【綠色觀點】面對塑膠循環經濟,我們的技術壁壘準備好了嗎?

「目前全球僅有 14% 的塑膠被回收,只有 2% 的塑膠在原有的用途上重覆再利用,8% 的塑膠再利用於更低階用途,約 4% 在回收過程中損失。」
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本文作者郭家倫,一個夢想家,即使發現現實中有許多的妥協與幻滅, 仍然長期致力研究國內生質精煉技術與產業推動發展, 專業領域為環境工程、生質能及生質化學品, 目前擔任核能研究所化學組 綠 色化學領域的計畫主持人,也是 綠 學院 的 綠 色帶路人。

原文刊登於 綠學院 ,INSIDE 獲授權轉載。

上禮拜專欄文章《一個思維,決定循環世界還是垃圾台灣》一上架,立刻被一大堆人圍攻,我看完底下的留言之後,發現大家隱含的擔憂是:為何塑膠再利用產業值得在國內發展?塑膠 回收 有技術壁壘可言嗎?這麼低階的產業,恐怕會使臺灣淪為世界垃圾場吧!?

我們之所以會將進口廢塑膠與垃圾場產生連結,多半是有感於過去新聞報導塑膠垃圾對環境造成的危害,但仔細思考,這會不會是我們「只談感情不談邏輯」的老毛病又犯了?

我們推動「循環經濟創新白話文運動」的目的,就是要從循環經濟產業的全局思維出發,以政策、法律、市場為支點,為你建構系統性的循環經濟知識框架,助攻在 綠色產業 裡尋找機會的人、大企業、中小企業,以及政策制定者。今天,我將帶你從技術的角度出發,了解在全球瘋塑膠循環經濟的熱潮中,我們還有哪些可能的贏面。

我很了解你怎麼看我們這群整天窩在實驗室和工廠的工程師,作為這個系列的第一篇技術文,我要先聲明,我並不是一個科技盲目樂觀主義者,我認為面對塑膠循環經濟,目前人類的科技不完美,無法處理所有的問題,不過工程師的思維不是等到所有的問題被解決才上路,而是透過邊做邊研發的方式,一步一步找出答案,不斷地在解決問題。

你可以跟我一起看下面這段文字,猜猜看塑膠使用與回收隱含的問題有多大:

  1. 目前全球僅有 14% 的塑膠被回收,只有 2% 的塑膠在原有的用途上重覆再利用,8% 的塑膠再利用於更低階用途,約 4% 在回收過程中損失
  2. 其餘 86% 的塑膠中,僅 14% 送去焚化爐燒並發電,其他 72% 不是掩埋處理、就是棄置在環境中
  3. 98% 的塑膠是使用石油為原料

這些塑膠回收的缺口與問題,不僅僅意味著未來有龐大的新商機,更重要的是你、我及後代子孫都已無法置身事外,這是一個必須面對的真相。

你不了解的臺灣廢塑膠加工技術水準

從技術的角度,我們來看看臺灣可以對世界產生什麼貢獻。臺灣廢塑膠加工業大多屬中小企業,你可以九月底(2018)來一趟綠色創業家社群的小聚,就可以從一家公司看出縮影,走進廠區,塑膠原料有系統的堆置,加工設備雖然有舊有新,但整齊的配置,絕對讓你無法聯想到大陸家戶型廢塑膠加工業的惡劣環境。當然,市場裡總有不肖業者,但也別因噎廢食,我國的環保法規相對進步,監管的能力也在水準之上。

你可能還是好奇廢塑膠回收加工的過程是什麼樣的, 它的首要步驟就是將廢塑膠破裂為碎片,然後進行所謂的分選,也就是從混摻在一起的各類廢塑膠中,將單一種類的廢塑膠分離出來再利用。 過去人工挑選的印象,早已被非常成熟且商業化的機械分選技術所取代。機械分選技術的運作原理很類似高速公路的 ETC 收費系統,將廢塑膠以輸送帶輸送,運用近紅外線照射的光學辨識方法(現階段最常用的廢塑膠分選技術),通常在通過光學感測器後 1 秒內,就可以將各類廢塑膠分選出來。

怎麼能這麼神呢?主要是因為各種廢塑膠在密度、帶電性、吸收光譜等物理性質都有差異,工程師就可以利用此差異來分選,例如在照射近紅外線後,每一種類的塑膠都有其特定的吸收光譜,光學辨識技術就是利用此原理,分離不同類型的塑膠,完成辨識與分選。

在分選出單一種類廢塑膠後,便進入改質加工的階段,此部分就是台灣塑膠產業的強項! 由於回收後的廢塑膠跟新塑膠料相比,多半有材料性能劣化的問題,因此若製成再生塑膠就需要進行改質。最常見的改質方法就是混煉,也就是將廢塑膠與新塑膠料或其他種類的塑膠混合。改質的配方將可決定後續再生塑膠的材料特性、市場價值與應用方向,這就是廢塑膠加工業的專業機密。

因為塑膠混煉的方法通常是將兩種以上的塑膠加溫至熔融狀態,再運用螺桿機械的混合及輸送,最後方能成型為適合加工的塑膠粒,因此塑膠混煉改質的另一關鍵技術,就是各種特殊螺桿的設計,至於如何設計,憑的就是塑膠加工業的技術與經驗,這就是國內精密機械業的強項。

事實上臺灣進口塑膠回收加工的技術早已舉世聞名,前些日子大家在瘋世足時,是否就有注意到足球員穿的球衣大部分就是台灣利用回收塑膠生產?我們的回收塑膠加工技術水準不僅如此而已,現在為了要減塑及推動循環經濟,歐盟及許多國際品牌大廠也都開始要求塑膠製品需混摻一定比例的再生塑膠,所以臺灣的心有多寬,市場就有多大。

塑膠循環科技不是要不要發展的問題,而是要如何發展的問題

塑膠加工技術壁壘我們有掌握,那市場還有什麼問題呢? 現階段塑膠回收的首要瓶頸就是經濟規模,因為只有單一種類塑膠的使用量夠大時,回收才能有足夠的經濟效益,否則不賺錢的工作沒有人願意投入, 因此目前全球仍以 PET、PE、PP 等大宗塑膠的回收成效較好。

其次是目前有些塑膠製品的設計並不利於回收,例如含有無法分離的多種材料、干擾光學辨識的複合材料等,因此塑膠製品在設計上若無法簡化或有所規範,面對如此多樣化的塑膠材料及組合,目前的科技也只能束手無策。因此回收塑膠會進焚化爐,這問題其實是反映的是現階段科技的限制。

第三就是要因應消費者使用習慣來設計回收機制並不容易,例如吸管本來就已經是可以回收再利用的 PP,但吸管回收真正的問題是它總是跟著其他器具一起出現,而不是單一的回收場景。想要把吸管再分離出來去回收再製,成本耗費太高。在這種狀況下,吸管跟一般垃圾混在一起進焚化爐,也是很自然的事情。

 因此,我們現在需要成本低、更具創意的回收機制,讓我們有能力將部分塑膠循環再利用,而那些不具回收經濟規模、現階段技術上無法回收的塑膠雖然進了焚化爐,此處理方式雖然不令人滿意,但至少讓回收塑膠能夠以能源化的方式再利用,減少棄置於環境的可能性,就目前科技水準而言是最可行的做法,即便是環保意識最為先進的歐盟,在其塑膠循環利用的近程規劃中,也將回收塑膠以焚化處理取代掩埋列為一個重要的過渡選項。

延伸閱讀:


NEC 以專業的生物辨識驗證技術,為人類生活打造更準確又安全的身份識別方式

NEC 具有多重比對臉部檢測法、攝動空間法、適應領域混合比對等先進技術,讓辨識更準確又快速,不但多次奪下美國國家標準暨技術研究院(NIST)評鑑第一名,在一對多的人臉辨識速度上也是業界之首。
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Photo  Credit:NEC 台灣政府公共解決方案事業群群總經理張裕昌
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你有沒有在機場使用過 e-Gate 快速通關系統呢?這種利用生物特徵的辨識技術既方便又安全,早在幾年前就已經是很多政府機關使用的成熟技術,讓我們跟著生物特徵辨識領導廠商 NEC 一起瞭解這種技術的原理吧。

生物辨識面面觀

身份辨識是電腦資安領域中很重要的一環,過去我們常常使用「知識辨識」方式來辨識使用者身份,但是使用輸入密碼的方式可能會被忘記,或是容易被破解的問題。至於「持有物辨識」是某種 USB 加密鑰匙,雖然可以省下記憶密碼的麻煩,但也有機率會不小心遺失。

生物辨識則是利用身體上獨一無二的特徵進行驗證,具備唯一性且不易盜用的先天優勢。其實這也不是很新的技術,早在數千年前人類就開始使用生物辨識,比如我們出門看到隔壁鄰居的臉,就能認出他是老王,這就是生物辨識的概念;但是要教會電腦辨識生物特徵,可就不是這麼簡單的事了。

生物辨識驗證領域全球領導廠商 NEC 從 1970 年代便開始研發指紋辨識、掌紋辨識和人臉辨識等技術。目前除了上述技術之外,NEC 也已開發出虹膜辨識、語音辨識,以及原創的耳道聲波辨識技術,這些獨特且高度準確的生物辨識驗證技術解決方案在全球各地都有實際應用的經驗。

NEC 將這些生物辨識驗證技術以「Bio-IDiom」品牌運用在各式應用中,並且以有效的組合運用這些技術,從而打造出「任何人都能安全無慮地使用數位內容」的世界。

NEC  在生物辨識驗證技術有 50 多年的經驗與龐大的研發團隊,並且具有多項領先技術。/Photo  Credit:NEC

領先業界的人臉辨識技術

以人臉辨識技術為例,它是透過攝影鏡頭補捉人臉的畫面,並透過電腦分析臉部各個特徵點的資訊,來判斷受檢人員是不是與登錄的資料相符。

人臉辨識技術有許多優點,由於人臉是平常人們用來判斷對方身份的方法當中最自然的一種,所以使用者的心理負擔很小,使用過程中也無需動手操作,而且一般攝影機就可辨識,讓建置更快速且低成本。此外它還具備有效防止弊端的特色,例如辨識的時候系統能夠留儲「臉部影像記錄」,讓管理者可以目視確認是否相符。

NEC 具有多重比對臉部檢測法、攝動空間法、適應領域混合比對等先進技術,讓辨識更準確又快速,也能在人臉被遮蔽或影像不清楚的情況下正確辨識,不但多次奪下美國國家標準暨技術研究院(NIST)評鑑第一名,在大規模一對多的人臉辨識準確度上也是業界之首。

生物辨識有使用方便、不易被盜用的優點,近年的應用越來越廣泛。/Photo Credit:NEC
除了人臉辨識之外,NEC 也有多種不同的生物辨識驗證技術可以交互搭配使用。/Photo  Credit:NEC

奧運史上首次使用人臉辨識入場

NEC 為 2020 東京奧運和東京帕拉林匹克運動會(Tokyo 2020)成功提供人臉辨識系統,為奧運的安全、可靠和高效舉辦做出貢獻。NEC 台灣政府公共解決方案事業群群總經理張裕昌在訪談中表示:「NEC 提供的臉部辨識系統,用於驗證運動員、工作人員、志工和其他比賽相關成員的身份,當他們進入奧運和帕運選手村、國際廣播中心(International Broadcasting Center, IBC)以及主新聞中心(Main Press Center, MPC),系統會自動進行臉部辨識。該系統為 NEC 生物辨識驗證技術『Bio-IDiom』的核心技術,採用準確度世界第一的臉部辨識技術。」

NEC 提供的臉部辨識系統,用於驗證 2020 東京奧運和東京帕拉林匹克運動會運動員、工作人員、志工和其他比賽相關成員的身份。/Photo Credit:NEC

One ID 帶來更便利的生活

機場是有高度安全考量的場所,因此無論在航空公司櫃台報到、海關查驗、登機口查驗,甚至在免稅店購物都需要旅客出示護照以確認身份,不但過程相當耗時,同時也增加了經常拿進拿出而遺失護照的風險。

以 NEC 提出的 One ID 解決方案為例,旅客只需要登錄其臉部影像,就能在機場辦理與進行各種手續,例如報到、托運行李、安檢、登機等,而不需要出示護照與登機證,不僅能加速程序的進行,還能達到全程零接觸,降低染疫風險。

全球最大航空公司聯盟星空聯盟(Star Alliance)、NEC 集團及國際航空電訊集團公司(SITA)達成一項新協議,在不久的將來,星空聯盟成員航空公司的飛行常客計劃之客戶,將能在任何參與此協議的機場與航空公司使用生物識別進行身份驗證。/Photo Credit:NEC
NEC 希望透過更多元的生物辨識技術改善人類的生活,透過只要伸出手指就能確實證明兒童身份的指紋辨識技術,就可以不受出生國家或地區左右,建立確實執行給予所有兒童合法出生證明與出生登記的環境,同時也打造兒童在成長過程中必要的、確保享有身為國民應有的公共醫療、教育機會與社會之保障。/Photo Credit:NEC

張裕昌提及,目前 NEC 的技術已經達到相當高的準確度與可靠性,未來的發展重點不再是改善辨識準確度,而是發展更多元的辨識種類,以及透過系統整合的方式,結合多種不同技術,以因應更多差異化的使用需求。

此外張裕昌總經理也特別提到,以 NEC 獨家的嬰兒指紋辨識技術為例,可以克服嬰兒指紋會隨時間變化的問題,有助於協助戶政系統不完善的國家追蹤嬰兒疫苗接種情況,發揮降低夭折比例的功效,為人類社會做出實質貢獻。