【綠色觀點】塑膠回收做球衣還是發電好?三分鐘帶你看懂全球各種塑膠再利用技術

用機械、用燒、化學回收?塑膠回收到底怎麼怎麼運作?
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REUTERS/達志影像
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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。

去年《面對塑膠循環經濟,我們的技術壁壘準備好了嗎?》專欄文章點出國內塑膠加工業的技術強項,就是改質或混摻等方法製成再生塑膠粒,這是臺灣之光,也是現階段塑膠循環經濟中,最可行的塑膠再利用方法。文章一出,人氣很旺,立刻排進 2018 年綠學院專欄前十名。

有人讚賞,自然有人質疑,綠色創業家社群的會員問我,既然談了現在式,那未來式會如何?因為隨著循環經濟越來越重要,總有一天,這種成熟的塑膠再利用市場會變成一片紅海,那我們是否有機會紅海形成之前,用探險的精神去開發新的藍海市場?

現在已經進入科技軍備競賽的時代了,為了要更好地回答這個問題,我們要用「競爭」的角度來討論,也就是除了我國擅長的「機械回收」之外,世界上有沒有其他足以與之競爭的塑膠再利用技術?有沒有黑科技會把整個遊戲規則翻轉過來?

目前世界上至少有 5 種塑膠再利用技術,短期落地應用場景最完整的仍是「機械回收」,但中長期最有潛力的是化學回收法「生產單體或原料」

一般說來,塑膠再利用技術至少有下列五種,你可以搭配後面的表格比較其強項:

1. 機械回收:

這是將單一塑膠種類挑選出來及製成再生塑膠粒的技術,也就是我們之前文章中討論的主角。此法已廣泛應用,並生產多種塑膠製品,例如世足賽球衣。但最大的問題就是再生塑膠粒的品質,通常會略微劣化,無法跟原塑膠粒相當,所以才需要藉由改質或混摻其他塑膠等方式,去提升塑膠粒的加工性質,否則通常無法再用於原有的用途。

2. 燃燒發電:

雖然你以為所有塑膠製品丟進回收桶就代表有回收,但現況是除了少數大宗塑膠外(如寶特瓶 PET),其餘塑膠因為種類雜、量少,要分選出來再利用,其實達不到可以獲利的經濟規模,所以多半直接以燃燒發電處理(註一)。雖然這種作法你會覺得那我何必做回收呢,但跟任意棄置造成污染、占空間堆置等方式相較,可以算是尚未有更好做法前,過渡階段一種務實處理混雜塑膠的方法。

3. 生產液態燃料:

比較常見的技術是使用熱裂解(pyrolysis)技術,也就是在缺乏氧氣的環境下,讓塑膠在攝氏 350-900 度的高溫下分解為烷烴、烯烴、芳香環等碳氫化合物的燃油。熱裂解已是成熟的技術。

不過這技術的問題是熱裂解的反應溫度相當高,需要投入較多的能源,而且隨著處理的塑膠種類與組成不同,產生的燃油組成也會相對較為複雜,所以確保進料時塑膠組成的一致、單純,是產業應用的關鍵,同時產出的燃油能夠有適合的通路可使用,且符合相關的油品規範,生產成本也要能與目前便宜的化石燃油競爭,是這個技術實際應用時需要考量的問題。

4. 生產單體或原料:

這類技術常被稱為化學法回收技術,可使用的方法族繁不及備載,但大多是利用化工製程中的觸媒與溶劑,或是以酵素或微生物進行轉換反應的生化製程,將原本是高分子結構的塑膠,分解為塑膠單體,再以這些塑膠單體為再生原料,重新合成塑膠使用,例如聚乙烯分解後的單體是乙烯、聚乳酸分解後是乳酸、寶特瓶可分解為對苯二甲酸與乙二醇等兩種單體之類,這些單體即可以重新當成原料,再個別合成聚乙烯、聚乳酸、寶特瓶等塑膠,或者也可以改轉換為其他塑膠材料。

由於這類技術可以替代以石油或生質物為原料來生產塑膠,且重新合成的再生塑膠品質,會與最初新生產的塑膠相同,所以發展潛力十分被看好,目前國外已有許多公司積極投入,不過這類技術的成熟度還不夠,生產成本偏高,距離商轉應用還有一段距離。

5. 轉換成有機碳回收:

此技術的特別之處是只適用於生物可分解塑膠,回收的石化塑膠並無法使用,因為有機碳回收技術是將生物可分解塑膠當作如廚餘、養豬廢水一般的有機廢棄物,可直接用堆肥技術生產肥料(或生產沼氣),再將肥料用於生質原料的栽種,故歐盟為此制定了歐盟堆肥標準 EN13432 作為規範依據,因此近年來也被認為是成熟可行的技術。

只是由於生物可分解塑膠轉換為沼氣或肥料時,需要有特定的操作環境,例如攝氏 50-60 度的高溫,一般家戶無法自行處理,故現階段還需要另行建置工廠集中處理。基本上,有機碳回收方法在一些特定的情境中特別有使用誘因,例如用生物可分解塑膠一次性餐具盛裝食物或生物可分解塑膠袋裝家戶廚餘時,在回收食物殘渣及廚餘時,就可不必再分離、清洗塑膠餐具或塑膠袋,可以直接一併用於生產沼氣或堆肥肥料,但這需要有合理的回收機制搭配,方能發展為一新興市場。

■高;🔺中等;☐低。塑膠再利用技術比較表。資料來源:郭家倫

由上面可知,短期落地應用場景最完整的仍是「機械回收」,但中長期最有潛力的是化學回收法「生產單體或原料」,兩者將有機會串起塑膠循環經濟中最重要的途徑。另外,科技必須和市場搭配才有爆發的可能,所以我們還要注意下面幾點隱藏版的觀點,

  1. 塑膠再利用技術只是建構循環經濟迴圈的一個環節,若沒有辦法使產品、生產製程導向綠色設計,以及使用端的消費及商業模式相互搭配,那即使塑膠再利用技術再有潛力,也無法落地應用,沒有人能賺到錢。
  2. 塑膠回收及再利用過程中,若需要消耗太多的能源與資源,甚至高於塑膠本身可轉換出的能源,這個技術就不是我們應該追求的方向。
  3. 即使塑膠再利用技術再好,若塑膠再生及生產的速率小於塑膠消耗的速率,還是無法建構真正的循環經濟。
塑膠循環經濟路徑圖
資料來源:修改自Plastics and the circular economy, 54th GEF Council Meeting,  2018

循環經濟的第一批商機落點當然是塑膠再利用,這陣子許多國外客戶下給國內綠色企業的回收材料訂單成長好幾倍,我認為政府顯然沒有人注意到這件事。這個趨勢正在重組塑膠產業的價值鏈及板塊,我國傳統材料回收業想靠著過去低門檻的貿易加工經營模式持續吃到訂單,恐怕太天真。歡迎你參加綠色創業家社群今年(2019)七月的小聚,我們希望找出有意識到這個風險的企業,共同組成戰鬥部隊,選擇能與既有產業、設施或規範相容的技術打團體戰,才能增加成功的機會。

除了這個方向之外,我們認為國內石化大廠例如台塑、長春等,都可考量投入研發能量在回收塑膠轉換為再生原料的方向,一來是可藉由延長塑膠的生命週期,將目前石化塑膠產業的線性經濟,鍵結至循環經濟,取得自己轉型後的競爭優勢,再者是石化業與塑膠加工業本來在國內就已有深厚的產業實力,兩者的整合將有機會把餅做大,創造怪物級的組合,開創出新的藍海商機。

(註一)更多分析請見《我們每天做回收都是做假的!?你我都掉進「臺灣之光」陷阱》《我們每天做回收都是做白工!?你我都掉進「臺灣之光」陷阱》

責任編輯:Mia

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智慧照護新革命!AI 機器人成為智慧醫療助手

高齡化浪潮來襲, 2025 年台灣將步入超高齡社會,65 歲以上人口佔比超過 20%。高齡化加上少子化,衍生勞動力短缺不足,經濟部工業局推動「電子資訊智慧製造服務系統推動計畫」,加速服務型機器人產業發展,借鏡日本智慧長照現況,把科技導入照護場域,提升更好的生活品質。
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日本是全球高齡化程度最高的國家,而台灣高齡化的腳步愈來愈快,僅剩不到 5 年的時間準備。因應長期照顧與醫療照護需求,各單位紛紛投入 AI 應用服務,解決人口結構改變問題。綜觀以 AIoT(物聯網 + 人工智慧)為核心的智慧醫療趨勢,可輔助醫療流程、節省人力成本,更提升照護服務效率,為高齡化社會帶來了新的解方。

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台日照護機器人交流會邀請各界分享照護機器人開發與應用案例與經驗。

人工智慧產業前景看好

人類壽命越來越長,智慧醫療正逐步顛覆傳統醫療模式,從遠距醫療、機器人、物聯網到穿戴式裝置,龐大潛在商機吸引國際科技大廠投入。台灣醫療服務水準居亞洲領先地位,尤其是資通訊科技實力鏈結全世界,創新能力與解決方案屢屢獲得市場矚目。當人工智慧遇上健康醫療,擴展未來醫療的無限可能,對社會大眾都有切身影響,不僅引領新一波商業浪潮,也創造出更多的照護服務模式。

醫療與科技結合,帶來新變革也帶動數位時代轉型新契機,未來將有更多關於智慧醫療的布局,解決人口高齡化的社會問題。從另一個面向來看,人口快速老化促使長期照護需求,服務人力是建置完整體系的關鍵因素,衛福部在政策面不斷調整適當的滾動式管理。目前長照 2.0 擴增老年照護服務,以及任何年齡的失能身心障礙者,從長照人力需求來說,缺工現象嚴重,照護機器人將成為醫療、長照的主力。

台日照護機器人交流會

為提供台灣照護場域導入智慧科技之契機,在經濟部工業局指導下,服務型機器人聯盟與台灣智慧樂齡照護創新科技產業大聯盟於 5 月 6 日攜手舉辦「台日照護機器人交流會」,邀請各領域專家分享實務現況,作為研發製造與場域運用參考。經濟部工業局林青嶔簡任技正表示,隨著科技迅速發展,智慧醫療創新服務產業生態系逐漸茁壯,5G 落地、AI 應用更多元,機器人正在改革醫療世界。

圖2_經濟部工業局林青嶔簡任技正表示,超高齡社會即將來臨,透過服務型機器人創新科
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經濟部工業局林青嶔簡任技正表示,超高齡社會即將來臨,透過服務型機器人創新科技能解決照護人力議題。

「台灣和日本一樣,面臨急速老化的超高齡社會,因此對於熟齡及身障者的照護非常重要。呼應長照 2.0 政策,應用科技打造更多元化、人性化的服務,AI 及智慧機器人的運用更是未來顯學。」林青嶔簡任技正分享觀點,這場交流會聚焦台日相關經驗分享與討論,加速業者與國際連結。台灣具有精密機電與 ICT 產業供應體系的優勢,發展機器人科技的腳步正迎頭趕上歐美日等國家,尤其是服務型機器人產業,將是台灣製造業的明日之星!

圖3_因應疫情,透過網路視訊方式進行交流,雙邊合作討論熱烈。
Photo Credit:經濟部工業局
因應疫情,透過網路視訊方式進行交流,雙邊合作討論熱烈。

促成更多元的服務應用

透過「台日照護機器人交流會」,日本 ATA 協會五島清國部長、日方企業 Reif 與 Whill,以及台方微星科技、全智通機器人、福寶科技分享照護機器人的開發與普及應用現況,透過創新科技解決照護難題。照護機器人的開發,必須掌握使用者需求、符合未來照護趨勢,再藉由實體實驗場域的調校,完美融入生活當中。微星科技、全智通機器人、福寶科技旗下的產品已分別應用於物流、醫療、清潔等領域;因應新冠肺炎疫情的「低接觸」服務型態需求,更加快普及速度。

圖4_日本ATA協會五島清國部長強調照護機器人必須貼近使用者,幫助提升生活品質。
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日本 ATA 協會五島清國部長強調照護機器人必須貼近使用者,幫助提升生活品質。

服務型機器人的創新應用在不同領域逐漸成形,經濟部工業局透過政策資源、科專計畫等大力推動服務型機器人產業化,協助企業轉型發展機器人新事業動能或新創公司設立,包括微星、東元、佳世達、凌群等企業。另外,2018 年成立的「服務型機器人聯盟」,由資策會服創所與台灣智慧自動化與機器人協會(智動協會)合作發起,結合政府及民間力量整合產業鏈上中下游資源,共組國家隊搶攻國內外市場。

服務型機器人聯盟今年度規劃「2021 ROBO COM 蘿蔔控」創意實證競賽,延續場域實證的精神,擴大研發能量及市場化企圖。聯盟持續引入資源,推動機器人業者和學研團隊合作,展開技術及實務交流,共同激盪具市場潛力的創新方案。


 「2021 ROBO COM 蘿蔔控」服務型機器人創意實證競賽資訊

  • 報名期間:即日起至 5 月 15 日
  • 競賽期間:6 月 15 日 - 9 月 30 日
  • 報名資格:不限年齡、學生團隊、社會人士、非營利組織、地方社團乃至公司行號都可組隊報名
  • 組隊資格:接受個人挑戰或多人組隊,團體至多6人

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