汰舊換金 循環回收新趨勢
汰舊換金 循環回收新趨勢
環保意識抬頭 重複利用再生金屬成為共識 金屬中心持續研發新應用 為產業注入活水
隨著人口增加與新興國家經濟快速增長，半數資源將在未來五年至50年內開採用罄，為裨益經濟永續發展，近年先進國家皆透過資源循環方式，解決經濟成長動能與原物料消耗脫鉤等問題，當中金屬材料在循環再生市場中位居不可或缺的重要位置。
根據國際市調機構Acumen Research and Consulting報告顯示，全球再生金屬市場規模將由2020年5,612億美元成長至2026年7,504億美元，年複合成長率（CAGR）達5%；其中，以亞太地區占比62.1%居冠，主要受到中國大陸、日本、印度等大宗消費國家，其境內基礎建設、建築與運輸等終端應用市場的強勁發展下，快速帶動對再生金屬產品之需求。綜觀全球各大洲區域市場年複合成長率介於3.9%至5.2%，而全球應用市場將以基礎建設／建築、運輸、消費性電子等產業驅動未來再生金屬市場發展。
綜觀全球循環經濟發展趨勢，先進標竿國家與鄰近重要國家在政策方面陸續提出金屬材料相關議題，例如在歐洲地區循環程度較高的奧地利、荷蘭、瑞士、瑞典等國家所關注的發展項目中，已包含產品延長壽命、再生材料與回收技術開發；美國、英國、德國等國家則重視運輸產業、積層製造與能源效率的提升與改善；鄰近的中國大陸與日本等國家則以環保節能車輛為重點發展項目之一。
整體而言，在金屬材料再生趨勢與各國製造業政策趨勢下，應用再生金屬材料業已成為產業共識，尤其是在運輸產業的應用，不論是循環回收再利用的性質，或是汽車輕量化材料的選擇，更需要符合國際間環保法規要求。
此外，全球標竿國家對於再生金屬皆已逐步明訂相關政策，如歐洲委員會制定的嚴格法規，係為降低廢棄物的產生及其對環境的影響，其中，依據廢棄車輛指令（ELV）規範，自2015年起所有廢棄車輛之再使用與再生利用（Reuse and Recovery）至少應達到每年每輛汽車平均重量95%，而再使用與回收至少應達到每年每台汽車平均重量85%以上。除歐洲外，美國亦訂有相關標準。美國主要是由各州自行訂定回收目標與掩埋標準，目前已有25州立法通過更嚴格的金屬回收法規，其中17州禁止任何形式金屬送往境內當地垃圾掩埋場。日本則是藉由都市礦山計畫積極投入高效率金屬回收技術。
而由美國發起的電子產品環境影響評估工具（EPEAT），將包含電腦、筆電、電視、手機、伺服器等產品，以國家政府採購政策朝向綠色電子產品發展，進而促動循環材料發展。目前EPEAT規範已擴展到43個國家和區域，台灣筆電品牌ASUS、ACER等均紛紛推出以再生材料為特點的產品。
依據聯合國環境署（UNEP）統計，全球金屬回收率已逾50%，美、英、荷、歐、中、日等標竿國家均已開始制定再生金屬相關政策，並以永續金屬資源為概念，積極布局循環再生技術，規範下游應用產品使用再生料源比例。
經濟部技術處關注全球金屬循環再生技術發展，為促產業緊跟國際腳步，委由金屬中心投入「循環鋁材創新應用製程技術開發計畫」與「網通裝置混成板材開發與應用計畫」，透過材料、製程改善等方式，將關鍵金屬材料再生高值化，以加速解決產業關鍵課題，並促產業由直線式的線性經濟，轉型為資源永續的循環經濟。近兩年金屬中心在高雄展覽館舉辦循環相關金屬材料技術商機研討會，展示循環鋁材與混成材料方面製程技術的創新應用商機，為再生金屬產業不斷注入活水。
技術處多年來以科技專案輔導國內金屬及相關製造工業升級，未來將加速台灣循環經濟在金屬產業發展。以「循環鋁材計畫」為例，將藉由材料端創新技術提高廢鋁使用量／再生鋁材品質與價格；製程端提高循環鋁材追求低碳減排綠色製程。又如「網通裝置混成板材計畫」，金屬中心開發可循環回收之金屬複合材料，以輕量化、薄型化、通訊傳輸品質優化及材料可回收再利用為主要研發方向，提供5G網路通訊裝置廠商使用，幫助國內筆電製造業者走向SDGs永續發展之國際市場規範，藉由循環經濟精神創新材料，維持台灣產業在國際上的競爭力優勢，促動業界邁向高值循環綠色製程與產品之新動能，與國際市場接軌，協助產業加速產業轉型升級與發揮產業優勢利基，力推國內循環經濟產業達到汰舊換「金」的價值網絡。
（作者王信富；時任經濟部技術處產業技術基磐研究與知識服務計畫成員）
鋁材高質化 綠色製造挑大梁
近年全球多國陸續宣示要在2050年前達成碳中和目標，包含美國、歐盟、日本、南韓等已開始針對鋼鐵、鋁等高碳排產品擬定碳邊境稅，並匡列預算研發減碳、資源循環再利用等技術。國際大廠也開始採用再生金屬、低碳金屬等綠色材料，導入低碳環保產品，預期碳中和相關政策與措施將可提升終端市場對再生金屬的需求與用量。
再生金屬又分為鋼鐵與非鐵市場，鐵產量較多、價格較低屬於最常見的金屬；非鐵金屬包含貴金屬、基本金屬及合金。在全球環境永續趨勢下，未來可望持續帶動再生金屬的需求。以非鐵金屬為例，目前市場需求量最高、節能減耗工業循環綠色表現最佳以再生鋁居冠，包含平常用的手機及筆電外殼大多來自再生鋁，例如蘋果Macbook Air採用100%回收鋁製機殼。
經濟部技術處長期協助國內鋁金屬產業從材料與製程兩大面向布局未來，近年在科技專案投入下獲豐碩成果，全力投入研發再生鋁材應用技術，以推動國內高值循環綠色產業鏈的發展，如「鋁材循環高值應用開發與鋁材高值化綠色製程技術」，解決鋁材循環受純化技術影響，僅能使用於低價產品，與下游鋁材加工製造技術待提升等問題，推動鋁材循環產業鏈朝高循環再生利用與國際發展趨勢鏈結。
鋁材循環高值應用開發方面，金屬中心研發「回收鋁材精煉製錠製程技術」，從源頭提升國內回收鋁料用量，除提升回收鋁錠熔解得料率、降低擠鍛材雜質含量外，也可減少國內原生鋁錠進口量。此外，運用該技術處理後的再生鋁板，可達到陽極處理的要求，讓回收鋁料能跟原生鋁料般應用於各式產品。
在製程技術端，金屬中心研發「應用回收鋁料多孔性成形與製程技術」，並建置國內首座循環鋁材低壓鑄造發泡成形製程設備。連續鑄造技術生產的發泡鋁有著多孔性的結構，利於吸音、減振、隔熱及電磁屏蔽功能，可用於隔音、隔熱、耐燃、防電磁波、工具機抗振板等材料上。
鋁材高值化綠色製程技術方面，中鋼領頭發起，金屬中心提供製程技術研發能量，建構「高效率鋁鈑件溫／熱成形製程技術」，並建立國內第一條示範產線，可單道次一體成形複雜曲面，如車門防撞樑等結構件，解決現有冷衝成形易使鈑件發生破裂，且尺寸精度不易控制的問題。再者，亦可承製航太級專用鋁合金（2系列與7系列），結合鈑件熱處理於成形製程中，使整體生產效率提高50%、廢料減少60%。
此外，在「低耗能鋁材潔淨摩擦攪拌銲接技術」部分，建立3D曲面摩擦攪拌銲接技術，提高再生鋁材可加工性及接合品質，較傳統銲接節省製程能耗，促進循環鋁材再利用。未來可應用於航太、軌道車輛、汽機車等，提高產業競爭力與附加價值，替業者爭取高值訂單，接軌國際。
（作者簡佑庭；經濟部技術處產業技術基磐研究與知識服務計畫成員）
新技術助陣 銅資源浴火重生
銅金屬具備良好導電能力，在許多3C產品中都扮演電路傳導的重要角色。傳統上，銅金屬原料來自銅礦區開採後取得，再經由精煉流程，將銅礦中的銅金屬提出，並精煉到純度較高的陰極銅原料成品。
根據國際循環回收協會（BIR）於2016年的報告指出，傳統銅礦生產流程每生產1噸陰極銅原料成品，將消耗等同於4,700度電的能源，並排放1.25噸二氧化碳，此製程對當今逐漸強調循環經濟與環保的世界趨勢可以說是一大挑戰。
在環境保育趨勢下，經濟部技術處長期透過法人、學界與業界單位，建立銅金屬循環回收技術，如藉由永續資源技術開發計畫布局廢棄鋰電池中的銅金屬回收技術，以及透過學界科技專案布局廢棄含銅汙泥的氧化銅回收技術，盼能藉此打造台灣銅金屬的再生循環，並從中尋找商機。
銅金屬擁有100%可循環的優良特性，一般來說，銅金屬於廢棄物階段可透過高溫火法冶鍊或液體濕法萃取的流程，將銅金屬從廢棄物中提取出來，其後再精鍊與加工至再生銅原料。隨著科技日益精進，3C產品消費需求量逐年上升，人手多機時代下，衍生3C產品廢棄物的後續處理問題，在科技世代下，如何回收並循環3C產品中的銅金屬資源，是全球再生銅金屬發展重點之一。
傳統銅礦生產流程將需要大量的能源消耗，意味企業成本將提升，企業希望透過減少製程的能源消耗，進而降低成本。為解決成本問題及遵循永續趨勢，企業投入找尋解決方案，而此解決方案便是都市礦山（Urban Mining）。都市中許多廢棄物蘊藏銅金屬資源，如同都市中的銅礦山一般，企業看見的並非廢棄物，而是內部蘊含的銅金屬資源物，以3C電子廢棄物為例，企業可透過事前的完善分類，再將資源物透過高溫火法熔煉與精煉製程，讓廢棄物內的銅金屬「遇」火重生，將銅資源提取而出，此方法不僅可降低企業成本，更可實踐銅金屬資源的永續循環。
除透過傳統高溫火法提取廢棄物中的含銅資源物，隨著科技日新月異，目前亦有新型態的都市礦山銅金屬提煉技術。相較於過往使用火法熔煉，另一種不同的概念是透過浸漬濕式液體藥水直接剝落廢棄物中的銅金屬成份，亦可視為濕法回收技術。由於3C廢棄物中成份組成複雜，除銅金屬外，亦有如金、錫等金屬及非金屬的塑膠成份，因此，濕法回收的中心理念將是鎖定特定金屬成份再將以其剝落分離，與使用高溫火法冶煉將廢棄物全部熔融之概念恰好相反。有趣的是，以循環技術角度來看，透過液體浸泡3C電子廢棄物，並將其中銅資源提取出來，可謂另一種使銅資源「浴」火重生的技術。
（作者林大鈞；時任經濟部技術處產業技術基磐研究與知識服務計畫成員）
本文同步刊登於2022/02/13經濟日報A11產業追蹤