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產業減碳技術
根據環境部《2023年中華民國國家溫室氣體排放清冊報告》統計資料顯示,2021年我國溫室氣體總排放量為2,97億公噸二氧化碳當量(CO2e, Carbon Dioxide Equivalent),其中CO2占95.3%,氧化亞氮占1.8%、含氟氣體占1.4%、甲烷占1.5%。各部門中,「能源部門」排放了2.69億公噸二氧化碳當量,占總排放量的90.5%,「工業製程及產品使用部門」排放了2,215.6萬公噸,占總排放量的7.5%,「其它部門」(農業、廢棄物)排放了591.0萬公噸,占總排放量的2.0%。工業製程及產品使用部門的溫室氣體排放量中,非金屬礦業(如:水泥)占30.52%、化學工業占13.27%、金屬工業占32.28%、電子工業占19.26%、其他產業為4.67%。由上可知「能源部門」與「工業製程及產品使用部門」為我國CO2溫室氣體的最主要排放部門,能源部門中的「能源產生工廠」、「製造業與營造產業所需的能源產出鍋爐」及「運輸產業的引擎與內燃機」為主要的排放源。
因此,協助能源產生工廠與製造業鍋爐減少CO2排放至大氣中的「二氧化碳捕捉、封存、再利用技術」(Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS),與降低工業製程中排放溫室氣體的「製程最適化技術」,為協助降低我國能源與製造產業CO2排放的重要技術項目。
同時為因應國際供應鏈在減碳目標達成上對材料供應的低碳要求,經回收再利用減少廢棄物焚化處理的「低碳材料生產技術」,亦為我國置身國際供應體系的眾多廠商維繫競爭力的重要技術。
技術研發措施
經濟部透過「石化產業鏈淨零碳排創新材料及製程技術」、「鋼鐵產業低碳排反應與製程技術開發」、「永續性紡織品產業鏈減碳技術開發」、「半導體產業低碳製造技術」、「半導體低碳製程與創新電子材料低碳設計技術」、「輕量化運算半導體節能晶片設計技術」、「綠色電子感知與高密度基板低碳製程技術」、「低碳電子結構減化模組材料與製程技術」、「釹/鏑商稀土原料自主化關鍵技術與應用開發」等九項計畫積極研發石化、鋼鐵、紡織、半導體、電子等產業之製程與材料減碳技術,期能達到降低我國高排碳產業之製程排碳,供應我國廠商所需低碳材料之目標。
脫離化石燃料為全球邁向淨零排放(Net Zero Emission)的必要途徑,石化產業使用石油為原料,因此透過塑膠循環取代石油為推動產業符合2050淨零排放目標之重要策略。科技專案開發廢塑膠轉化為輕油技術,將塑膠裂解油經過除雜及觸媒反應將其轉化為可進入石化製程的合格進料,降低整體產業的碳足跡並提升石化業競爭力,建立永續循環產業鏈。
鋼鐵產業為國內工業部門第二大碳排來源,僅次於石化產業,且產業中超過九成的碳排放來自上游的鋼鐵冶煉8,因此,降低鋼鐵冶煉的碳排放,為減少鋼鐵產業乃至整個國家碳排放的重要一環。科技專案因應鋼鐵產業減碳需求,開發氫基直接還原鐵與高純電析鐵技術,期望透過此兩種低碳排鋼鐵材料的掌握,由源頭著手以降低國內鋼鐵產業的碳排,協助國內鋼鐵產業永續經營以及強化國際低碳排訴求下的產業競爭力。
回收聚酯(polyester, PET)資源化技術以聚酯氧化分離回收技術與深層脫色技術,將回收的聚酯/棉花混紡織物(Blended Fabrics)分離出棉花和聚酯,再以脫色技術去除聚酯的顏色,得到可以重新製成聚酯紗線的原料,讓聚酯紡織品在我國得以循環再利用,從而提升了我國在國際永續循環紡織品產業中的地位。
國發會公布2050淨零排放路徑規劃及其里程碑,國內各大產業紛紛投入節能技術與設備開發,半導體產業為電子業最大碳排來源,故半導體產業對於低碳與低氟技術需求大幅增加。科技專案透過高效節能模組提升現有設備製程效能、並投入創新節能設備及智慧化廠務技術,才能滲透到半導體產業鏈上中下游廠商中,以達成淨零排放目標。
傳統的半導體廠純水製程多以離子交換樹脂(2B3T)串接逆滲透(Reverse Osmosis, RO)單元為脫鹽製程,須耗費較多藥品清洗,導致高操作成本與綜合廢水導電度過高等問題。以低耗能電脫除技術進行前處理,可降低後段樹脂造水負荷及減少再生酸鹼用量,具備低耗能、低碳排的優勢,能夠提供高用水產業低成本且穩定的水源,解決各大廠用水需求問題,並創造後續低碳時代水務系統新價值。
隨著5G、AI、高效能運算(High-Performance Computing, HPC)、物聯網等技術蓬勃發展,及2020年COVID-19疫情爆發以來,大幅增加巨量資料雲端儲存與運算需求,在全球伺服器出貨量快速持續增長下,造成伺服器耗電量增加,對環境的碳排放帶來了重大挑戰,如何有效降低能源損耗和碳排放量成為當前最炙手可熱之議題之一。鑑於此,發展半導體節電關鍵技術成為當前的重要任務,以資料為導向之輕量化伺服器運算節能晶片設計因應而生。
近年AI技術快速發展,不僅帶動伺服器和相關硬體市場的增長,同時也對印刷電路板(Printed Circuit Board, PCB)市場提出新挑戰和機遇。高密度構裝基板需具備高速運算、高傳輸,同時也須確保訊號在高速傳輸中的準確與穩定性,故高密度構裝基板未來朝向「線路/孔徑微縮」及「基板面積放大」發展。目前國際品牌客戶推動產品碳中和,同時也帶來減碳壓力,我國擁有全球最大PCB產業鏈,透過產官學研共同合作達成低碳轉型,開發綠色電子感知與高密度基板低碳製程技術,以建構節能與感控回饋、架構與製程簡化關鍵技術,鞏固PCB產業領先地位。
全球氣候危機日益嚴峻,實現淨零排放是139個國家宣示落實的長遠目標。我國以出口為導向,推估2026~2028年起,歐盟《碳邊境調整機制》(Carbon Border Adjustment Mechanism, CBAM)跟美國碳關稅《清潔競爭法案》(Clean Competition Act, CCA)將對國內電子產業造成嚴重衝擊。本科技專案率先投入低碳電子結構簡化模組材料與製程相關技術開發,預計可帶動國內面板、背光、材料、模組整機等廠商優先導入驗證並確立減碳效益,加速低碳顯示面板模組技術自主化。
稀土材料主要應用於磁石與觸媒,在電動車(Electric Vehicle, EV)、氫能等觸媒轉化應用上無可取代,目前我國多仰賴國外半成品加工後製,對配方與組成設計之自主性低,為配合政府綠能環保、節能減碳等產業自主化推動,應加速車載、風力發電、IE4馬達與高效觸媒等重要動力元件與關鍵組成配方之開發,藉以成為綠能產業發展之重要支撐力量。科技專案積極投入「稀土永磁製程研發」及「關鍵稀土觸媒」技術開發,將可大幅降低國內稀土關鍵零組件與化學品過度依賴國外進口之隱藏性危機,建構國內稀土元件由功能設計至產業應用自主之韌性產業鏈。