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解鎖臺灣產業淨零轉型之鑰-循環永續材料創新技術

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解鎖臺灣產業淨零轉型之鑰-循環永續材料創新技術
  • 作者

    李宗銘
  • 簡介

    材料與化工研究所所長李宗銘,為國立清華大學化學工程博士,專長為光電有機高分子材料及奈米複合材料。領導國內最重要的材料化工研發機構,帶領研發團隊與國內產學、協會合作,開發材料創新技術應用於各項領域包括光電、半導體構裝、印刷電路板PCB(Printed circuit board)、化工與生質材料、紡織及民生化工等產業,成功促進材料產業技術升級與產品價值創新,同時積極推動與歐美日國際知名大廠及學研單位合作鏈結,將臺灣的創新材料科技成功推向國際市場。除了持續深耕材料化工技術平台,更擔任「淨零永續策略辦公室」副主任,積極投入循環經濟之材料關鍵技術開發與產業淨零永續轉型之發展。

  • 單位

    國立清華大學
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  全球氣候行動,碳中和成為國際共識與永續發展的關鍵。臺灣以出口為導向且位居全球供應鏈的要角,影響遽深。隨著各國2050淨零排放號角響起,國際間分別從能源結構面與生產製造面祭出「再生能源發展」、「循環經濟」二大減碳作法。工研院材化所長期關注國際科技趨勢並致力於材料科技研發,亦將循環經濟視為淨零永續發展的重要手段,嘗試為產業生產製造導入循環經濟新思維,從源頭材料設計至製程融入重新設計、再生使用…等概念,並在面板業、生質塑膠、太陽光電等產業布局多項循環材料與製程技術,期能為臺灣產業淨零轉型解鎖,並與全球同步邁向淨零排放。


  過往追求經濟成長,產業高度發展下,環境議題長期被忽略。隨著近年來世界各地氣候災難頻傳,科學家證實人類活動產生高碳排放確實將氣候帶向極端化,而且對環境的破壞是不可逆的。因此先進國家將2050淨零排放作為緩解氣候危機的重要指標,立法並設定更積極的碳中和目標,從國家、城市到企業機構,紛紛提出減碳作法以顯示各國對減碳的強烈共識與決心。國際間分別從能源結構面與生產製造面祭出「再生能源發展」、「循環經濟」二大減碳作法。臺灣以製造業見長且為外銷導向之國家,面對全球各國及品牌大廠為淨零碳排訂定規範,例如:碳邊境關稅、供應商準則等,勢必積極對應,以避免國家經濟與產業發展受到衝擊。

  工研院材化所長期關注國際科技趨勢並致力於材料科技研發,亦將循環經濟視為淨零永續發展的重要手段,分別在面板業、生質塑膠、太陽光電等產業提早布局多項循環材料與製程技術,並與產業攜手打造淨零永續循環新契機。各項技術成果說明如下:

 

1. 廢液晶面板再利用處理系統

國內LCD面板廠每年約有3百萬片製程廢面板,本所開發之廢液晶面板再利用處理系統,可成功將液晶、金屬銦和玻璃分離、再利用,將對環境的危害降到最低。每日可處理3公噸液晶面板,年處理達1000公噸。面板中取出的液晶,亦可再重複使用於液晶面板製程,每年協助廠商節省1,500萬美元的支出。另運用LCD玻璃製成奈米孔洞玻璃吸附材料處理廢水,可將電鍍廢液處理費用從每噸120元降至60元,此項技術以協助國外知名電子廠建立回收系統。此項技術更獲得2017年R&D 100獎項殊榮(圖一)。

圖一:廢液晶面板再利用處理系統
圖一:廢液晶面板再利用處理系統
 

 

2. 二氧化碳捕獲與再應用技術

  全球有40種以上的CO2捕獲系統,平均能耗約為3.5 GJ/ton-CO2,本所開發新的化學吸附濟配方(sterically hindered amines) 可將能耗控制再 3 GJ/ton-CO2以下且成本小於美金$32 /ton-CO2,已於國內多家業者進行不同量級之場域驗證。透過CO2轉化技術開發甲醇/NIPU/PU/多元醇的環保應用材料,可串聯相關應用產品(圖二),協助產業除降低直接碳排外並開拓綠色循環新應用商機。

圖二:二氧化碳捕獲與再應用技術試驗場域:台電公司之貨櫃設備
圖二:二氧化碳捕獲與再應用技術試驗場域:台電公司之貨櫃設備

 

3. 生質聚酯材料

  PEF聚酯材料為生質來源、可回收且具高阻氣特性,國際大廠相當看好PEF未來應用市場發展的潛力,投入材料開發並加速產業化的腳步。本所具有從醣類原料生產HMF、FDCA單體催化、純化製程技術與高分子量PEF聚合觸媒組成配方的完整專利佈局,目前針對綠色生質聚酯材料,已串聯國內廠商(包含中油、遠東新等),建立台灣PEF生質聚酯產業聯盟,透過上中下游產業鏈聯結,技術創新與應用一體,取得全球綠色生質材料重要地位(圖三)。 

圖三:台灣PEF生質聚脂產業聯盟
圖三:台灣PEF生質聚脂產業聯盟

 

4. 易拆解循環太陽能模組

  再生能源發展帶動全球普建太陽光電系統,隨著模組使用壽命到期,所衍生的廢棄模組問題持續擴大,工研院材化所為此打破傳統掩埋處理模式,導入Redesign易拆解太陽能模組設計,開發複合熱塑封裝材料,並啟動易拆解回收程序,開發完整綠色製程。在維持模組相同商規前提下,同步進行模組結構簡化,有效降低模組材料難回用廢棄物約3%。結合綠色模組高值拆解技術開發,打造全循環PV模組回收價值鏈,創造循環價值預期可由原本的新臺幣4億元/GW提升至新臺幣16億元/GW。 

圖四:易拆解循環太陽能模組
圖四:易拆解循環太陽能模組
 

  材料科技的創新可從源頭改變生態鏈價值體系,工研院材化所作為國內最重要的材料化工研發機構,將持續帶領研發團隊投入循環研發課題,為國內產業注入循環經濟新思維並向下技術扎根,以立足臺灣引導全球供應鏈,開創淨零碳排之新契機。

 

 延伸閱讀-科技部(科技大觀園) 

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