永續科技塑造綠色未來
淨零加值 塑膠循環不是夢
經濟部技術處多路齊發 助攻產業創新轉型 配合政府科技專案 實踐低碳商業化
塑膠是從石油煉製經各式製造加工而得之產品，廣泛應用於工業、農業、民生甚至是軍事用途。根據經濟合作暨發展組織（OECD）2022年出版的《全球塑膠展望》，近20年全球塑膠年製造量成長近兩倍，年廢棄量成長達2.3倍，年廢棄量逾3.5億公噸。全球廢塑膠僅9%被有效再利用，有19%被焚化，50%被掩埋，且仍有高達22%未妥善處置而洩漏於環境中，造成生態危害。
這些未妥善處置的廢塑膠累積於環境中，尤其尺寸小於5毫米的塑膠微粒被證實已進入生態圈食物鏈，恐對人體健康造成威脅。2022年3月聯合國環境大會作成決議，要從塑膠整個生命周期進行檢討，擬定具法律約束力的終止塑膠汙染公約。
傳統塑膠製造與廢棄物處理過程採用線性經濟模式，從石油開採、煉製、製造、加工、消費、廢棄到焚化或掩埋，在整個生命周期產生的碳足跡，其中約90%來自石油製造與轉換過程，若能透過塑膠的封閉循環再利用，透過各種再利用技術，重新製造為再生材料，回到塑膠製造加工的產業鏈，從源頭減少石油開採與使用，輔以後端避免廢塑膠焚化，就能達到減碳目的。
塑膠的封閉循環雖然有好處，但在淨零排放議題崛起前，主要驅動力還是以減少廢塑膠汙染為主，屬於較被動的驅動力，對於創造塑膠的循環經濟誘因較低，僅能藉由政策上採取延伸生產者責任（EPR），從制度上要求製造、輸入塑膠業者負起回收清除與處理責任。我國實施多年的資源回收管理基金制度，就是在此制度運作下，藉由回收基金補貼清除處理業，每年回收近20萬公噸廢塑膠容器，其中寶特瓶（PET材質）回收率高達95%。
回收的廢塑膠容器，透過分選、清洗、粉碎等物理處理程序，產出塑膠破碎瓶片，可做為塑膠加工再製的「再生材料」，達成封閉循環的目的，但由於廢塑膠在品質純淨度上仍不易與石油煉製所製造的「原生材料」相比，因此再生材料在售價上往往低於原生材料，應用方式也常採用降階再利用，一旦再利用範疇脫離政府公告應回收項目，即不易再回到封閉循環體制，無法達成「多次封閉循環」再利用。在經濟誘因不足下，一般再利用業者為控制成本，無法投入更先進的再生技術，導致廢塑膠的再利用仍與「永續循環」的精神有差距。
全期暖化議題逐漸受到重視的趨勢下，國際品牌大廠開始設定淨零排放目標，使用塑膠再生材料，變成減碳的手段之一，於是塑膠再生材料的價格水漲船高，甚至超越原生材料，成為炙手可熱的產品。企業也積極精進塑膠再生技術，使再生PET材料品質達到食品包裝用等級，實現瓶到瓶的永續封閉循環。
國際資產管理公司與採購組織共同發起的非營利組織「碳揭露專案（CDP）」，在2023年首度將企業與塑膠相關的風險因子納入問卷，要求企業揭露例如包裝材質、處理塑膠的方式，這些資料將提供企業客戶和投資人所用，進一步影響企業客戶採購與投資者意願。塑膠應用廣泛，目前還有許多非屬公告應回收的廢塑膠，例如塑膠袋、包裝膜、混合複雜材質的人造纖維如舊衣等，皆須開發新的技術，以擴大廢塑膠再利用範圍。
經濟部技術處致力協助產業創新研發轉型，配合政府「5+2產業創新計畫」，推動永續科技，並將資源循環列為研發重點之一。以科技專案委由工研院執行「塑膠循環創新材料與製程開發技術」計畫，利用廢塑膠與舊衣的化學回收法轉化成新材料，舉例來說將回收寶特瓶PET材質轉化成熱塑性聚酯彈性體（TPEE），後續可應用於車用密封膠條、進氣管、軸套，或工業用管件、連結件，以及民生用途之鞋材、塑身衣等多種用途。
另開發出以PET材質經化學法反應，轉化製造出生物可分解聚酯PBAT，可用於塑膠膜、袋等廣泛用途。針對混合廢塑膠開發異型押出技術，將混塑／植纖再生母粒製成戶外造景塑木板材。此外，尚有橡膠、聚氨酯（PU泡棉）的解聚再生、可熱解鏈熱固性樹脂開發技術，皆是可擴大塑橡膠再利用之先進技術。
我國2022年公布《台灣2050淨零轉型》12項關鍵戰略，其中戰略八「資源循環零廢棄」將塑膠列入十大關鍵項目，主要推動措施包含驅動塑膠循環再生。科技專案投入「塑膠循環創新材料與製程開發技術」扮演驅動塑膠循環再生、創造再生料市場的推手，大幅提升塑膠低碳循環商業化實踐的可行性。（作者張志強；經濟部技術處產業技術基磐研究與知識服務計畫成員）
物料再利用 引爆綠色新商機
隨著人口和經濟的增長，塑膠消費量逐年增加，但大量廢棄塑料不僅對環境產生巨大衝擊，也造成資源耗損。因此許多國家開始採取管制措施，如英國強制要求業者要在2025年時，塑膠包裝應使用30％的再生成分，歐盟強制要求業者在2030年前寶特瓶要有30％為再生料等。品牌商如Adidas、Nike、H&M等，亦紛紛響應使用循環物料，相繼宣示2030年將百分之百採用循環、永續材質生產服飾。面對法規要求及品牌商殷切使用循環物料的商機，我國產業為國際物料、組件供應鏈重要一環，急需強化此技術能量，以維持國際競爭力。
雜色廢聚酯織物及再生聚酯料源。工研院／提供經濟部技術處針對產業淨零排放挑戰與需求，2021年起透過「塑膠循環創新材料與製程技術開發」科專計畫，積極推動轉化國內產業目前無法利用之廢棄塑膠，如聚酯（PET）、聚氨酯（PU）等，開發解聚成新料源及循環再利用的技術。
當前國際普遍使用之物理回收法僅能處理低雜質的回收塑膠，因此技術處藉科技專案資源，投入處理廢棄雜色聚酯及聚氨酯化學回收技術研發，可將廢塑膠經由解聚技術還原為小分子單體或多元醇原料，藉由再聚合可再做成特性媲美新料的產品，供後續再循環利用至織物、包裝瓶、泡棉等應用，帶動業者接軌品牌與國際法規需求，搶占綠色新商機。
為加速技術研發，科技專案支持工研院積極推動塑膠循環再利用產業化，與業界合作，協助業者針對難以循環利用的廢棄雜色織物，開發與國際同步的聚酯化學解聚關鍵觸媒與製程技術，與新光合纖合作，以廠內廢棄聚酯織物為料源，進行化學回收技術合作，得到高純度、低色度的單體原料，後續將再進行再製PET與衍生應用特性驗證，以串聯品牌開拓循環再生紡織品市場。
藉由提升解聚與純化的效率，與國外的循環料源相較，不僅具有成本競爭力，且循環再生一次的聚酯與最終焚化的聚酯之生命周期相比，可降低60%的碳排放（計入避免織物廢棄焚化的貢獻）。除將廢棄織物回到PET纖維，2022年工研院亦輔導興采與聚紡投入紡織品回收再製防水透濕膜開發，作為高機能性休閒服飾之關鍵材料，以突破現有產品無法同時兼顧高回收比例與功能性之技術瓶頸，符合歐盟白皮書從織品到織品（textile to textile）永續循環的市場趨勢。
聚氨酯（polyurethane，PU）泡棉廣泛應用於床墊、沙發等家具，其廢PU泡棉除部分工廠產品邊角料可利用物理回收降階使用外，然而其熱值高且燃燒不完全產生有毒廢氣，作為廢棄物焚化受到嚴格的限制，棄置掩埋亦會造成很大的環境衝擊，因此目前尚無合適的回收體系與再利用管道。
2021年起，科技專案「塑膠循環創新材料與製程技術開發」計畫也獲得國內主要軟質聚氨酯泡棉廠禎佶祥與解聚廠商東頡材料的支持，合作投入廢聚氨酯泡棉再生循環應用評估，2022年於東頡材料已完成廢泡棉解聚為多元醇製程的百升反應器試量產測試，結果顯示解聚製程具放大可行性，後續將鏈結泡棉廠進行床墊與坐墊等產品應用驗證。
近年來企業強調ESG永續經營，國內聚酯廠商包含南亞、力麗、遠東新、新纖集團都大量使用再生聚酯開發應用產品，例如食品容器、衣服等，於目前國內回收之透明包裝瓶片已供不應求，且國際再生聚酯原料的價格也逐年上漲，如能將目前業界僅能以焚化處理每年3萬噸的廢棄雜色聚酯包材、每年20萬噸的紡織物與每年2萬噸的聚氨酯泡棉，透過化學解聚技術，將其轉化為高品質的再生聚酯、聚氨酯料源，除可以避免因廢棄物焚化而產生的二氧化碳排放問題，亦可提供產業所需之再生新料源，強化我國產業在國際供應鏈地位。（作者陳哲陽；經濟部技術處塑膠循環創新材料與製程技術開發計畫主持人）
腳踩零廢棄鞋 走出永續新路
隨著經濟與科技的發展，民眾開始重視運動與健康議題，不僅帶動運動風氣盛行，也推升運動鞋的商機。運動鞋不僅是為運動而穿，更因為結合名人話題進行銷售而成為時尚穿搭的一環，進而拉抬運動鞋的銷售金額達到近10％的年成長率。
超臨界物理發泡設備。工研院／提供面對龐大的鞋品市場，也衍生出大量廢棄鞋子的問題。加上鞋子的零配件組成複雜，包括織物、橡膠、發泡材、金屬等部件，難以拆解、分類，導致回收成本高、回收價值低，無法提高回收業者回收意願。此外，依國內現行環保法規，廢棄鞋子屬於不可回收物，僅能視為一般垃圾，以焚燒或掩埋的方式處理。環保署推估，國內民眾約每兩年丟棄一雙鞋，等於一年至少有1,000萬雙廢棄鞋子，以一雙鞋粗估500公克計算，每年有5,000公噸的垃圾產生。
隨著全球環保永續潮流興起，鞋類品牌商也關注到廢棄鞋子造成的垃圾問題，因此投入資源展現對環保永續的重視；製鞋業也開始嘗試以簡化鞋材種類的方式，減少鞋子廢棄後的拆解、分類工序，提升回收價值，藉此實現鞋子零廢棄的目標。
全聚酯鞋。鞋技中心／提供經濟部技術處亦運用科技專案，推動台灣發展環保永續鞋品，委由鞋技中心進行關鍵技術的研發與建立，包含聚酯系材料配方設計、超臨界物理發泡製程、鞋底貼合製程改良等。
針對鞋材單一化部分，鞋技中心以台灣具優勢的聚酯（Polyester）為基材，包含聚酯纖維、聚酯彈性體等各式聚酯系材料，透過選材及改質技術，開發適用於鞋面、鞋底、鞋膠等規格的聚酯材料。特別是運動鞋的靈魂—發泡中底（Midsole），鞋技中心導入超臨界物理發泡技術，研發輕量化且可熱熔回收再利用的高彈性發泡中底，徹底解決現今化學發泡中底無法回收的窘境。
藉由科技專案計畫的支持，鞋技中心完成單一鞋材的全聚酯鞋開發。其中，鞋面係運用聚酯纖維及彈性紗線，透過編織技術，展現鞋面結構立體性與多樣性，並兼顧穿著的舒適性。鞋中底以聚酯彈性體為材料，搭配超臨界物理發泡製程，開發出兼具高彈性、低密度且可回收再利用的發泡中底。鞋大底則研發具優異的耐磨及止滑特性的高性能聚酯，並應用熱壓或射出成型加工成鞋大底，解決傳統橡膠不可回收以及生產冗長的問題。
此外，亦開發聚酯系熱熔膠，除鞋底貼合加工便利外，貼合過程不會產生揮發性有機溶劑，且鞋子也不會有溶劑殘留的異味。其他鞋子零配件，像是平衡片、後跟套或內裡等，亦都是以聚酯系材料，搭配射出、3D列印或壓延等方式進行加工，滿足各式鞋款設計上的需求。
全聚酯鞋品的設計與相關成果，契合運動鞋品「鞋材單一化」、「可循環再生」及「零廢棄」之永續環保趨勢，且符合循環經濟政策目標。此外，科技專案建構的產業技術服務平台，除提供相關技術研發、硬體設備與整體解決方案外，更可促進台灣鞋業產業升級，走出鞋業代工邁向創新研發，帶動產業與經濟發展。（作者劉虣虣與張建豐；經濟部技術處聚酯系循環鞋材輕量化技術開發及環境建構計畫主持人與研究成員）
本文同步刊登於2023/06/04經濟日報A11產業追蹤