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全球永續製造發展趨勢

楊侑馨/ 發布日期:2024/06/21/ 瀏覽次數:140

一、永續製造簡介

永續製造為一種兼顧環境保護與經濟發展的生產方式,旨在降低產品從生產到廢棄對環境造成的負面影響。永續製造強調在生產過程中節約能源、水資源,減少廢棄物產生與碳排放,並鼓勵使用再生能源、可回收或對環境友善的材料。另外,建立高效率且對環境友善的供應鏈,以及透過回收、再製造與再利用來延長產品生命週期,亦是永續製造的重要環節。
 

二、永續製造關鍵技術

永續製造技術涵蓋了能源、材料、流程和數位化等多個層面,以下介紹幾種關鍵技術:
1.    再生能源技術利用太陽能、風能、水力、生物質能和地熱能等自然資源發電或供熱,降低對化石燃料的依賴。
2.    先進材料與製造流程運用輕量化材料、3D列印、奈米技術等,提升產品效能並減少資源消耗。同時採用可回收和可生物降解材料,並透過生命週期評估和環境設計方法,優化產品的永續性。
3.    循環經濟解決方案強調產品生命週期管理,從設計、製造到回收,最大化資源利用。透過產品設計、商業模式創新、合作夥伴關係和數位技術,促進材料和產品的再利用、回收和再利用。
4.    綠色化學開發更安全、環保的化學工藝和產品。透過使用可再生原料、無溶劑反應和催化劑,減少浪費和能源消耗,並開發可生物降解和無毒材料。
5.    廢棄物管理與回收技術促進材料回收再利用,減少廢棄物產生。採用先進回收工藝,如機械、化學和生物處理,將廢棄材料轉化為新產品或原料。此外,廢物轉能源技術能從有機廢物中回收能源,減少溫室氣體排放。

 

三、永續製造之關鍵材料 

永續製造的關鍵材料包括再生材料和生物基材料,以下介紹其種類及其全球2024至2029之市場預測規模 (圖一)。

1. 再生材料 (Recycled Materials)
再生材料透過將廢棄物轉化為有價值的資源,減少了對原生材料的需求,並最大限度地減少了對環境的影響。

(1) 回收鋰電池 (Recycled Lithium-ion Batteries)從電動汽車、消費電子產品和能源儲存系統中回收鋰、鈷、鎳等有價值的材料,減少對原生資源的依賴。電動汽車產業的快速成長,帶動了對鋰電池回收技術的需求。回收鋰離子電池市場正在迅速發展,到2029年預計將達到510.2億美元,2024年至2029年的年均複合增長率為45.9%。

(2) 再生塑膠 (Recycled Plastics)將廢棄塑膠再加工成新產品,減少塑膠污染和資源浪費。再生塑膠的來源包括塑膠瓶、纖維和薄膜等,主要回收類型包括PET、PE、PP、PVC和PS。再生塑膠市場預計到2029年將達到1108.9億美元,年均複合增長率為8.1%。

(3) 再生金屬 (Recycled Metals)從回收材料中生產鋁和鋼等金屬,取代從礦石中提煉的需求。再生金屬應用於製造業、建築業、汽車業和電子業等,由於比原生金屬更具成本效益,對製造商而言為具吸引力的選擇。再生金屬市場穩定增長,預計到2029年將達到896.8億美元,年均複合增長率為2.7%。

(4) 再生碳纖維 (Recycled Carbon Fiber) 從製造廢料和報廢複合材料中提取碳纖維,緩解原生碳纖維的供應短缺。再生碳纖維因其成本效益和高性能,在汽車、運輸、消費品等產業具有潛力。再生碳纖維市場預計到2029年將達到3.06億美元,年均複合增長率為10.0%。

2.    生物基材料 (Biobased Materials)
生物基材料為來自可再生生物質來源的材料,例如植物、農作物殘留物或藻類等。

(1) 生物塑膠與生物聚合物 (Bioplastics & Biopolymers) 由可再生生物質來源提取或自然存在的聚合物,應用於包裝、消費品、汽車、農業等領域。包裝是最大的終端應用,因環保法規和消費者意識提高,需求不斷增加。生物塑膠與生物聚合物市場預計到2029年將達到452.8億美元,年均複合增長率為24.2%。

(2) 天然纖維複合材料 (Natural Fiber Composites)由天然纖維增強聚合物基體製成,具有低成本、低密度、可再生等優點。天然纖維複合材料在建築、汽車、電子等產業,可替代合成纖維。天然纖維複合材料市場預計到2029年將達到4.47億美元,年均複合增長率為5.3%。

3.    能源載體 (Energy Carriers)

(1)    綠氫 (Green Hydrogen)綠氫作為清潔能源載體,在發電、交通運輸和工業流程中有廣泛應用。預計到2029年將達到173.7億美元,複合年增長率高達62.6%。
 

四、主要國家永續製造發展現況

1. 美國
美國聯邦政府和州政府積極推動永續製造,聯邦政府透過《降低通膨法案》(Inflation Reduction Act) 提供3,600億美元的財政激勵措施,並在全國設立製造創新機構。各州政府也積極轉向使用風能、太陽能和地熱能等可再生能源,並制定政策推動廢棄物減量、促進回收和堆肥,以及禁用塑膠袋等產品。此外,美國環境保護署(EPA)與電子製造商合作,推動電子產品回收,並考慮立法要求企業承擔塑膠廢棄物成本。

在企業方面,美國製造商已投資先進技術,例如:RyPax公司提供以可信賴的來源材料製成的可回收和可生物降解的模製纖維產品,作為環保包裝解決方案。科技巨頭IBM也推出永續發展計劃,提供免費培訓,並制定21個環境永續發展目標,涵蓋能源、氣候變化、保護、生物多樣性、污染預防、廢棄物管理、供應鏈和價值鏈管理等領域。此外,Evoqua Water Technologies、SUEZ和Aquatech International等公司提供生物除氮技術解決方案,處理廢水及優養化等問題。

2. 加拿大
加拿大政府積極推動永續製造,投入資金支持綠色基礎設施建設,包括可再生能源、節能技術和永續交通基礎設施。此外,政府制定了《零塑膠廢棄物議程》(Canada’s Zero Plastic Waste Agenda),致力於減少塑膠廢棄物和污染。加拿大還計劃到2030年強制要求塑膠包裝中至少含有50%的回收成分,並提供投資稅收抵免,鼓勵對可再生技術的投資。

在企業方面,Li-Cycle Corp為加拿大永續製造方面成功的企業案例。該公司致力於從鋰電池中回收關鍵材料,並與Glencore等合作夥伴合作,進行電子產品及電池的回收。

3. 德國
德國積極推動循環經濟,透過《循環經濟行動計畫》(Circular Economy Action Plan)及《循環經濟中心》 (Circular Economy Hub) 等倡議,致力實現資源永續利用。德國還鼓勵採用環境認證和標準,並實施能源轉型計劃 (Energiewende),致力於發展風能、太陽能和生物質能等可再生能源。在企業方面,德國擁有強大的工業基礎,在永續製造方面處於領先地位,汽車、電子、醫療保健和生物技術、食品加工及化工等產業在永續製造市場中佔有很大的份額。

4. 日本 
日本是亞太地區最早實現工業化的國家,在永續製造方面具有競爭優勢。日本實施了多項政策來促進永續製造,包括徵收碳稅、制定有害廢棄物處理法規以及限制製造業中的化學品使用等。在企業方面,日本製造業強調效率,透過精益生產和先進回收技術減少資源浪費和能源消耗。例如:輪胎製造商普利司通 (Bridgestone) 致力於在2050年使用100%永續材料,並與ENEOS合作開發廢棄輪胎之化學回收技術。

 

五、結論

永續製造在實現淨零排放和應對氣候變遷方面扮演著至關重要的角色,政府政策更在推動永續製造方面發揮關鍵作用。期望在政策引導下,越來越多的企業能透過採用循環經濟模式、提高能源效率、減少廢棄物及碳排放等方式,重新思考產品生命週期,為永續環境做出貢獻。
 

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