你是否聽過「白色污染」(White Pollution)?這個名詞或許陌生,但如果想想哪一種固態廢棄物常以雪白的樣貌呈現,答案便呼之欲出。白色污染,指的正是聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等難以分解的塑膠製品。

從1950年代開始,塑膠被廣泛運用於日常生活,50年間,全球塑膠製品從最初的200萬噸迅速成長至逾80億噸。美國學術期刊《科學進展》預估,2050年全球塑膠製品的重量將再跳增至340億噸,屆時海裡塑膠袋的重量將逼近所有海魚重量的總和。

綠色經濟:白色污染的危機與轉機

工研院材化所所長彭裕民表示,全球塑膠製品僅有14%回收,其餘14%焚化、40%掩埋,剩餘32%成為廢棄物,而根據聯合國環境規劃署的報告,民生消費的塑膠製品,每年就造成約750億美元的自然資本支出。塑膠廢棄物不僅是環境問題,也是沉重的經濟負擔。若能在最源頭的材料進行可回收設計,即能創造新一波綠色循環經濟商機。

在所有塑膠製品中,又以塑膠袋的用量最為驚人,也最難回收再利用。不過,運用「生物可分解材料」製成的塑膠袋,已被視為白色污染的救星。

彭裕民分析,生物可分解材料塑膠袋的主要材質,為澱粉摻混生分解塑料(如聚乳酸PLA、聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯PBAT、聚己內酯PCL等)。這類材料須克服的挑戰有二:首先,生物可分解材料耐熱性差,耐衝擊穿刺、韌性、強度與氣體阻隔性也較不足,應用侷限於冷食、冷飲或對耐重度要求較低的小型購物袋。再者,這類塑膠袋仍須妥善分類,並在溫度、濕度得當,通氣良好並具備適當微生物存在的堆肥環境,才能於3個月內迅速分解為二氧化碳和水。

彭裕民形容,生物可分解材料結構就像一綑長長的「鏈條」,為了讓細菌「愛吃」,必須設計讓細菌容易分解的解鏈切入口,因此研發人員不能只懂塑膠,更要對細菌喜歡繁殖的溫度、濕度瞭若指掌,生物可分解材料的研發不僅是塑膠、生質專家,也必須與微生物學家高度合作。

循環經濟兩支點:再設計與價值再創

從生物可分解材料的例子,可了解循環經濟與石化原料最大的差異:石化原料講求速成,生產簡單,事後處理卻很困難,循環經濟剛好相反,技術因牽涉高複雜度的整合研究而極為費工、耗時,事後處理起來很簡單。

循環經濟的關鍵字有二:再設計與價值再創。首先,從材料到產品都須以全新思維從頭設計,使其容易回收再利用。第二,產業須顛覆對生產成本的既有認知,能夠循環再使用的材料也許售價較貴,最終創造的總價值及大幅降低環境的負擔,卻遠勝於初。

彭裕民表示,台灣貢獻全球1/6的寶特瓶產量、1/3的運動鞋材料,亦出口全球70%的機能紡織產品,其中有很大比重為石化加工,因此台灣在循環經濟新材料的研發責無旁貸。若能在綠色材料搶得先機,不但可以扭轉向日本、德國等傳統化工大廠購買原料、受制於人的局面,更可創造全新商機。

可循環材料應用廣 電子、傳產受惠

電子與半導體業為台灣經濟命脈,將循環經濟思維導入高科技及傳統科技業框架,可望將製程中的廢棄物點石成金,為市場開拓全新可能。

台灣長年穩坐全球太陽能電池生產大國,政府並提出2025年太陽光電20GW安裝量的目標。然而從面板平均壽命約20年來看,約莫2035年台灣便將面臨上萬噸的太陽能模組廢棄物問題。國際再生能源機構預估,全球太陽能面板廢棄物到了2050年累計總量將上看7,800萬噸,顯示這不僅是台灣亟需解決的課題,更是全球共同的挑戰與商機。

彭裕民指出,1GW的太陽能面板材料成本約30億元,其中導電銀漿與矽材各占10億元,為面板價值最高的精華,然而回收業者多只把易於處理的面板鋁框拆下回收。著眼於這隱藏的20億元商機,工研院正和太陽能電池模組廠商合作,開發能讓導電銀漿與矽材易於取下、又能維持穩定黏著度的光電級膠合材料。

不僅電子廢棄物在導入循環經濟觀念後找到第二春,傳產業許多耐用、卻難以回收的材料,也因帶入循環經濟的設計概念,進一步衝出競爭力。

舉例來說,目前球拍、航太、風力發電葉片及車身使用的熱固性碳纖維複材,廢棄後無法回收,燃燒更會產生有毒氣體,因此重量輕、高強度、高剛性、製程時間短、可回收的熱塑性碳纖複材逐漸崛起,全球乙酸乙烯酯龍頭塞拉尼斯、德國化工大廠巴斯夫、杜邦均相繼投入開發,未來在電動車、智慧車、軌道車、航空等運輸工具,將有多元應用可能。

世界第七大的台灣橡膠輸送帶廠商鑫永銓自2016年起,向工研院技轉「熱塑碳纖維表面處理技術」,合作開發PC、PP等熱塑性碳纖複材,並運用其輕巧具韌性的特質,成功生產出僅有1.6公斤的業界最輕行李箱。

在此基礎上,工研院也成功研發出鋁塑複合材料技術,並與新北市政府、中鋼、台灣車輛公司研議導入於輕軌車輛、車身與部件,可望於安坑輕軌列車車體中採用,取代關鍵進口車體部件,落實軌道車輛國產化。

化材料缺口為出口利器

台灣身為9成以上原物料都仰賴進口的「材料使用大國」,必須找出不會因人力成本上漲而外移、可以持續在本地發展的產業,循環經濟正是能夠帶動轉型及永續經營的產業。一項新材料從開始研發到成功上市,平均需要18年,而以循環經濟思維出發設計的材料,牽涉到高複雜度的整合研究,研發過程又更為繁複,需要政府、產業與學界全力挹注、支持。

過去我們以為的開發中國家,現在為吸引追求綠色形象的品牌大廠加盟,環保法規多訂得比台灣更嚴格:中國年初發布11項環控標準,對進口廢棄物嚴加管控,孟加拉更自2002年起即禁用市面上最常見的20 Micro薄塑膠袋。台灣若不盡快投入循環經濟材料的研發,目前我們在國際上引以為傲的輪胎、紡織、鞋業、保特瓶、電子等產業,往後很可能因材料不夠符合環保規範,而失去曾有的好光景。反過來說,如能先研發出符合循環經濟原則的新材料,將能填補現有材料仰賴進口的缺口,轉化為出口新利器,進一步從材料的生產,轉換為循環經濟服務的提供者。(本文由工研院材化所所長彭裕民口述,工研院整理)

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