化腐朽為神奇的循環經濟
廢氣變綠金 環保商機夯
節能減碳成主流 二氧化碳捕捉再利用技術實用化 可為廠商累積「碳爭力」 貢獻效益
各國為達成2050淨零目標與減少排碳成本，紛紛投入廢氣變綠金的減碳再利用技術。歐洲綠色新政揭示2050年歐盟要達到碳中和，2030年時需減碳50%至55%；英國的十項減碳政策將於2025年前投入10億英鎊，寄望2030年後每年捕獲1,000萬噸CO2。
大陸在2030年及2050年累積減碳目標分別為1.6億及150億噸；日本將加速二氧化碳捕捉再利用技術（CCUS）的實用化，推動CO2直接利用和將轉換成化學品、燃料、礦物等技術開發，並設定2030和2050年以後的各產品成本目標。台灣也在3月提出「2050淨零排放路徑」，在轉向再生能源為基載電力的路上同步輔以CCUS將碳捕捉後再利用。
CCUS早期是為解決工業產品生產或化石燃料轉換能源過程所產生的二氧化碳排放問題。近期因各國對排碳的逐步法制化、成本內部化，CCUS一夕由企業社會責任與形象的維護者，翻轉為賺錢與節省成本支出的重要技術，其中又以再利用技術既可減少碳捕捉後的處理成本，又可貢獻經濟效益。
在國際能源署（IEA）的「清潔能源技術指南」中，與石化／化學產業相關的再利用技術有六大項，包括「C1化學品製程減碳相關技術」、「C2化學品製程減碳相關技術」、「C6化學品製程減碳相關技術」、「原料生產製程減碳相關技術」、「NH3生產製程減碳相關技術」、「廢塑膠轉製原料之減碳相關技術」等，這些低碳技術未來將左右各產業用材料的排碳成本。
化學品減碳部分涵蓋六項：（1）甲醇生產製程的低碳化，（2）乙醇製程低碳化。（3）生質、甲醇原料生產苯，（4）廢塑膠化學回收，（5）低碳氨生產製程，（6）低碳裂解技術。
其中甲醇生產製程改用生質、低碳的原料進行低碳路徑；乙醇生產製程改由纖維素原料氣化製造；苯生產製程使用木質素與甲醇的低碳做法；廢塑膠經由溶劑回收或熱裂解回收成單體的低碳路徑；氨生產製程應用綠氫與生質原料的低碳路徑；裂解爐使用綠電加熱、新型觸媒降低反應熱等，為主要開發品項與做法。
主要還是以採用生質原料、綠氫、回收原料為低碳的主要路徑方向，新型態觸媒或是新型製程因涉及基礎理論與材料科學，目前發展品項不多，且目前多數技術仍停留於實驗計畫或試驗工廠階段，減碳技術的商業化程度仍低，許多技術項目仍需投入大量資金與試驗時間，但未來一旦成功開發將能轉廢氣為綠金。
經濟部技術處看準淨零碳排趨勢，近幾年先從轉化二氧化碳開始，推動各項技術開發，例如：二氧化碳捕獲及再利用轉化為固碳化學品技術、二氧化碳再利用—低碳世代綠色甲醇生產技術等，協助企業淨零轉型。
企業未來所需面對的是一個對高碳足跡產品管制越來越嚴格、消費者選擇低碳商品的市場走向，產品碳足跡的揭露與生產製程的減碳，都是廠商累積自身產品「碳爭力」的重要方式。即使目前正值國內碳費撲朔迷離、國際碳關稅爭執不休之際，但許多有遠見的國內外企業仍開始實施「內部碳定價」，讓減碳有價，同時量化減碳的效益，使減碳理念深入企業文化中。
（作者劉致中；經濟部技術處產業技術基磐研究與知識服務計畫成員）
CO2加值再利用 產業利基
地球暖化對環境造成氣候變遷的巨大衝擊，國際上已著手推動降低碳排放。2021年11月，在英國格拉斯哥舉行的聯合國氣候變遷大會（COP 26）中，決議要求各國在下次大會（COP 27）前提交2050年長期低碳發展策略，目前全球已有超過130個國家宣示或規劃在2050年達成淨零排放。同時，也有市值超過25兆美元的1,000家企業響應，承諾積極實現低碳綠色價值鏈。
未來，碳排放將會是產業競爭力的關鍵，這對我國外銷導向的經濟體系與代工為主體的製造產業，將帶來極大挑戰，但也意味著，未來如果可以掌握零碳排放甚或是負碳排放的創新產業技術，就能搶占先機與商機。
經濟部技術處針對產業的淨零排放挑戰與需求，自2016年起即陸續透過「綠色循環與二氧化碳新碳源創新材料」科專計畫，支持工研院積極推動二氧化碳捕獲與再利用的技術研發。所投入的技術研發，包括將生產過程所排放煙道氣中的二氧化碳與雜質捕獲技術；由捕獲劑分離出來成的高純度的二氧化碳可作為原料使用，並經由觸媒催化反應製程技術，製成多種低碳排放的高附加價值的化學品，讓廢氣變綠金。
為加速技術產業化，同時也推動二氧化碳捕獲及再利用的「碳循環場域驗證技術」，開發與國際同步的前瞻二氧化碳捕獲先導場域，以及二氧化碳再利用合成化學品關鍵觸媒與製程技術，並獲得台電公司的支持，在台中火力發電廠燃煤機組的排放煙道旁，建立一套每年可捕獲十噸二氧化碳的場域驗證系統。目前已持續運轉超過8,000小時，捕獲技術可與國際水準並駕齊驅，所捕獲二氧化碳的純度高達99.9%，由於導入熱整合設計，系統的能源消耗量也可大幅降低。
工研院在2021年起執行「碳循環關鍵技術開發」科專計畫，獲得中鋼的支持合作，在高雄小港廠建置「碳捕獲及應用示範場域」，進行二氧化碳跨產業高值化再利用生產技術驗證，預定在2022年9月完成建置與開始運轉。示範場域的生產技術驗證所使用的氣源為中鋼生產過程的副產燃氣－轉爐氣，捕獲系統可將其中的二氧化碳與一氧化碳捕獲並分離出來作為原料，其中二氧化碳直接經由管路輸送至觸媒催化反應製程系統，進而將二氧化碳轉化合成甲烷或甲醇等化學品。
與中鋼合作所建立的鋼鐵鏈結石化共同生產「實驗室及先導工場技術」，將驗證後段石化產品生產的可靠度和經濟性，為後續量產與商業化預先鋪路。期盼透過鋼鐵與石化兩大產業合作，以掌握低碳產品新商機，朝淨零碳排目標邁進。
國內生產過程所排放的二氧化碳，經過捕獲與再利用，可作為新碳源循環應用化學材料，透過高效率轉化觸媒結合試量產製程設計，有利發展許多低碳高值民生化工產品與基礎化學品，應用範圍遍及綠色鞋材、紡織產業、塗料、接著劑產業等環保產品，將二氧化碳盡可能資源化，創造出具經濟價值的產品，不僅有助實現減碳目標、建構優質生活環境，更可引導化工石化產業發展綠色碳源循環材料，進而接軌國際綠色原料供應鏈，開啟循環經濟的利基市場。
（作者李宗銘；經濟部技術處碳循環關鍵技術開發計畫主持人）
光電模組回收 建構循環經濟
全球氣候行動倡議「2050淨零排放」，儼然成為國際間最大公約數，也是各國政府在法規管制上追求的政策目標，同時也凝聚產業共識，從單一企業至全球供應鏈，無不戮力於減碳行列，象徵零碳經濟新時代的來臨。
全球積極發展再生能源，提供綠色電力，其中又以太陽光電被視為減碳重要利器，因此裝置需求明顯提升。2020年全球裝置量較2011年成長近十倍，達713GW（10億瓦），但若要實現淨零目標，2030年前平均年增裝置量須為2020年新增量的三倍；為與國際同步，國內太陽光電裝置量要從2021年累計7.7GW，至2025年目標達20GW，在政府決心與社會期待下，未來每年新增需求可期。
隨著裝置需求不斷攀升，太陽能模組廢棄問題與壓力將持續累積，為創造永續的太陽光電產業，兼顧「低碳排」、「零廢棄」，經濟部技術處積極布局未來太陽能模組汰役後的回收再利用新貌，除可減少環境衝擊外，更為國內太陽能產業創造新的商機與差異化產品，現正以科技專案支持工研院開發全球首見之易拆解易循環太陽光電模組與高值循環技術，以新開發之模組封裝用易拆解複合膜材料為基礎，結合高效拆解與純化回用等技術，完整拆解電池晶片與玻璃，使退役模組發揮更大循環價值；同時引領國內業者參與，掌握淨零浪潮下太陽能循環新商機，持續強化我國太陽能產業的競爭力。
為解決太陽光電模組廢棄處理與減碳課題，工研院研發團隊重新解構太陽光電模組，從封裝膜材新設計做起，一併思考背板、電池、支架等至產品生命周期終止後的循環方式，以永續為新設計理念，開發新型易拆解循環太陽光電模組。
由於傳統太陽光電模組採用熱固封裝材料不易拆解，且另有含氟背板廢棄處理的潛在問題，因此重新以相對易拆解、能制振與阻水性優良之熱塑彈性體作為替代基材。此外，考量與玻璃接著及成本問題，複合商業化生產之低成本EVA膜 ，成為具多元功能之新易拆解複合封裝膜材配方，除可維持原有模組發電效能，與融合模組廠現有製程文化外，更同步提升耐候性，以及最重要之減廢與高再生循環能力。
目前所開發易拆解複合膜材已通過國際電工委員會（IEC）規範之測試，具高透光、高接著力特性，且能避免電勢差誘發衰減（俗稱抗PID）、耐水性佳，適用於高溫、高溼等嚴苛場域。國內材料大廠已開始承接此新材料技術開發，並持續與國內外太陽能模組業者合作，加速易拆解複合封裝膜導入商規認證，以補足國內太陽光電模組產業鏈重要缺口。
為創造PV to PV的太陽能封閉循環機會，除關鍵易拆解封裝膜新材料技術外，同步啟動易拆解模組之綠色回收與循環製程研發。易拆解模組可由經低能耗與低碳排程序優化之拆解、熱輔助分離分選、純化與再製等一條龍式技術規劃，重新賦予汰役回收材料新生命。模組拆解與純化技術已可取得完整玻璃板與電池片，並進階將回收電池片回復成再生矽裸晶片、再生太陽電池、7N以上等級之高純度矽原料與符合太陽能產業規格之單晶矽晶棒。
未來易拆解模組與其可循環重製之新太陽能模組品，在能源供應端可達減碳效果，在模組製造端亦能透過再生矽晶片／再生矽材料使用，高度貢獻減碳能量，初估每GW碳排放量將可減半（約66萬公噸，相當於5,493萬多棵樹一年碳吸收量）。
近年來全球太陽光電需求驟增，加上疫情導致供應鏈與物流緊張，模組產業需用之各式原物料皆全面性上漲，又因相關國內原物料自主供應接近零，如矽晶片、封裝膜、背板、玻璃幾乎全數進口，更使新產品設計差異化受限，國內模組廠獲利空間受到壓迫，甚至影響供貨穩定性。
經濟部技術處以科技專案投入資源，藉由國內創新研發能量注入，打造具顯著差異化之易拆解循環太陽光電模組，並重新引導國內產業投入膜材等原物料端，強化關鍵材料自主權，期許重新掌握全球零碳新一波商機。
（作者賴秋助；經濟部技術處高效能易拆解太陽光電模組新設計與資源高值循環技術開發計畫主持人）
本文同步刊登於2022/06/05經濟日報A11產業追蹤