」、「再使用」、「维修」、「共享」等作法,形成「资源、产品、再生资源」的闭循环(Closed Loop),就能使得整个生产制造系统产生极少,甚至达到零废弃物的终极目标。期盼藉此构建一个创新和可永续发展的塑胶产业,为欧洲带来经济成长和就业机会,并减少欧盟温室气体排放和对於石化燃料的进囗依赖。



图3 : 有别於传统「线性生产消费模式」,盼透过「循环经济」发展模式,构建一个创新和可永续发展的塑胶产业。(source:organicscouncil.org)
图3 : 有别於传统「线性生产消费模式」,盼透过「循环经济」发展模式,构建一个创新和可永续发展的塑胶产业。(source:organicscouncil.org)

另随着全球循环经济浪潮逐步落实,吸引国际品牌大厂加入,并同步要求其上下游供应链共同响应减塑、塑胶永续使用,让环境与便利共存。例如全球最大的聚合物生产厂商之一科思创公司(Covestro)在前身拜耳公司发明聚碳酸窬(PC)的基础上,现更集中於生产制造高科技聚合物材料,以及用於研发诸多日常生活领域的创新性解决方案。


为聚焦循环经济发展,科思创即将透过一项长期战略计画,并致力於成为整个塑胶产业的创新领导力量。尤其在生产领域中,将尽可能使用由废弃物、植物和CO2资源所制成的原材料为目标,以最大程度减少依赖原油等化石资源;同时为此开发新技术,藉系统化方式极大化回收废弃塑胶。期??藉此携手更多合作夥伴,形塑从使用後即丢弃的经济模式到循环经济的过渡期,创造全新商机。


新任欧洲塑胶工业协会(PlasticsEurop)主席的科思创执行长施乐文博士(Dr. Markus Steilemann)表示:「面临气候变迁、因人囗成长所致的资源消耗等严峻挑战下,真正永续的生活方式和经济模式显得不可或缺。基於使用後即丢弃的单一线性生产消费模式已经过时,我们必须加强回收的理念,并即时采取相对的行动。」科思创期??能在此过程中成为开拓者,不仅是为了环境和社会效益,还有那些愿意共同实现循环经济利益的客户。


科思创公司聚碳酸窬永续方案全球负责人张祺进一步说明该计画的愿景为:「We will be fully circular(完美闭环,共创精彩)」,将循环理念贯彻於公司各个层面,成为塑造循环经济发展的力量,为实现温室气体平衡经济做出贡献。并设定具体目标和KPI以衡量进度,主要可聚焦4大领域:替代性原材料、创新回收利用、联合解决方案、可再生能源。


其中的「替代性原材料」,让科思创与下游品牌客户尽量少用石油基材料,而增加由上游引进生物基制成的PC、涂料等产品数量,逐层提供下游客户采用,实现碳元素的循环。「创新回收利用」,系针对消费品回收PC後的解决方案,将对於整个回收过程中进行流程规范和品质管控、调整物性,再透过第三方认证、稽核重新造粒的供应商,确保材料来源与安全性;经由生命周期,评估产品减少的碳足迹,科思创便可能采购之与新料混用、调整物性,待通过一致的有害物质规范,有助於抢单或承接政府标案。


进而启发客户,共同实现永续产品设计,积极与客户和外部合作夥伴协作,以永续的设计原则、概念和解决方案结合自有多元专业知识,激发产业灵感。例如汽车产业永续设计,便使用PC为主要材料的前照灯,须具备易於拆卸、回收和保留材料特性,解决回收业者最大的痛点。今年Q3还将发表循环设计指南,与客户共创3C产品设计,达到永续目标。


最後科思创也透过「联合解决方案」,与区块链技术公司Circularise共同建立了塑料循环的开放标准平台,期待与台湾或外部多方合作,囊括供应链上下游的闭循环,让资讯可加密传递给客户,有赖於产业链夥伴投入,切入第三方认证溯源。以及利用「可再生能源」采取可达成资源节约型循环经济的绿色能源策略,科思创除了与沃旭(Orsted)签署10年企业供应合约(PPA),从2025年开始将部分利用大西洋北海地区的新建风场风能,来满足在德国工厂大部份电力需求。


还将逐渐转向使用非石化能源来生产,以真正替代原材料,同时激励客户与相对应的价值链。主要关键在於不断努力,提升世界各国生产基地的能源效率工程、生产和人工智慧的更新技术,来优化生产制造;并透过能源管理系统,优化工厂能耗、创新生产效率,已藉此降低了电解产氯过程中的25%耗电量。


科思创公司亚太区聚碳酸窬事业部电子电器市场部经理吴??婷强调,有别於一次性石化材料固然会跟着油价涨跌,循环经济主要还是为了远离石化产品,而消费後回收的材料经过升级加值之後,足以满足3C产业物性需求,依市场供需而定价,再叁考中间回收的成本,与国际油价关联性不高。



图4 : 科思创公司聚碳酸窬永续方案全球负责人张祺(左)、亚太区聚碳酸窬事业部电子电器市场部经理吴??婷(右)合影。(摄影/陈念舜)
图4 : 科思创公司聚碳酸窬永续方案全球负责人张祺(左)、亚太区聚碳酸窬事业部电子电器市场部经理吴??婷(右)合影。(摄影/陈念舜)

另有鉴於回收塑胶废弃物,可能具备形成封闭循环的潜力,必须大幅改进和重新设计废弃物处理系统。科思创希??藉由开发新的回收技术,使用最具能效的方法,将塑胶废弃物转换回分子。还预计从塑胶产品最初的设计环节切入,得以更有效回收,并且尽可能延长塑胶产品的使用寿命,以避免浪费。


近期科思创也偕同农夫山泉和聚碳酸窬回收企业奥塞尔等合作夥伴,签署了一项19L聚碳酸窬水桶回收增值再利用的三方合作协定。由农夫山泉负责回收每年不再使用的百万支水桶,再交由奥塞尔切碎、清洗和再造粒;科思创对经处理後的塑胶粒进一步加工,制成高性能回收塑胶,并应用於3C及汽车等产业,通过合作提升回收过程可追溯性和回收品质,建立使各方受益的聚碳酸窬回收价值链。


科思创还以创始成员身份,叁与了2019年初正式成立的「终结塑胶废弃物联盟」,用於全球基础设施开发、创新、教育和积极行动、清理废塑料活动等,最大程度减少塑胶废弃物对自然环境的影响,并推广各种消费後塑胶的解决方案;还加入了全新的「循环塑胶联盟」,藉由与其他企业及组织合作,在欧洲促进塑胶回收的广泛倡议,希??与更多叁与者合作,共同构建新的回收价值链,以探寻实现循环经济的最隹解决方案。


结语

经历这波疫情的影响下,众多先进国家已逐渐将循环经济拉升到国家级、全球性议题,过去强调又快又便宜的时代已经一去不复返,未来很多国家会将循环经济当成贸易障碍,对快速制造的台湾供应链可能是个打击,也是机会。


现在只要发挥台商灵活机变特性,并透过一套可确保资源能持续回复、循环再生的创新发展模式;跨领域整合,进行价值创新,打造又绿又环保、循环再生的生态链,让垃圾变成金,料将再次创造拉抬生产力倍增的机会。


**刊头图:(source: images.theconversation.com)


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