【特別企畫】廢材仍可用  循環價更高


採訪◎黃玉琴

何謂循環經濟? 

循環經濟(circular economy)乃是重新定義廢棄物、重新設計產品與製程,運用科技讓資源、原材料與廢棄物回到產業鏈不斷循環,以大幅減少能源與資源的消耗及廢棄物的產生。
傳統經濟模式是一種 「資源—產品—汙染排放」單向流動的線性經濟,消耗原物料大量生產後,鼓吹大量消費繼而大量廢棄,是所謂「從搖籃到墳墓」的經濟。在資源越趨枯竭的情況下,全球經濟已逐漸走向「資源—產品—再生資源」的循環模式,強調低消耗、低排放、高效率,即所謂「從搖籃到搖籃」的經濟。
贏地創新育成基地2019年9月20日舉辦的「循環奇蹟創新商機」,產官研分享台灣在水庫淤泥、咖啡渣及菱角殼的再生利用如何交出漂亮的成績單,邀請你一起關注。

主權與管家職分的再思

創世記1章28節清楚指出,創造宇宙的上帝將這個世界,包括「海裡的魚、空中的鳥和地上各樣行動的活物」都交給人管理,所以我們只不過是世界的管家,而非主人。面對整個世界的劇烈變化,信徒有必要重新思考是否盡到管家的責任,是否按照上帝創造的原意來運用世上的資源。唯有從根源改變,循環和永續的理念才有落實的可能。

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【水庫淤泥再利用】

爛泥改質變樂土,成絕佳防水好建材

◆水庫淤泥改質再利用  

根據中央氣象局資料,台灣年平均降雨量約2500公釐,是全球年平均降雨量的2.6倍,卻因各地降雨分布不均,短時間在小區域可降下驚人雨量,且高山陡峭無法有效留住雨水,必須興建水庫解決用水問題。台灣有200多座水庫和水壩,但颱風帶來的淤泥一直是令人頭痛的問題,除了清理不易,如何處置也令相關部門傷透腦筋。

2009至2014年,從全台各水庫清出的690多萬方淤泥,已將石門水庫外的13座淤泥沉澱池填滿,但淤積的速度驚人,每年幾乎可填滿一座水庫。2010年,政府花費540億特別預算整治3座水庫,其中一項是在曾文水庫下方建防淤隧道,將底層的淤泥排至出海口,預計一年能排掉104萬方。另一種方法則是利用人工機具挖掘,砂石車再運送到充當暫置場的曾文溪河道,欲藉助颱風時期的大量雨水將淤泥直接沖到下游,希望達到還砂於河的目標。不料,淤泥沒返回河道,反而隨大雨灌入住家,引發民怨。

水庫淤泥含有大量黏土成分,不利植物生長,也是一種不穩定的材料,吸水會膨脹變成爛泥巴,不但無法直接做建材使用,即使用做公共工程填土,也還需加入其他硬質土。若要燒磚製陶,則要先除去雜質,然後進行脫水及固化步驟,製造成本極高。

各種方法均無法有效解決水庫淤泥情況下,科技為循環再利用帶來契機。10幾年前,經建會(今國家發展委員會)委託成功大學土木系教授黃忠信及其研發團隊,進行「水庫淤泥應用研究」。研發團隊發現,與河川淤泥相比,水庫淤泥相對單純且容易處理,經過特殊程序處理後,特性會改變,產生類似奈米的防水效果,也大大降低材料成本,具有商業價值。以往令人避之唯恐不及的爛泥巴,搖身一變為防水好建材,出乎所有人的預料。

◆廢土變樂土  

在黃忠信的「水庫淤泥改質技術」基礎之上,成功大學技轉育成中心成立第一家由成大師生共同創業的衍生公司,即成大昶閎科技股份有限公司。成大昶閎專賣以水庫淤泥和營建剩餘土製成的「樂土防水粉」,並設立「樂土建築醫院」,協助民眾了解房屋病變的原因,以提出解決方案。

身兼成大昶閎執行長及樂土建築醫院院長的郭文毅表示,讓淤泥變成兼具環保功能的新技術,是在大量含水的環境裡,把厭水性的化學藥劑加入淤泥漿裡,做離子交換,使厭水分子可以附著在黏土表面,產生防水性,這就是水庫淤泥改質。加了改質淤泥的沙漿,其吸水率比一般水泥減少一半以上,而水正是造成台灣建築病變的最主要原因。

台灣建築物以混凝土與磚造結構為主,吸水性強,防水工程沒有做好的話,很容易因為大雨或漏水使牆面潮濕,牆壁中的鈣離子會被溶出,在牆面形成白色結晶,即俗稱的壁癌,不但破壞美觀,還可能影響整個建築結構。郭文毅說,若以人來比喻建築物,壁癌就是建築物染上了皮膚病,是牆壁表面的水泥砂漿層,因吸水過多又無法排除濕氣而生出。由於台灣氣候潮濕悶熱,加上建築物表面大多使用不透氣的防水塗料,即使處理過了,一段時間後,仍會復發。所以樂土建築醫院採仿生科技概念,使用像人體皮膚一樣兼具防水與透氣功能的樂土水泥砂漿,從根源著手,就能有效解決壁癌的問題。

這項產品不只嘉惠許多長年沒有處理的老屋,甚至也有紅磚窯廠在重建時加以採用。由於燒窯使用的煤炭裡有酸性的硫磺,遇到屬鹼性的水泥建材,會產生酸鹼中和,出現像鐘乳石的物質。加了改質的水庫淤泥後,能延遲酸鹼中和的發生,可以延長紅磚窯的壽命。

◆還有很長的路  

然而,從數據來看,目前水庫淤泥尚未做到完全再利用,可能連10%都未能達成。近年來淤積問題越趨嚴重,幾乎使台灣各大水庫陷入無法運作的景況,相關單位除了編列預算做治標性質的整治,還需要思考是否有別的路可行,並對淤泥的清理和改質,有全盤的統籌和運作,在政府和民間攜手努力下,創造雙贏的局面。 (圖片經「樂土建築教學醫院」授權使用)

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【咖啡渣再利用】

環保機能咖啡紗,打響MIT國際知名度

Due to my GERD/Acid Reflux, I have been off coffee for almost 3 weeks now. I miss my coffee….. 🙁

台灣咖啡市場持續成長,根據財政部統計處今年統計,2019年前10個月的的進口金額已達1.5億美元,可望創新高。經濟部統計國內咖啡館約3400家,可想而知製造龐大的咖啡渣。目前在廠商的研究下,已應用於紗線的製造,扭轉台灣紡織業的生態,脫離「夕陽工業」的稱號,也在國際上取得「機能性布料王國」的美名,產能占全球7成之多。上市以來,總產值超過新台幣2億元,在全球造成一股環保潮流,目前全世界有超過110個國際品牌指定使用,提高「台灣製造」(Made in Taiwan)知名度,是廢棄物再利用的好例證。

◆從咖啡渣變成咖啡紗  

重視環境保育和再生資源的「藍色經濟」,其概念創始人剛特‧鮑利(Gunter Pauli)認為,喝一杯咖啡只吸取了0.2%的生物質,剩餘的99.8%則成了咖啡渣被丟棄,實在可惜。

過去被視為廢棄物的咖啡渣,因著天然除臭功能,具製成衣物可能性。興采實業股份有限公司歷經4年研究改良,經過低溫高壓的環保專利製程,將萃取淨化的咖啡渣奈米化後加入紗線,做出獨步全球的咖啡紗。由於表面積增加,展現優異的水分擴散能力,增加衣服的機能性和價值。

咖啡紗吸附異味後,可以透過陽光照射或清水洗滌的方式,釋放被包覆的異味分子,達到永續使用的功能,效果比純綿高3倍以上。由於擴散表面積增加,速乾效果比一般機能服飾增加50%以上。咖啡渣內的微小孔洞能有效折射紫外線,具備抵擋UVA和UVB的功效。此外,咖啡紗還添加特殊機能粉體,提供冰涼觸感,與一般布料相比,可以降低皮膚溫度1至2度。

◆3杯咖啡+5個寶特瓶  

根據中華民國紡織業拓展會的資料,近幾年,台灣在機能性紡織品的發展成就優異,是全世界人造纖維的主要供應國,國際知名品牌使用的機能性布料,約有7成來自台灣。一些日常生活中看似沒有價值、甚至被視為廢棄物的東西,仍有再利用的可能性。紡織業者利用3杯咖啡渣與5個回收寶特瓶,竟然可以製造高密度、高延展性、可除臭、防潑水且能透氣排汗的布料,改變了人們對廢棄物的定義,雖然過程艱巨,也為循環經濟走出一條可行的路。

從咖啡渣萃取出來的咖啡油,還可製成洗髮精,獲英國碳足跡認證和世界三大發明獎。從拆解每項產品的包裝、內容物、供應商、製程到廢棄物,深入每個細節,尋找改造和創新的想法,試圖不留下任何廢料或造成能源耗損,以有限資源創造優質社會。

◆未來展望與趨勢   

紡織品未來將以更保暖、透氣、輕量、快乾涼感、舒適伸展等機能提升為目標,甚至成為能主動因應環境變化而改變機能性的非電子元件智慧紡織材料。在永續環保方面,除了更積極投入環保製程,如建置能源回收系統外,也會擴大採用回收材質及無毒化學品,因綠色材料的開發已成為打入國際品牌供應鏈的基本條件。但更重要且仍需解決的是,超細纖維自布料脫落流入海洋造成的「微塑膠」汙染,及大量廢棄衣物對環境造成的損害。

近年來,快時尚零售商如H&M、Zara等崛起,平價服飾氾濫,二手衣數量爆增到無法處理的地步,形成環境汙染。由於衣服原料多為混合材料,很難分解,加上舊布料拆解製成新布料的技術還在起步階段,因此大部分二手衣最後還是被丟棄或焚毀。Global Fashion Agenda 2017年報告指出,全球服裝的消費量倍數增長,但僅1%的衣物被回收。至於台灣的情況,根據環保團體綠色和平2019年6月的調查顯示,台灣每年至少丟棄520萬件衣服。根本的解決之道,恐怕並非努力研發生物可分解材料或廢棄紡織品回收再製原料,而是重新檢視消費觀,分辨需要與想要的不同,抱持惜物愛物的心態,才能減緩對環境的破壞。 (圖片經SINGTEX Industrial Co., Ltd.授權使用)

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【菱角殼再利用】

廢棄垃圾變烏金,地方互助創生

台南官田區因水質和氣候的關係,栽培出台灣品質最好的菱角,根據台南市政府統計,目前栽種面積約在300至380公頃,產量約5000公噸,約占國內市場75%。每年9月及10月盛產期時,市政府舉行「官田菱角節」,結合文化活動推廣菱角特賣,推出菱角相關產品,如菱角麵、菱角茶、菱角冰淇淋、菱角仁等。剝棄下來龐大數量的菱角殼,以往多採用焚燒方式處理,不但增加環境負擔,也浪費可再利用的資源。

◆循環經濟 地方再生  

菱角與官田密不可分,不僅是當地居民賴以為生的產業,更是生活的一部分。官田區正面臨農民高齡化及青壯年人口銳減的情況,如何吸引年輕人回流,並且活化農耕產業,是官田區的一大課題。官田區公所從菱角殼著手,開發具有地方特色的生物炭產品,讓社區長者參與,再回饋所得做為社區關懷之用。如此不僅形成互助友善的循環機制,同時也處理廢棄物,讓環境和社會都越趨健全。

在官田區公所輔導下,全區組成烏金團隊,與成功大學化學系教授林弘萍的實驗室開發出符合歐洲生物炭認證(European Biochar Certificate,EBC)及國際生物炭倡議組織(International Biochar Initiative,IBI)規範之專利製炭系統,利用高溫低氧的上方點火法(Top Lit Updraft,TLUD),將菱角殼製成生物炭(Biochar),即「菱殼炭」,具有清淨空氣、淨化水質、改善土壤等效果。

◆與社區結合 讓長者動起來  

官田烏金團隊希望從「生活、生產、生命、生態」等四個面向,改變官田區的農產業模式。於是,團隊與環保局合作,在炭化場域不定期舉辦炭化設備操作教學,讓在地志工、農友和居民都可以了解生物炭的優點、熟悉設備的運作和操作,達到自主管理的目標。

為著活化社區,團隊也將長者集合起來,從廟埕晒殼、燒製菱炭、清洗碳灰、自然晒乾、篩選良品到手工包裝等過程都可以參與。2017年還成立了「官田烏金社區合作社」,這是一個公益性且跨社區的合作社,希望運用商業模式將每個社區變成工廠,讓年長者可以靠自己的力量賺錢,以提升自我價值感,不但增進長者的健康,也能活絡社區的經濟。這個計畫還獲得「2018年台灣高齡友善城市」評選為「不老獎」,肯定其為社區營造多場域的健康環境及促進民眾健康所做的努力。

◆菱殼炭的應用與前景  

菱角殼經過攝氏1000度的高溫燒製後,成為生物炭,具高穩定性及導電性,回到土壤中可達到固碳的效果。在符合國際標準及循環再利用的前提下,廣泛應用在與生活息息相關的空氣、水和土壤中。例如居家方面,可用於消除冰箱、車內、手提包、鞋子等的異味,以及裝潢後的甲醛皮革味,也可應用在植栽的水質淨化。農田的部分,可用菱角炭淨化水質,取代傳統使用石灰調整酸鹼值的做法,可有效維持農作物的健康成長。更可應用於土壤畜牧中,例如加入飼料做為雞隻整腸之用,以及連同糞便埋入土壤進行堆肥,不但可以吸除異味,也能做為良好的土壤介質,吸取水分和養分,逐漸達成生態與經濟循環再利用的最終目的。

雖然菱角炭產量隨菱角的產量而不穩定,官田烏金團隊認為,產品的產量是其次,最重要的是可以解決廢棄物,並帶動社區的再生。若將來還有更好的方法和產品出現,菱角殼的應用就可以轉型,延續最初的理念,既經濟循環,也使地方創生。 (相片提供/官田區公所)

 

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