工業技術研究院

隨著全球對於環保概念的重視，以及台灣產業轉型的迫切性，工研院持續以永續創新概念投入各種廢棄物、廢熱及廢氣（碳捕捉）回收技術的研發，徹底落實「一個循環中的廢料，就是另一個循環的養分」的理念。 　

工研院的「TEMM 熱電材料與模組技術」便是瞄準 300℃以下的廢熱回收領域，更獲得全球百大科技研發獎（R&D 100 Awards）的肯定。「藍色經濟」概念創始人剛特．鮑利所提出顧全環境及經濟的雙贏之道，就在於將生態創新概念投入各類回收技術的研發。首先，在廢氣回收方面，利用碳捕捉與封存（carbon capture and storage ,CCS）技術，除了可降低高耗能產業，如燃煤、天然氣發電的碳排放量達 21 . 22% 之多，且由於捕捉的二氧化碳非常純淨，所以還可以應用在其他商業用途上。有鑑於此，工研院自 2006 年便投入碳捕獲與封存技術的研發，並已獨家開發出鈣迴路捕獲技術，可以直接從發電廠排放的空氣中捕捉二氧化碳。

與台泥合作 驗證低成本碳捕捉技術

為了證明此技術適合商業運轉使用，在通過 3000W規模的實驗後，工研院更於 2012 年與台灣水泥合作，安裝於 1.9MW 的水泥廠中，成為全球第一套適用於小型規模捕獲系統。「與台灣水泥公司合作發展 1.9MW實驗廠，是邁向商業化發展的重要里程碑，也代表直立式設計的鈣迴路捕獲技術，可以安裝在現有任何的發電廠，或者其他高耗能的產業中。」工研院綠能所所長童遷祥強調。

工研院之所以選擇與水泥廠現行製程結合，主要是看準水泥製造過程中，原本就會排放出大量二氧化碳，而導入鈣迴路捕獲技術後，則可以免除吸附材的採購與運輸成本，還可將捕捉過程所需的額外能源降低。

「和台泥合作的最大意義，在於驗證一個可行的營運模式，」童遷祥進一步說明，「不僅協助水泥廠捕捉碳，而且合建電廠，經由 CCS 技術讓產生的電力變成 清潔能源，且享有較高電價收入。」此外，台泥並可利用所捕捉到二氧化碳來養殖微藻，加以固化；同時，這些微藻可開發為生質能源或健康食品、藥品等，進一步創造新商機與就業機會，這也是碳捕捉技術所帶來的重要經濟效益。

在台泥的合作下，工研院已可將二氧化碳捕獲成本每公噸降低至 26 美元左右，相較於其他現有技術足足降低了近 50％左右。目前市面上碳捕捉技術的成本非常高，捕捉每噸碳的成本約為 50 美元左右，遠遠大於商業市場可以接受的 20 . 25 美元。為進一步降低成本，繼成功運轉 1.9MW 實驗廠後，工研院現正規劃建立一套適合 30MW 系統使用的設備，預計 2014 年底動工興建，朝向每公噸捕獲成本為 20 美元的目標邁進，藉此向全世界證明鈣迴路捕獲技術的可
行性。

從生活到產業、從產品到服務，節能減碳的概念已逐漸深植各處，除了廢氣的回外，廢熱也是其中非常重要的環節。在此方面，工研院開發的「TEMM 熱電材料與模組技術」是非常典型的成功案例。

與中鋼合作 回收廢熱變電力

基本上，在大型製造業製程中所產生的 500℃以上的高溫廢熱，已可採用汽電共生、廢熱鍋爐等成熟技術進行回收，但占廢熱總量約 65％的中低溫廢熱，即500℃以下的廢熱，卻一直缺乏經濟有效的回收技術；尤其是 300℃以下的廢熱，幾乎完全無法回收、再利用，形成製造業節能、環保的死角。

因此，工研院的「TEMM 熱電材料與模組技術」便是瞄準 300℃以下的廢熱回收領域。從經濟效益來看，全球目前熱電產品應用約有 5 億美元市場規模，預估2020 年達 30 億美元，是一極具發展潛力的新興市場，不容台灣產業錯過。

工研院的熱電技術已實際應用於中鋼的廢熱回收。中鋼表示，在 250℃以上的廢熱早已著手回收，年度廢熱回收率約 35％，但低溫廢熱回收受限於技術，無法好好利用，相當可惜，因此中鋼一直在尋找回收低溫廢熱的技術，而比較過現今低溫廢熱回收技術後，發現工研院的技術毫不遜色，且裝置成本更為便宜、使用空間小，於是決定導入工研院的熱電技術。技術導入後，針對中鋼 300℃以下低溫廢熱的回收，整年約可提供 1728 度發電量，且使現場作業環境溫度由 50℃降至 30℃。未來中鋼全面應用後，預估可直接減廢 95 G 大卡 / 年，產電 1.1 億度，相當於減少 14萬噸二氧化碳排放，約等於 185 座大安森林公園，效果可觀，此項熱電材料技術更獲得全球百大科技研發獎（R&D 100 Awards）的肯定。

未來，工研院將致力提升熱電材料的轉換效率，以及降低成本。基本上，熱電技術勝出的關鍵在轉換效率，目前全球最佳的轉換效率為日本的 7.2％，工研院則已達到 6％左右，工研院預期短期內將可提升至 8％； 3 年後則可達到 12％，甚至突破 14％，如此便可將廠商回收投資成本的時間，由 10 年以上縮短至 6 年以內，大大增加產業引進熱電材料技術的意願。現階段，工研院持續與鋼鐵、石化、水泥、煉油、汽車等產業的龍頭廠商合作，希望開創台灣熱電材料應用的新紀元，並進一步擴展海外市場。

此外，熱電材料還可應用於 3C 產業與其他產業，無疑是未來潛力不可限量的新科技，且同時可達到減廢減碳、產電節能的雙重效益，符合「藍色經濟」概念。

纖維素丁醇和木質素 不再是農林廢棄物

在工研院近期發展的技術中，另有木質素、纖維素丁醇等廢棄物回收技術，可說是完全符合「藍色經濟」所提倡的生物圈精神，也就是「生生不息」。其中的「零碳纖維素丁醇生產技術」（ButyFix），可望將各地農林廢棄物變成最有效的能源，為地球能源、生態環境與經濟提供新動能，在全球亟待突破的生質燃料領域中深受矚目。

基本上，當植物吸收了空氣中的二氧化碳，轉化為生質燃料，經過燃燒後再將二氧化碳排放出來，整個循環構成零碳排放，不像化石燃料是在短時間內，挖掘長期儲存於地底的碳來使用，令溫室氣體濃度快速增加，因此以生質燃料來取代化石燃料，已成為減碳環保的重要方式。

現 行 生 質 燃 料 的 運 用， 主 要 還 是 以 生 質 酒 精 （ethanol， 乙 醇 ） 為 主， 約 占 生 質 燃 料 中 的 70%。生質燃料的發展如火如荼，不過從應用面來看，丁醇（butanol）卻比乙醇還更具優勢。這是由於除了產物由酒精變成丁醇，與汽油滲混的效果更好，比率可以更高以外，更突破了傳統醱酵理論碳轉化率限制（67%），經過特殊馴養的菌株，可將原料中碳利用率提升至 100%，大幅減低生產過程的排碳量、有效提升非糧原料的利用率。

工研院的技術由於在丁醇的運用上有所突破，榮獲美國 2013 年全球百大科技研發獎（R&D 100 Awards）能源科技類的肯定。

此外，在廢棄物回收方面，工研院成功研發取代雙酚 A 的綠色材質－－木質素，有助於人類生活更健康、更安全。

基本上，在植物的構造中，纖維素約占 50％，木質素約占 25％，木質素的功能在維持硬度，支撐整株植物的重量。由於所有植物都含有木質素，可說是取之不盡，再者，台灣製紙廠生產紙後，捨棄排出的黑色液體即是木質素液，每年高達一億多噸，若能「廢物利用」，創造的經濟效益將相當驚人。

由工研院所研發的木質素（lignin）環氧樹脂，即是以生質材料木質素取代雙酚 A 製成的環氧樹脂，為台灣第一個環氧樹脂生質產品。目前，木質素環氧樹脂已通過 SGS 容器、食品器具、包裝衛生金屬罐等標準測試，確定無雙酚 A、重金屬的殘留，未來將可取代雙酚A 型環氧樹脂，製成罐頭等食品容器的防銹內膜，保障消費者食的安全。

從環保出發，進而產生經濟效益，這才是綠色產業的永續生存之道，上述工研院的廢氣、廢熱及廢棄物回收技術，正是此種理念的最佳體現。

從這些案例出發，在工研院的矢志研發及戮力投入下，台灣勢必能夠創造更大規模的綠色產業，這是台灣產業的願景，也是讓生活更便利、生命更圓滿、生態更美好。