循環經濟的減碳作法

企業如何運用循環經濟來減碳?

1) 減少產品、零組件和原生材料的製造

企業從產品設計階段即導入循環設計,並透過維修/再使用、翻新/再製造、處理再生的高價值循環策略,延長產品使用壽命,讓零組件、材料可以循環使用,來減少製造,減少排放。

循環台灣基金會製圖,參考來源:IPCC, IPCC’s Fifth Assessment Report (2014)

2) 增加產品服務效率

企業優先考量以產品服務化作為商業模式,用更少的產品來滿足更多的服務需求,提升產品服務效率。在和市場的溝通上,可以從重新定義使用者需求著手。以冷氣機為例,使用者需要的不是冷氣機,而是冷風。當需求被重新定義,業者就有改變商業模式的機會。

循環台灣基金會製圖,參考來源:IPCC, IPCC’s Fifth Assessment Report (2014)

3) 企業依產業性質可運用工業和生物循環策略,讓資源在產業系統中循環運用

循環策略說明參考《邁向循環台灣》案例手冊。

工業循環優先以產品的原形式延長壽命或再使用,其次思考如何留存重要零件的價值。零組件無法保留時再透過回收系統,處理成再生物料。在產品設計階段,選擇單純的材料組成和模組化設計;再依序透過維修/再使用、翻新再製造和處理再生的程序,以耗用最少能資源為原則繼續被使用;這可以保留住原物料在層層加工過程,使用的水和能資源等資材的價值。同時,減少製造產品所需耗用的原物料,也一併省下原物料開採加工過程所使用的水和能源;而處理再生讓材料能被循環運用,避免焚化產生排放。

減碳數據:

  • 衣服的穿著時間延長一倍,能避免 44%的溫室氣體排放
  • 再製造產品相較於以原物料打造的產品,能省下 80%原物料使用、57%的能耗與排放
  • 使用 1公噸的再生塑膠相較原生塑膠,能降低約 2公噸碳排

生物循環,強調以循環型的農牧業強化資源再生能力,打造出生生不息,零廢棄的生態系統。以回復生態系統健康的模式,運用多元種植和養殖,產出富含養分的生物質,並增加土壤的含碳量和肥力,提升碳匯潛力。再以價值高低為考量,規劃生物質的使用方式,優先加工為高價的化學品、食品、大宗材料,最後才做成燃料,創造最大化的生物經濟價值,取代化石材料的使用。

減碳數據:

  • 東海豐農業循環園區透過改建豬舍和養殖方式,提升 20% 產能、6倍的用水效率;再運用豬糞尿產出沼氣,每年可發 230萬度電力,共減少 1,300 噸碳排

工業部門的循環經濟減碳策略

來自工業部門的排放,特別是製造基礎材料的重工業,一直是各國減碳的重大挑戰。目前減排的討論都側重在如何減少鋼鐵、水泥、化學製品等製程的排放,而太少關注在這些材料的需求應用端。僅靠製程優化的減排空間有限,突破關鍵是從上游材料生產端的製程,延伸到下游應用市場的需求面,來綜合檢視整體產業鏈的減碳策略。

一份歐盟研究就聚焦在高碳排的四大類材料鋼鐵、塑膠、鋁和水泥,以及主要使用這些材料的下游產品建築和運輸,來綜合分析循環經濟作法的減碳效益。歐盟境內的建築物(40%)和汽車(2%)的使用率非常低;共享商業模式能讓這些資產更密集地被運用,更好地善用這些資產所蘊含的能資源。從源頭重新檢視民眾對住、行的需求,減少過於浪費的使用習慣,並以服務化來滿足必要的需求,根本地減少了鋼鐵等高碳排材料的製造。進一步提升產品物質效率來減少製造建築物和汽車的總原料投入,並循環再使用已經被生產出來的材料。

在建築和運輸部門導入循環經濟做法,估計能讓歐盟在2050 年減少 56% 來自重工業的排放量(2.96億噸排放量)。 
循環台灣基金會製圖,參考來源:Material Economics, The Circular Economy - a Powerful Force for Climate Mitigation (2018)

台灣製造部門的排放約為整體排放量的一半,其中近8成來自石化業、電子業、鋼鐵和水泥業的材料和產品製造。這些重工業在規劃減排策略時,能多加善用循環經濟的系統性思維,結合下游的應用產品端,一起討論未來市場需求的變化,以淨零為目標展開上下游供應鏈的合作,擴展大幅減碳的空間。

三大減碳機會為: 

一、材料再循環使用

歐盟經濟體內正累積大量金屬與塑膠,到 2050 年能夠藉由再循環已產出 75% 的鋼鐵、50% 的鋁以及 56% 的塑膠,滿足歐盟對於這些材料的大量需求。材料再循環能減少碳排,且不用像新產品需要太多能源。

然而,目前的產業做法並不是為了促進高回收率而設計,因此需要投入新的原料來取代流失掉的金屬和塑膠,並補強品質的耗損。例如對鋼鐵來說,最重要的是確保做好廢料的分流,才能有高品質的再生鋼並減少帶銅的鋼鐵汙染。至於鋁,關鍵在於少部分的浪費與減少混合不同合金。混合與降級效應對塑膠來說是特別嚴重的問題,會使大部分的回收塑膠幾乎毫無價值。

二、提升產品材料效率

減少產品的總原料投入。一是減少生產中的材料損失,例如每年生產的鋁,有半數未到達最終產品而成為廢料;約有 15% 的建築材料在建造過程中浪費掉。二是利用更先進的材料和建造技巧,如高強度鋼可減少 30% 的原料使用。其他還有像是減少過度規格的機會,例如有較嚴格設計規格的建築物幾乎都過度使用鋼鐵。透過將產品調整至特定用途,可使材料效率進一步提升。

三、新的運輸載具和建築物循環商業模式

重點在於更好地使用汽車和建築物,這兩大領域代表了多數歐洲國家對於鋼鐵、水泥和鋁的需求。目前,這些資產大多數的使用率非常低,共享方式能夠讓這些資產更密集地去運用。共享將帶動汽車產業採用更先進的自動化科技、或更高性能的材料來滿足更多里程數的使用量。共享結合專業管理的營運規劃,能夠讓維護、再利用、再製造與回收等作法都更經濟實惠;這將導致較高的使用率、低碳能源和較少的原料使用。在循環情境中,運輸載具的原料投入預估下降75%,並帶來包括更低的旅行總成本等許多其他好處。


農業部門的循環經濟減碳策略

到 2050 年,全球食物系統的總排放量預計將增加三分之一以上,從 84 億噸增至 114億噸。其中,有 60% 以上都與多種的食物生產有關。腸胃發酵和糞肥管理會導致產生大量甲烷;永久淹水的稻田會形成厭氧發酵的條件釋放大量甲烷;過量耕作會導致土壤喪失碳封存的能力;過量施肥會導致一氧化二氮的釋放。此外,運輸銷售在食物系統的排放中也扮演著重要的角色。食物加工、運輸和冷藏過程會消耗大量的能資源,產生排放。在處理廢棄物時無論是食物的自然分解,還是廢棄物的加工、運輸、儲存和過度生產,都會導致直接或間接的排放。在整個供應鏈中,丟棄的食物總產量的30%,廢棄食物成為了食物系統排放的主要來源。

循環經濟作法可以增加土壤碳封存和減低供應鏈的排放,包含重新設計農食系統避免浪費、增加生物質的全利用和促進自然系統再生、減少食物浪費,增加有機廢棄物的資源化,提升土壤肥力,推動低碳生物經濟的發展。

在全球食物系統中落實循環經濟策略,預估在 2050 年減少 56 億噸二氧化碳當量排放,相當於減少食物系統總排放的49%。

生物循環示意圖。參考《邁向循環台灣》案例手冊。

一、多元種植,促進自然系統再生

再生農業有望將食物系統從溫室氣體的排放來源,變成解決方案。再生農業以改善土壤健康,提高農業生物多樣性和改進當地生態系統的方式來種植糧食。提升土壤中有機物不但可以改善土壤物理結構,培育有益微生物,從而實現系統效益:例如增加碳封存,提升土壤保水性,減少對於合成肥料的依賴。全球農業用地牧場和農田都可以固碳。

農業部門運用再生農業技術,減少翻動土壤、化肥使用。這些措施可以減輕對氣候變化的影響,例如作物根部固碳,通過免耕防止土壤碳流失,減少農用機械、水泵和合成投入等碳密集生產要素的投入。

二、生產優化:避免食物生產過程中的溫室氣體排放

例如運用新興技術,精準農業技術來減少每單位作物產量所需投入的農業生產要素,其中最重要的是可以解決化肥過度使用的問題。其他包含運用甲烷抑制劑,將補充劑混入飼料中,可以減少反芻動物多大 30% 的腸道發酵。改良農業技術,水稻田的季中排水可以讓水稻生產條件從無氧轉為有氧,減少全球水稻帶來的甲烷排放。透過改良畜牧業的禽畜糞處理系統,來顯著減少動物尿液和糞便分解帶來的一氧化二氮和甲烷排放。

三、全利用:避免食物廢棄,延長產品和材料的使用

食物供應商可以在確認商品沒有過期的情況下,善加利用「賣相不佳」的水果和蔬菜,作為食物產品的原料,避免食物浪費。

四、運輸管理:媒合有所需要的社群,減少食物浪費

物流在食物系統的排放中扮演著重要的角色。食物加工、運輸和冷藏過程會消耗大量的能資源,產生排放。同時,農食供應鏈中丟棄的食物約佔了總產量的 30%,這使得廢棄食物成為食物系統排放的主要來源。這可以透過改良食物價值鏈來改善,包含設計預防食物浪費的措施。例如零售商可以將即期食品打折促銷;食物銀行將多餘會被浪費的食物提供給有需要的社群。

五、分類/收集與資源化

城市是世界上最大的食物消費中心,也是這些有機質的主要生產者。每年城市會產生六億噸的有機物,但僅有不到 2% 會返回到生產過程中進行二次使用。將有機廢棄物分流 處理,便可以再運用為工業材料像是紡織原料、包裝和家具材料。混合的有機廢棄物流,則可以通過養分循環的方式作為土壤改良劑,最後通過厭氧消化轉為沼氣能源。


參考資料

  1. Ellen MacArthur Foundation, Completing the Picture: How the Circular Economy Tackles Climate Change (2019)
  2. 《邁向循環台灣》案例手冊

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