新材料驱动循环经济

 

  新材料循环再生有一个重要概念,就是材料不被废弃,从最上游的材料设计时即能以最简单方法、最少能量及成本方式,让材料可以再次被回收使用,重覆进行各种產品设计,形成材料不丢掉的不断链循环系统,也就是在「开採制造原料→零件制造→產品制造→服务提供→使用者」的过程,将使用过的材料经过「修理、回復、再利用、再制造」等机制后重回到循环链上。

 

  循环再生需从材料开发源头作起,因此在材料设计之初要屏弃传统一次性使用观念,从耐久性、可修復性及保固性着手。以航太及汽车、自行车使用的碳纤为例,将树脂碳纤维化,使其具有「热固性」,支撑性足够,但缺点在于固化后无法重复使用;但如将碳纤变成具有「热塑性」,也就是再加热后可再次重复使用,这样的特性可以因应未来在车辆、机器人、运动器材等大量使用需求,透过热塑性特质就可以重复加热使用,材料也就不会变成大量废弃物。

 

  新材料循环再生在发展初期,可能面对成本高及循环断链等问题而不易推动,透过法规配合及政策补助鼓励厂商投入生產,一旦淘汰或废弃產品或材料,变成是一个有价物质,厂商将会主动将材料进行重新使用及利用,这就进入自发性经济行为阶段。

 

  目前看来,这波新材料绿色循环趋势已开始在美国展开,美国能源部提出2020年来自植物作成的生质材料要有10%市占率,2050年要达到50%,这将形成贸易障碍。因应这项来自国际环保及品牌压力,包括Nike及爱迪达等都已宣布符合法规要求的决心,为其制造的台湾制鞋厂商及纺织產业已深刻感受到这波趋势,因此,开发符合绿色循环的新材料迫在眉梢。

 

  废水及废弃面板 循环商机大

 

  水再生利用是台湾从新材料循环发展找到新机会的切入点,台湾本身是一个很缺水的国家,民生用水却在日常生活单次使用后放流,如果这些生活污水经过水科技处理,将水中杂质过滤后可转作工业用水,搭配海水淡化处理补足民生用水及工业用水的不足,台湾缺水问题应可以解决。

 

  工研院在技术处及水利署支持下,已开发出12项核心水处理技术,并在去年以「奈米纤维滤膜」技术获美国百大科技奖,目前这些技术移转80家公司协助其废水处理,也为100多个高科技及传统產业提供废污水处理,为台湾建立水处理及周边上中下游產业链。

 

  政府最近也积极推动水再生循环应用计画,近期通过的「再生水发展条例」即是最佳例证,不仅设定短期目标要台湾的水再生循环使用率达到80%,长期将达到100%,终极目标是将工业用水全部来自循环再生水,最近工研院也向高雄市政府提出规画案,解决目前缺120万吨工业用水问题,将民生用水处理再利用,供工业用水使用。

 

  台湾同时也是面板制造大国,每年產出相当大量的面板,工研院与环保署合作,研发出将废弃面板的液晶回收及玻璃改质为能吸附重金属废水的材料,不仅将面板厂剩余的液晶透过纯化技术后,重新回到生產线上使用,不需掩埋处理,亦不会对环境造成损害,同时改良成重金属废水处理的新技术,减少面板玻璃废弃物。

 

  由废弃面板的玻璃做成的奈米孔洞吸附剂,用于吸附废水中重金属,更是比现有重金属废水处理技术效果更好、更经济,此一具备双重环保概念、让材料资源不再被浪费丢弃的循环经济技术,也于近日入选2016 R&D 100 Awards的特别奖。

 

  总而言之,绿色循环经济需要导入新材料及新技术,才能让初期成本降低,具有竞争力,產生新的经济价值,才能创造持续使用动机。

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