一、前言
近年來永續與環保意識興起,各國政府已陸續提出減碳目標,並制定法規與相關政策措施,要求製藥業者減碳與降低產品對環境之衝擊。歐盟制定《歐洲氣候法》(European Climate Law)草案,規範2030年前碳排放量需較1990年排放量減少55%;歐盟、日本、加拿大等國實施生產者責任延伸(EPR,Extended Producer Responsibility)政策,要求生產者對其在市場上所推出產品的生命週期負責;美國環境保護署(EPA)提出綠色化學原則(Green Chemistry Principles),以減少或消除研發與生產流程中有害物質之使用。另外,人工智慧、物聯網及監控分析技術等數位技術的進步,以及企業形象需求等因素,驅使製藥業者逐漸將淨零排放與永續發展作為營運決策的重要主題。
二、藥物永續研發、製造、包裝與銷售
以下將從藥物研發、製造到包裝與銷售等階段,探討製藥業者於永續發展之投入與成長機會(摘要請參閱圖一)。
(一) 永續研發
目前製藥業者在新藥研發上關注的重點涵蓋:(1) 以人工智慧模擬、器官晶片等新興技術,減少試驗動物需求。Roche利用電腦模擬與器官晶片,減少了40%的試驗動物量。(2) 採用再生能源與節能設備,設置能源監控系統,以達到節能減碳之目的。(3) 發展實現綠色化學之技術與工具,如以人工智慧輔助藥物設計並且優化實驗流程,以減少溶劑與水的使用以及有毒副產物的生成等,例如Lonza利用AI優化藥物合成路徑;Sanofi開發溶劑選擇工具以減少有毒副產物。(4) 以生物可降解材料製成實驗耗材,或以可重複使用或可回收再利用的實驗器材進行實驗等。Labcorp推出的聚苯乙烯回收計畫,即是將聚苯乙烯產品回收與處理後,供建築業者使用。
未來藥物永續研發重點項目之一為利用植物、海洋與微生物等天然萃取物開發新藥物,尤其是抗癌藥物與抗發炎藥物開發。西班牙PharmaMar 開發了一系列以海洋生物為基礎的抗癌藥物,如肺癌治療藥物Zepzelca、多發性骨髓瘤治療藥物Aplidin等;Novartis亦從海綿中萃取出具備治療乳腺癌的候選藥物-discodermolide。其他重點項目包括:利用人工智慧技術進行藥物合成實驗設計、細胞模擬和藥物篩選;使用微生物發酵等生物技術替代傳統化學合成路徑;以無害溶劑取代有毒與危險的溶劑等。
(二) 永續製造
製藥業的永續製造發展方向主要著重於製造流程的優化,包括:(1) 採用綠色化學或其他環境友善的方式來生產製造藥物,例如Merck和Codexis合作新型酵素成功合成能用以治療第2型糖尿病的藥物Sitagliptin,此酵素能減少無用物質的產生,提高藥物產量與安全性,同時消除金屬催化劑的需求。(2) 發展與設置廢棄物與廢水回收再利用技術,例如拉脫維亞藥廠JSC Grindex與水處理解決方案業者VEOLIA合作發展了eXeno水處理系統,以去除廢水中的藥物殘留物。
永續製造未來重點項目之一為發展以人工智慧與數位孿生等技術為基礎之智慧製造。人工智慧能自動調整生產流程與調配能源使用,進而提升生產效率同時減少溫室氣體排放等。目前默克、強生、GSK等國際藥廠皆積極將人工智慧技術應用於生產流程中。GSK的美國工廠已成功利用人工智慧技術提高10%的產能,同時能檢測出設備故障的早期跡象,使操作員能夠在異常發生之前進行修正。
另一項重點為水資源處理與廢棄物回收。目前製藥公司越來越多地採用先進的水處理解決方案,以實現水資源重複利用,減少廢水生成。例如Glenmark Pharmaceuticals 採用零液體排放(Zero-Liquid Discharge, ZLD)系統,滿足其38% 的淡水需求。此外,將含有有機溶劑之廢水經過處理後能產生工業用沼氣,可作為發電使用。例如,Econvert開發出適合製藥廠使用之廢水處理/再利用與沼氣回收技術。
(三) 永續包裝與銷售
在包裝與銷售方面,目前製藥業者主要採取的措施有:(1)以再生塑膠或環保材料進行包裝,例如生物可降解塑膠,或使用永續經營森林生產的紙張等。AstraZeneca(AZ)目前的包裝用紙已有超過97%來自永續經營的森林。(2)採用綠色運輸解決方案,例如利用電動車、無人機運輸藥物,或改採較為節能的冷鏈解決方案。AeroSafe Global發展出能使用較少冷卻劑但能保溫更久的藥品保溫箱,目前已有超過45家製藥業者採用。(3) 與ICT業者合作利用人工智慧等科技發展智慧運輸管理系統,以評估包裝流程對環境的衝擊、優化運輸路線、品質控管與物流追踪。
包裝技術創新為具潛力之重點發展方向。除了持續以生物可降解塑膠,替代傳統塑膠之外,其他創新技術包括:優化藥物包裝設計,以使用較少的材料包裝藥物,例如Datwyler 設計出能減少15%鋁金屬使用的新藥罐-DuraCoat;或使用單一材料進行包裝,而不是使用複合材料,可以免除廢棄物回收時會面臨的材料分離挑戰,例如Korber研發出單純由聚丙烯製成的包裝材料;相較於硬質包裝,採用軟塑膠包裝可減少化石燃料的使用,並減少固體廢物。
另一項發展重點為利用數位科技強化供應鏈安全性與透明性,以確保消費者安全並且實現負責任藥物生產之目標。近期製藥公司亦與藥物包裝廠、包裝材料供應商等利害關係人合作,發展含有智慧感測器之瓶蓋、帶有通訊晶片與溫度記錄器之標籤等技術,確保藥品品質並且追蹤藥品流向,實現產品可追溯性。Nosco和Systech發展了先進的藥品追蹤與防偽技術-e-Fingerprint,消費者得以在收到藥物時掃描裝置上的條碼,確認產品的真偽。
三、代表性案例
下列針對兩家國際藥廠以及一家藥品包裝供應商,介紹其於永續發展之重要投入與成果:
(一) 國際藥廠AstraZeneca
AstraZeneca(AZ)之永續發展著重於再生能源、永續藥物、生物多樣性、綠色實驗室等項目。在再生能源方面,AZ積極購買綠電,建立太陽能發電站,同時與Future Biogas等業者合作建置生物甲烷工廠;在永續藥物方面,由於傳統吸入劑型藥物常使用氟化氣體當作推進劑。為了減少氟化氣體的使用,AZ正在開發對環境友善的新推進劑;在生物多樣性方面,2023年AZ宣布擴大AZ森林(AZ Forest)計畫,規劃在2030年前投資4億美元於全球種植2億棵樹木,以恢復森林並且維護生物多樣性;在綠色實驗室方面,AZ正在減少實驗室能源消耗、促進實驗室耗材回收利用、減少原料和溶劑的使用等。
(二) 國際藥廠Pfizer
除了持續採購綠電之外,Pfizer致力於減少藥物研發與生產的浪費,採取措施涵蓋節約能源、減少水和原料使用、降低廢棄物生成並且提高廢棄物的循環性等,且自2019年以來,Pfizer已減少超過 540 萬公斤的垃圾。同時,Pfizer正在進行小分子藥、生物製劑等不同類型之藥物以及其生產設備生命週期評估(Life Cycle Assessment, LCA),確認各類藥物研發與生產流程的碳足跡,以進一步制定減排策略。另外,環境中的藥物和抗菌素抗藥性(AMR)議題同樣是Pfizer關注的重點,Pfizer積極發展汙水管理與處理技術,並且監控汙水排放,以限制廢水中的藥物殘留。
(三) 國際藥品包裝廠Amcor
國際藥品包裝廠Amcor開發出一系列的創新解決方案,以提升包裝的可回收性,降低包裝對環境的衝擊,包括開發採用單一原料的包裝技術,以利於廢棄物的收集、分類與回收流程。Amcor 開發以聚乙烯(PE)為原料的創新藥片泡殼包裝技術AmSky Blister System,相較傳統以聚氯乙烯(PVC)和鋁為原料的泡殼包裝技術,能降低70%的碳足跡。同時,Amcor亦推出了名為ASSET的產品生命週期評估(LCA)標籤,此標籤能提供不同包裝的碳足跡數據與對環境的衝擊,使消費者能據此做出對環境友善的選擇。