工業技術研究院

工研院開發「VOC－3R近全循環利用－PI膜綠色製程創新」解決方案，以高效率分離純化技術，從VOCs捕捉、溶劑純化到廢棄物資源化，融入製程之中，讓科技廠真正實現VOCs循環回收，榮獲2023年全球百大科技研發獎肯定。

我們每天呼吸的空氣，多少含有汙染物質VOCs（Volatile Organic Compounds），它是各種揮發性有機物的總稱，包括苯、酮、烯、烴等類別，主要來自燃料燃燒、交通運輸、工業排放。科技業製程經常使用各式各樣的有機溶劑，無可避免也會產生不同的VOCs，一旦逸散或收集處理效率不佳，就會危害環境。

過去科技業的製程VOCs排放，都被看成沒有價值的「廢棄物」，大多採焚化、吸附、生物處理、酸鹼中和等方式來處理，只求以最低成本處理方式，來符合法規或降低環境衝擊。工研院開發出「VOC－3R近全循環利用－PI膜綠色製程創新」解決方案，以高效率分離純化技術，將垃圾變黃金，創造新價值，從VOCs捕捉、溶劑純化到廢棄物資源化，融入製程之中，讓科技廠真正實現VOCs的循環回收。

這項創新方案，率先與國內薄膜製造商達邁合作，導入其PI薄膜生產製程。PI薄膜屬於耐腐蝕的絕緣材料，用於軟板或電路板等科技製程，所產生的VOCs，回收再利用的難度非常高，主要原因是收集不易及純化困難。不同於一般科技業的有機溶劑大多用於清洗，產生的液相廢棄物較易收集，PI薄膜製程的有機溶劑則用於高分子微粒的溶解分散，之後塗布成膜再進烘箱將溶劑烤乾，所以會產生大量的VOCs尾氣，通常此類型尾氣具備低濃度、大風量、含結焦物質與水氣，傳統捕抓方法如沸石轉輪、活性碳有其適用限制。

從捕捉到分離純化　克服重重難關

為克服氣相VOCs捕捉不易的挑戰，工研院參考蒸餾塔的分離原理開發適用於VOCs尾氣的吸收式濃縮技術，利用物流本身的過熱能量加上塔器提供的質傳介面，吸收的同時進行分離純化，有效地將PI製程尾氣收集並液化濃縮，之後再透過一連串的高效率純化技術，例如變壓蒸餾、共沸蒸餾、蒸發結晶、多效蒸發等程序，將多成分混合的有機廢液進行分離純化，品質媲美外購原料。

工研院材料與化工研究所技術經理黃聖夫表示，「分離純化後的產品為了返回上游製程使用，純度規格不可低於外購原料，為此後段的分離純化製程用上了許多只在書本上看過但工研院甚至是整個台灣都沒有實務設計與商轉經驗的化工分離技術，不管是從技術門檻本身或是經驗累積來看，難度都相當高」達邁採用工研院的「VOC－3R近全循環利用－PI膜綠色製程創新」解決方案，除了得到高純度的溶劑A與溶劑B返回上游供分散與反應合成使用，另外還額外產出兩個副產品，一是固態鈉鹽，可供給染整產業再利用，二是高純度酸液，對外販售給其他科技業的製程使用。

導入此一創新方案的成果豐碩，達邁使用的有機溶劑幾乎90%都能純化再利用。依達邁2022年的ESG報告內容，2022年回收了7,200噸溶劑，市場價值超過1,000萬美元。

減碳減廢　快速回收成本

產業界普遍存在一個刻板印象：減碳是花錢的事，必須耗費額外的資源和成本。達邁導入此VOC回收純化技術，所建置的全新廠房，投資回收只花了2、3年，更達成雙重減碳目標，一是VOCs排放物不再需要燃燒處理，沒有碳排產生，二是廢棄物轉化為有價值資源後再利用，不須購買高碳排原料，既能減碳減廢，又能快速回本，對廠商是很大的誘因。

研發過程的最大挑戰，是最初的技術路徑選擇，「研究成果不是99和100分的差別，而是能用和不能用的差別，能用就是100分，不能用系統蓋得再怎麼漂亮就只是裝置藝術，所以一開始技術方案的選擇不容許任何一點錯誤；」黃聖夫說，與工研院合作前，達邁已針對VOCs捕抓與純化回收進行兩次嘗試，只是選擇了不合適的技術，所以效果都不盡理想。

在兩次失敗的經驗後，達邁找上了工研院。工研院的強項是化工分離技術，所以在高科技廠裡蓋個化工廠並與上游製程串聯的藍圖至此開始在腦海中逐步勾勒出來。團隊從2012年便開始分階段進行製程開發，由於新製程完全不同於國外同業的技術路徑，研發初期沒有前例可供借鏡，只能循序漸進慢慢摸索，前後總共歷經7個計畫專案才完成全流程的最後一塊拼圖。

每家科技廠商的生產製程和溶劑配方不盡相同，VOCs廢棄物的形態也有差異，很難用同一個技術方案套用在所有科技廠的處理需求。「VOC－3R近全循環利用－PI膜綠色製程創新」開發的時間跨度前後長達9年，方案落實後幫助達邁走出一條有別於傳統PI薄膜產業的生產模式，引領產業的變革與發展，而工研院開發的VOC－3R近全循環利技術，能夠依照廠商需求進行高度客製化，未來還可應用於鋰電池、面板產業，讓國內科技業的廢棄物能夠循環再生，不僅減少碳排，也降低原料支出，兼顧環境及商業考量，為臺灣產業開拓出全新的競爭力。