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IEKTopics 2020 紀念合輯|擁抱循環經濟 掌握產業未來發展新契機

近年來全球AIoT(AI+IoT,人工智慧與物聯網)蓬勃發展,是繼手機成為行動通訊主要載具後最大的軟、硬整合商機,是臺灣產業應該要把握的新契機及轉型升級的機會。

若將眼光放在未來十年內,下一波影響臺灣產業與技術的重大議題,則希望臺灣未來在追求產業發展與經濟成長的過程中,能同步以循環經濟建立經濟成長、環境永續、社會共融的共享生態系,讓生產資本、自然資本、社會資本與人力資本均衡發展,以創新商業模式與技術提升臺灣產業的附加價值。

儘管循環經濟不算是一個新的議題,有不少歐洲國家已經實行多年,但是因為循環經濟的範疇極廣,包含許多跨領域、跨產業的合作模式,還有一些需要技術創新或新興商業模式需要突破的挑戰。

展望未來,臺灣,在全球價值生態系應該如何轉換角色?

 

產業痛點
臺灣實踐循環經濟的五大挑戰

過去,臺灣按照從原料到商品的開採、製造、使用、廢棄的線性經濟模式發展,帶來富裕、也帶來環境汙染,帶來生產效率、也帶來有限資源的無限消耗,以及經濟、社會與環境愈來愈緊張的關係;如今,方興未艾的循環經濟正冉冉升起,臺灣也無法置身事外。它是臺灣產經實力再發光的機會,我們必須正視這樣的變革。

實踐循環經濟可以帶來一個有別於過往的臺灣,但是過程中也充滿挑戰,還有許多有待探索的未知議題。以下是我們認為最關鍵的五個議題:

議題1:價值認定(短期成本vs.長期利益)

循環經濟的經濟利益很明顯,因為使用本地通過回收再生獲得的原料通常更便宜,更能增加企業利潤。放眼國際,同樣是商機龐大。

艾倫‧麥克阿瑟基金會研究發現,歐洲推動循環經濟,從現在到2025年以前,至少有價值3,200億歐元的十大商機。可是,現有產品和材料的價格大多未能反映自然和環境的價值與成本,因此無法影響採購與決策。

有鑑於此,若能在價格機制中納入社會價值,將會促進企業發展封閉型循環經濟的創造力。

議題2:跨域合作、利益重分配

循環經濟將重塑廠商和客戶的關係,以及消費者的期望,進而導致產業邊界模糊化現象,競爭跨度將超越行業,走向生態系與生態系間的競爭。

舉例來說,Mercedes-Benz與BMW宣布自己是運輸事業,而非傳統汽車製造商時,意味著它們的經營重心已經由設計新款汽車、提高員工生產力等傳統功能,延伸到為顧客解決交通問題。同樣,因為每個經濟活動都有資源循環的價值,經由交易平台,甲廠的廢棄物可以是乙廠的原料,於是將形成利益重分配的新商業模式。

議題3:臺灣在全球經濟價值鏈中角色與地位的轉換

循環經濟體系能夠被有效執行的前提是,正確的觀念和動作深入貫穿產品和零件的所有生命週期。可是,臺灣產業和企業在全球價值鏈中,往往處於硬體製造或中、上游產品生產,配合性質偏高。

所以,臺灣產業與企業必須要努力往上走,坐上產品設計與開發的位置,或是產生足以有效影響上、下游往循環經濟方向調整的實力,否則,要有效推動企業的循環經濟化,將是一件艱巨的任務。

議題4:傳統經濟活動面對重新定義

目前在有關循環經濟的訊息,從物質流、自然資本、生物基經濟、廢棄物定義、品質標籤認證、勞動市場變化,乃至於資產、所有權、價格、補貼等知識與資訊都明顯不足。循環經濟必須先有知識建構和流通,才能帶出更多產經動能和制度創新。

議題5:政府必須扮演推手

循環經濟的運作,需要政府推出嚴謹的治理體系,也需要政府帶頭,透過立法、催生新商業模式,以財稅政策支持,打造創新樞紐等政策工具,動員產業、社會,學校、研究等各方面協同行動。

政府必須扮演推手的角色,因為有政府清楚擘劃循環經濟的發展與獲利路徑,才有民間對產業前景的信心,才能順利引導資金進入;同樣,人才與技術是循環經濟發展的關鍵,也需要政府運籌,才能有效啟動。像荷蘭政府推動循環經濟,就從大學研究和技職教育雙管齊下,透過開設相關課程,推動專題研究著手。

 

因應架構
實踐循環經濟價值的七大關鍵

循環經濟不易一蹴而成,因此需要思考如何衡量循環經濟之策略方法與實踐效果。本文提出7R評量公式,其中7R就是七個關鍵要素:新思維(Re-Thinking)、新環境(Re-Environmenting)、新服務(Re-Servicing)、新科技(Re-Innovating)、再利用(Re-Cycling)、再製造(Re-Manufacturing)和可再生(Re-Generating)。

這七個關鍵要素構成一個評量公式,可以幫助思考如何讓循環經濟之價值最大化的最佳策略路徑(X因子)。

比如說,將與分子相關的關鍵要素極大化,或者將與分母相關的關鍵要素極小化,其中有些關鍵要素還需要實驗後提出較易衡量的量化指標,像是新環境,牽涉到減少對自然環境的負面影響,未來應該要如何反應在成本或是價值的計算公式內,以及全球各國對於循環經濟的價值認定能否形成共識,甚至建立標準。

回到實踐面,本文整理出新思維、新環境、新服務、新科技、再製造、再利用和可再生七個R,做為實踐循環經濟價值創造的關鍵要素,它們囊括從理念到行動的各個層面。

有關7R的具體內涵與行動案例說明如下。

關鍵要素1:新思維

循環經濟理想境界為,供應者以適人、適時、適地、適物、適量、適質、適價的產品或服務,以最低浪費與最少外部成本,發揮最佳效益、滿足消費者需求。因此,擁有新思維人才,是啟動循環經濟的關鍵。循環經濟新地標Fire Styrelser,便是其中一例。

丹麥哥本哈根的Fire Styrelser大廈,是由四個政府機構合署辦公的總部,也是應用綠建築設計,使用大量可回收材料外,還以完全壽命(三十年的營運和維修)的成本計算(Whole-Life Cost)循環建築實驗。它的實驗性在於,以建築品質更佳、更永續的方式,為世界最大產業之一,也是最耗能的營建業,找出資源循環的出路。

實踐循環經濟的七大關鍵要素

圖1:實踐循環經濟的七大關鍵要素

 
關鍵要素2:新環境

產業發展採用新途徑,減少碳排放、汙染毒害與廢棄物,並降低影響生物多樣性等環境問題,以回復美好山河與自然環境。

以台積電為例,不僅是全球晶圓代工產業龍頭,也是廢水回收冠軍,靠著對廢水清楚分類與分流,讓每一滴水使用3.5次以上。因為省水有成,公司即使生產規模擴大,單位產品用水量卻持續減少,預計2025年比2015年單位產品用水量減少20%,既為自己省下水費,也對環境更加友善。

關鍵要素3:新服務

共享服務、租賃服務、按需服務等,消費者以使用權取代擁有權,從一次性購買產品轉變為長期性購買服務。

新服務的行動案例,是飛利浦照明。

飛利浦推出了以租代買的照明服務,並在2011年應用在荷蘭史基浦機場。具體的做法,是根據機場需求,設計3,700個LED燈具和照明設備,透過聯網裝置監控照明設備,維持了最佳能源效率。

透過以租代購模式,史基浦機場節省電費和碳排放,飛利浦則更努力將產品設計得更堅固耐用,容易拆解維修。

關鍵要素4:新科技

新科技與循環經濟新思維的共伴效應,人工智慧、機器人與智慧製造設備投資建置、虛擬化、物聯網、3D列印定製化零組件與成本、雲端大數據共享、智慧交通。整合交通,便是新科技發展的行動案例。在芬蘭,24家本國與外資企業投資成立MaaS Global,2017年6月起推出全球第一套整合各種交通載具(公車、火車、共享單車、出租車和計程車)的多元聯運系統。當地民眾或觀光客只需要利用手機應用程式就可以預約、使用,交通變得更輕鬆、方便、靈活,也更乾淨。

關鍵要素5:再製造

通過更加智慧的設計和服務,能讓許多產品的材料被循環使用。如:3D列印等新技術,可以減少產品中所需要的材料數量,還有助於按需生產維修部件,讓舊產品也能重新使用。

再製造的行動案例,是緯創資通產品再製。

緯創是臺灣的ODM大廠,也是全球循環經濟「產品再製」的典型案例。它從2012年起成為戴爾電腦「封閉再生循環」(Closed Loop PCR)的重要環節,將全球資通訊電子產品廢棄物回收、拆解、再製造,保持材料的永續效用。

具體做法是,先在美國德州Wistron Green Tech工廠將回收廢品拆解,再將廢塑膠運到緯創中國大陸崑山廠,經過分選純化處理,精煉成環保塑膠,並再次變成電子產品。

關鍵要素6:再利用

循環經濟下,材料必須再回收並以最大限度再利用。

譬如,台塑集團在六輕廠推動循環經濟,以廠內、跨廠處、跨公司進行原物料循環、能源循環、水循環和廢棄物循環。十年來,水資源減量28.7%、能源減量15%、廢氣減量93.3%,大幅提高原物料、水資源、能源使用效率。

關鍵要素7:可再生

避免破壞自然環境,重複循環使用再生能源、水源與森林農礦等天然資源,例如:台糖再生能源。

台糖是臺灣最大的養豬企業,也最積極讓豬糞尿從廢棄物,成為有效再生能源和有機資源。它的做法是著手建構最先進的沼氣發電系統,並在過程中改良畜舍管理,提高蒐集效果,並且朝區域型沼氣中心模式發展。

7R做為臺灣實踐循環經濟的七大關鍵要素,可以進一步整理成[圖2]評量公式,每個R都要計算其變動值的最大化(分子—產出要素)與最小化(分母—投入要素)。

我們希望,透過這個公式,可以讓政府、產業、個人在討論循環經濟時,能夠採用共同的語言做有效的交流與具體的評量,探索臺灣實踐循環經濟的各種新機會、新模式,產業環節與產業部門之間也能有更廣泛、更多元的創新,以7R公式促成不同產業環節和跨部門的彼此理解,揣摩對方的設計、解決問題,創造新領域,加快循環經濟的腳步。

由線性經濟進入循環經濟,不同領域有不同的關鍵點。挑戰者利用7R評量公式,可以找出在自家領域一舉突破、扭轉形勢的X因子。它可以是一個或多個關鍵要素,目標是讓7R價值最大化。接下來,讓我們檢視材料產業及能資源產業循環經濟的成功案例。

 

案例❶
綠色創新材料,臺灣下一個致勝關鍵

全球的材料產業為因應資源快速枯竭引起的經營危機,已加速發展循環經濟的腳步,進行能資源的整合運用與開發生產生質材料技術,朝向有效降低生產成本與材料最低環境影響的循環應用發展。

臺灣在廢棄資源的再利用上,受到《廢棄物清理法》的嚴格控管,阻斷生產製程中產生的副產品與廢棄物之有效利用,未來應可從調整相關法源與提升整體物質流循環比例做起,開啟「臺灣製造」的另一片天空。

7R評量公式

圖2:7R評量公式

以下是幾個國內外的成功案例,可望提供產業參考。

模式1:台塑集團,能資源使用效能的極大化

台塑公司為有效降低生產成本,已於雲林麥寮六輕園區推動循環經濟達十年,至2016年為止,用水量減少28.7%,能源減量15%、廢氣減量93.9%,其中每年減少的二氧化碳排放量相當於2.5萬座大安森林公園的吸碳量,每年減少的用水相當省下4萬座奧運標準游泳池水量,大幅提高原物料、水資源、能源使用效率,且持續降低廢水、廢氣及廢棄物的發生量,減緩對臺灣環境的衝擊。

模式2:中鋼公司,餘裕能源的整合再利用

中鋼公司製鋼採用一貫作業製程,現有製程中產生可利用的二次能源極多,因此自1993年起,中鋼公司就積極推展臨海工業區內,以「中鋼」為核心之能源整合計畫。

中鋼公司目前能源外售項目有:製程蒸汽、工業氣體(氧氣、氮氣、氬氣)、焦爐氣、壓縮空氣等,同時也向中油大林廠與中石化小港廠買入氫氣、燃料油、廢燃氣等,做為燃燒產生熱質的物料進行運用,充分整合運用各廠間製程所產生的副產品與廢棄物。

模式3:可口可樂,發展生質寶特瓶

可口可樂公司對於生產生質寶特瓶所需之生質原料的生產技術,持續資助新創公司進行研發相關生產技術。

寶特瓶的生產需要乙二醇與對苯二甲酸兩種石化原料,可口可樂贊助的Virent公司,已可將醣轉換成生質對二甲苯後,再經氧化製程得到生質對苯二甲酸;Avantium公司則開發另一種生質原料FDCA,經由FDCA與生質乙二醇聚合得到PEF瓶。PEF瓶比PET瓶(寶特瓶)具有更好的阻氣性能,更適合承裝氣泡飲料產品。

從前述的國際材料產業發展趨勢,可以發現目前國際材料產業朝循環經濟中的新思維(小食品包裝重新設計)、新環境(降低生產製程的汙染)、新服務(沐浴乳包裝瓶的重複使用)、再製造(生產製程的循環)、再利用(PET塑膠的回用)與可再生(生質材料的應用)等方向發展,臺灣廠商在國際大廠朝循環經濟轉型而改變產業鏈生態的現況下,未來將逐漸面臨生產的原料、能源、水等資源取得成本相對較高與既有生產產品逐漸被汰除的劣勢。

臺灣本島礦產資源缺乏,九成以上原料資源仰賴進口,且居民環境永續意識逐年升高與深化,產業發展面臨水、電、土地與能資源取得成本日益升高與國際競爭加劇的瓶頸,亟需新創的獲利模式來面對這些挑戰。透過建構國內的材料循環經濟體系,將可提供材料製造供應廠商穩定的經營環境,並有效改善鄰近居民的生活品質,提升整體經營效能。

 

案例❷
啟動7R模式,發揮能資源最大使用效益

在全球追求永續、減碳與對抗氣候變遷大環境下,促進能源轉型與資源使用效率提升已蔚為趨勢,能資源大量依賴進口的臺灣,相較他國挑戰更為嚴峻。

所幸,科技演進與營運模式創新所導引出的循環經濟發展模式,有機會成為臺灣解決前述能資源議題的一線曙光。

例如,人工智慧、物聯網及聯網的整合,提高區域、城市、建築、產業與家庭等場域的能資源使用與調度效率;廢棄物資源化、水再生與生質能源結合的能源資源管理中心;建築物的生態設計、模組化與3D列印的新形態建築工法,可以在維持或提高使用舒適性的前提下,降低建築對於環境的衝擊。

以下以幾個例子深入說明。

例子1:水資源管理,重視取補平衡與再生循環利用

臺灣降雨雖豐,但地形及氣候儲水不易;水庫老化、地下水超抽、管線漏水、新水源開發不易、結構性浪費等問題,加上氣候變遷造成降雨模式改變,近年來缺水危機漸趨顯著,影響民生,更限制經濟發展。

整合水再生、廢棄物處理與生質能源的區域能資源再生管理廠的做法,屬於目前歐美地區新建水處理廠所採用的循環經濟新思維案例。這個模式,整合農林、民生廢水,以及有機質廢棄物熱水解(Thermal Hydrolysis)新科技處理方式,結合沼氣發電機組等單元,可同時淨化汙水,並將廢棄物資源再製造,生產可再生電力與有機肥料等有價副產品,將潔淨的水回歸自然,創造新環境,為循環經濟下區域能資源再生管理的典範。

例子2:再生能源電力供應,智慧科技確保穩定與提高效率

地狹人稠、能源高度仰賴進口的臺灣,可再生能源、分散式發電與智慧電網為能源朝向非核低碳、永續轉型的答案之一,儘管挑戰艱難,新科技與循環經濟可望為臺灣電力供需穩定提供新的解方。

盧森堡跨部門的智慧化整合案例,透過物聯網,以通信網(Communication Internet)、能源網(Energy Internet)與車聯網(Mobility Internet)三個數位互聯網整合,可望提高能資源使用效率與生產力。

Google成功使用人工智慧與大數據,降低機房能耗,更顯示出未來智慧節能的潛力。

隨著智慧電網布建與再生能源政策的推動,生產性消費者(Prosumer)日益增多。國內社會企業綠點能創透過網路平台結合群眾募資,以公私民合夥機制,讓民眾參與國內太陽能的裝置,結合政府綠能推動政策措施,降低綠電投資進入門檻,共享售電獲利。

除了將自產電力賣給輸配電業者外,太陽能分享公司Yeloha以點對點(P2P)能源分享新服務模式,提供民眾餘電共享選項,將有機會成為能源共享的循環經濟典範。

例子3:建築產業導入循環經濟,全面減少能資源耗用

臺灣營建廢棄物占事業廢棄物的大宗,循環經濟的導入不僅可以降低建築的耗用與提升環境永續,更可以提供使用者舒適的環境。

循環經濟於建築的體現,可分為建築結構、建築外殼、設備器具與家電家具四個構面,依其生命週期與特性而有不同模式。

建築結構生命週期長達六十年,可於上游端降低建材生產時的能資源耗,並採用便於再利用、再製造的材料,如:鋼構建材。目前已導入的模組化有助於拆除重組,未來則可能採用可循環材料的3D列印等新科技與工法。

建築外殼生命週期約二十年,材料類型多,受建築規範影響大,其設計對建築使用的耗能影響高,應以再製造為考量,採用生態與被動式節能設計(Eco-Design),採用可再生、便於維修、翻新的資材。

建築內使用的設備器具,如:電力傳輸、空調、通訊、淨水與汙水系統等,為建築的心肺與神經系統,會影響使用的舒適性,生命週期約十五年,科技的演進為效率提升的關鍵,此外智慧化水資源或能源管理服務(WASCO、ESCO)等新服務模式,也可透過提升高效率來提供舒適環境。

家電家具,如:洗衣機、桌椅、照明、地毯等,生命週期約十年,以租代買或按需服務,如:Bundles洗衣機租賃、飛利浦和Ledlease的照明服務、Desso地毯的再製造等循環經濟模式,可提升資源的使用率。

 

結論
以7R評量為核心,打造循環經濟的產業生態系

循環經濟已經是很多國家的施政重點,臺灣雖然並未缺席,但是需要急起直追。同樣,臺灣面對這一波經濟變革浪潮,需要更多研究者認真投入,跨越舊的線性經濟藩籬,發掘新的循環經濟可能。

循環經濟的關鍵議題

圖3:循環經濟的關鍵議題

除了7R評量公式,讓循環經濟的價值最大化之外,循環經濟需要跨域、跨業合作,在傳統產業界模糊化的同時,重新建構生態系,重新分配生態系內利益,以及生態系之間的競合關係,甚至需要善用新興科技(如:AIoT)及新創合作模式(如:公私民合夥機制)提升效益。此外,在產業轉型的過程中,還必須善用循環經濟中的生產理念,思考如何從產品設計端就以生命週期思維(Life Cycle Thinking)出發,考慮到資源循環整體過程,使材料消耗透過再利用降到最低,進而墊高產業的全球競爭力。

面對新挑戰與新契機,以7R評量公式為核心,打造以循環經濟為主體的產業生態系統,已然勢在必行。

 

後續重大關聯事件

2018年2月   ●    為推動資源永續循環,邁向循環經濟,環保署擬定資源回收再利用推動計畫,從物質生產、消費、廢棄及再生各階段,推動物料永續循環,並跨部會共同推動廢棄物資源化。

2018年12月●    為宣示臺灣向循環經濟邁進的決心,讓產業發展從「開採、製造、使用、丟棄」直線式的線性經濟,轉型為「資源永續」的循環經濟,行政院於2018年12月20日通過「循環經濟推動方案」,將循環經濟理念及永續創新的思維融入各項經濟活動,期創造經濟與環保雙贏並接軌國際。

2019年1月   ●    2019年永大食品與工研院中分院合作,以生態材料高值化加工技術中的青貯處理技術,將廢棄檸檬殘渣開發成為牛隻的青貯飼料,提升牛隻泌乳能力與肉質潛力,開發檸檬果皮循環再利用技術,創造廢棄物變綠金的高附加價值。

2019年10月●    2019年台糖東海豐農業循環園區由傳統舊式豬場開始,轉型朝循環經濟新畜產養殖方向進行改造,通過BSI循環經濟國際標準的審查,成為全球第一家取得循環經濟國際標準查核聲明書的畜殖業者。

台糖未來將以相同概念,改建旗下16座畜殖場,讓豬場能與環境共存、共榮,提供更優質的綠色豬肉製品,並期待翻轉養豬產業。

2020年11月●    循環經濟模式擴散應用到海洋永續發展,外交部、美國在臺協會、日本臺灣交流協會、荷蘭在臺辦事處、海洋委員會及工研院,於2020年11月合作辦理全球合作暨訓練架構(GCTF)「運用循環經濟模式處理海洋廢棄物」國際線上研習營,全球知名專家學者共同和印太地區22個國家共同研討循環經濟模式處理海洋廢棄物可行策略,後續並與海洋委員會共同規劃中長期計畫。