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【绿色观点】面对生质材料商机,台湾的技术壁垒準备好了吗?

2020-06-13
【绿色观点】面对生质材料商机,台湾的技术壁垒準备好了吗?

这几个月从我们 生质材料 一系列文章的点阅数字看来,我感觉对绿色产业有兴趣的人,已经可以用逻辑思考许多问题,这使我这个工程师很振奋, 上一篇 我们谈塑胶回收的技术,今天我将再接再厉谈谈生质材料的技术,以及回答台湾除了再生塑胶的加工技术具有国际水準外,我们的技术水準是否在生质材料市场,也有放手一搏的竞争机会?

我不喜欢给让所有人都不生气的答案,也不想跟你回头讨论生质材料产业到底要不要发展,我将给你一个确定的、负责任的答案,也就是要如何发展的解方。

以生质材料取代传统塑胶,对解决地球暖化肯定有帮助,也是一定要走的方向

我之所以敢这幺说,是因为只要看一下以下的数字,就会明白继续使用石油与天然气,即使我们再努力节电,都只是做功德,全球历年来累积的二氧化碳排放量还是会不断增加,说什幺地球暖化可以解决根本是自己骗自己,

  1. 全球 80~90% 的二氧化碳排放量来自煤、石油、天然气等化石资源,
  2. 全球每年的二氧化碳排放量约 370 亿吨,
  3. 全球每年每人平均二氧化碳排放量约 4.5 吨,目前世界总人口约 74 亿人,4.5 吨 X 74 亿人= 333 亿吨,不需要太高的智商就可知大部分的二氧化碳排放量是来自人类的活动,
    解方是什幺呢?除了减量之外,我们还需要取代与碳中和这两种策略。

取代是指用别的低碳/零碳资源取代煤、石油与天然气,而碳中和是要找到吸碳或补碳的方法,去抵销掉额外的排碳量。所以当我们用低碳的生质材料取代传统石化塑胶,就是一种取代策略;当我们种树、种植各种作物,增加很多生质原料,就是一种碳中和策略。

生质材料产业的创意发展路径就是将生技业与化工业异业结合

其实生质材料发展很有趣,我们先从产业链的角度来看。生质材料的产业链一样分为上、中、下游,以最常见的生质材料聚乳酸为例,产业的上游就是生产出一颗颗的 PLA 树脂粒,对于这种粒状的原物料,有一个很有学问的专有名词,称为基础材料。接下来由于 PLA 的材料特性,因此会与特定比例的其他种类生质材料混合掺配,形成一种新的複方生质材料,这部分的配方设计与生产就是产业的中游负责。至于产业的终端就是用其複方生质材料生产吸管、环保塑胶袋、鸡蛋包装盒等各式 PLA 产品。

接下来我们开始来谈比较硬底子的上游端生产技术内容,这类的技术种类及组合太多,族繁不及备载,因此我只给大家一个想像,那就是生技业与化工业的异业合作。以 PLA 来说明,大家想到生技业,就会想到用微生物发酵技术去生产健康食品,在 PLA 树脂粒的生产过程中也是使用同一种逻辑,只是用微生物发酵技术去生产乳酸,然后再使用化工业的技术,例如用纯化技术去除乳酸杂质,用高温催化剂将液态的乳酸合成为固体状的聚乳酸。

没错,你会发现关键技术就是微生物发酵与化工的製程技术,这方面在台湾已经有很好的基础,只不过目前微生物研究多偏向医药与健康食品,一般称为红色生技;若用于生质材料、生质能源等工业及能源应用,就称为白色生技。目前化工製程技术多应用于一般传统化工及石油炼製业,若使用生质原料、生质材料,就会转型至生质精炼产业。

从技术可行性来看,几乎绝大部分的传统石化塑胶,都可用生质材料取代,只是最大的问题是传统石化塑胶技术太好太便宜了,生产成本大多只要生质材料的三分之一甚至更低。因此目前真正进入商业量产的生质材料种类其实相当有限,以 30% 组成被生质材料取代的 Bio-PET、PLA、PHA 等最具代表性,另外澱粉、纤维素也直接做为生质材料,至于 PEF、PBS 等其他生质材料,则大多仍在试量产或小量生产阶段。

因此,虽然大家最常听到的生质材料是 PLA,但实际上并非 PLA 有完美的材料特性,只是因 PLA 的生产成本,相对于其他生质材料,算是比较「亲民」,所以才被广泛运用,这告诉我们一个事实,那就是生质材料还有无限的技术发展空间,开发出新的生质材料就是找到一片蓝海,不论是在生产部分,还是在循环再利用部分。

掌握改质技术,台湾在生质材料产业找到了自己的定位

这整条生质材料上中下供应链的流程就跟之前文章《面对塑胶循环经济,我们的技术壁垒準备好了吗?》提到的废塑胶回收加工流程很像,因此台湾在生质材料产业链中同样也是掌握改质及产品加工的优势,我们缺乏的则是上游供应端。

这很重要吗?当然重要,因为生质材料除了种类不同外,其实因应下游端的产品需求,上游端生产的基础材料也会衍生不同规格,唯有能掌握供应端的规格,下游端才有办法去生产有市场区隔性的产品,才能找到竞争优势的切入点,所以台湾若要在生质材料市场占有一席之地,从已有良好基础的中下游端,延伸至上游供应端,是一定要走的方向。

最后来看要在哪里建立供应端的产业呢?这部分我们就要有全球布局的视野,因为生质材料的生产成本,有很大的比例是取决于生质原料的取得成本,所以像南亚、东南亚这些生质原料丰沛、低廉的地区,就是很好的发展地点,而地狭人稠的台湾相对上就没有这种优势。因此未来若能在这些料源丰富地区,发展上游端产业,将所生产的基础材料运送到台湾,给中下端的产业生产生质塑胶产品,就是一个可行且很有机会的发展模式。

这不是跟我们的石化业很像吗?从国外买石油当原料,然后在国内加工生产,啊哈,正是如此。

走笔至此,让我再多说一句,台湾目前生技人才就业市场趋于饱和,传统石油炼製与化工业也面临转型,既然已经有类似专业的人才基底,发展生质材料产业绝对有竞争力。生质材料有明确的供需,技术的发展又是现在进行式,没有像太阳能材料的转换效率有 Shockley- Queisser 极限,只要投入足够的研发能力,搭配产业基础,以及找回我们上一代人刚搬迁到台湾时的雄心壮志,定可引领世界的生质材料产业。

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