一、前言
在全球資源日益稀缺與環境壓力不斷升高的雙重挑戰下，以資源再生與價值循環為核心的「循環經濟」成為全球產業的趨勢。以下摘錄Frost & Sullivan的循環經濟創新技術案例，包含兩大創新路徑：「廢棄物高值化」與「製程優化提升循環效益」，前者聚焦於呈現廢棄物轉化高附加價值商品的能力，後者則強化現有的轉化製程路徑以提升既有循環模式的經濟可行性與環境效益。

二、廢棄物高值化的創新案例
(一) 城市固體廢棄物轉化為永續燃料
開發單位/廠商：加拿大 Enerkem
為解決日益嚴重的廢棄物管理問題以及全球對化石燃料的依賴，加拿大的Enerkem公司採用創新的熱化學氣化製程技術，在800°C至1000°C的超高溫下，將不可回收的城市固體廢棄物高效轉化為合成氣（Syngas），再透過催化劑將合成氣轉化為乙醇、甲醇等可再生燃料與化學品，進而減少垃圾掩埋空間並降低溫室氣體排放。其系統具備高度的原料靈活性與模組化擴展能力，相較於傳統化石燃料能將碳排放量大幅降低達80%，且能生產多元化的高價值化學品（如丙醇），已成功將36萬噸廢棄物轉化為2.85億公升的生物燃^[1] ，有助於交通運輸與化學製造等產業脫碳，是一種具發展潛力的永續替代燃料方案。然而，其氣化過程需要極為精確的高溫控制，且需要穩定、大量的廢棄物供給才能維持工廠的經濟效益。

(二) 從食品副產物中加速永續蛋白質生產
開發單位/廠商：西班牙 Moa FoodTech
為解決食品加工業產生大量副產品廢棄物與傳統蛋白質生產效率低下、耗費資源的問題，西班牙新創公司 MOA Foodtech開發一個整合生物技術與AI技術的精準發酵平台，名為Albatros，可將低價值副產物升級轉化為高價值的永續營養蛋白質成分，以減輕環境負擔。該平台可識別約200種農業食品副產物，並在10分鐘內快速分析微生物DNA與預測其代謝需求，為不同廢棄物精準匹配最適合的微生物菌株與發酵途徑。其優勢在於打破了傳統發酵製程依賴耗時的試誤法，透過AI將研發週期縮短為傳統方式的五分之一，並降低高達70%的成本 ^[2]，進而提升了生物製造的開發效率與規模化潛力。然而，該技術目前仍面臨一些挑戰與待解決的問題，包括AI預測模型需要持續輸入數據並進行驗證以維持準確性；大規模農業食品廢料原料供應鏈的穩定性；新型食品原料面臨嚴格的安全法規審核門檻；以及在多樣化工業發酵系統中保持規模化生產穩定性等。

(三) 以生物浸出冶金提高低品位礦石的資源利用率
開發單位/廠商：英國Anglo American
傳統採礦業面臨現有礦藏枯竭而需求卻不斷增長的困境，傳統冶金製程需消耗大量的水、能源和溫室氣體排放。英國礦產公司Anglo American開發創新的生物浸出（Bioleaching）冶金技術，名為SandLix™，可透過具經濟效益的方式從低品位礦石提取有價金屬。該技術利用如嗜酸氧化亞鐵硫桿菌（Acidithiobacillus ferrooxidans） 等特定微生物，並透過創新的堆浸（Heap Leaching）製程，從低品位礦石中進行永續的金屬提取，提高資源利用率。該技術已可從低品位礦石回收高達90%的銅（年產量超過20萬噸）、85%的鈾，以及提升黃金回收率10%至15%；且較傳統冶煉製程降低20%至30%的營運成本與50%的能源消耗，更大幅減少高達95%的二氧化硫排放及40%的用水量，有效降低採礦活動的環境足跡。然而，目前生物浸出製程處理速度仍較傳統方法緩慢，且微生物對溫度與pH值等環境條件極為敏感，英國Anglo American已進一步開發貨櫃式堆浸反應器（Containerised Heap Leach Reactor, CHLR）^[3] ，以擴大驗證規模。

三、優化轉化製程的創新案例
(一) 精準控制以提高堆肥效率
開發單位/廠商：美國 GORE
為解決有機廢棄物處理過程中易產生惡臭與揮發性有機化合物（VOCs）的排放，美國GORE公司開發GORE® Cover先進堆肥系統，採用由膨體聚四氟乙烯（expanded polytetrafluoroethylene, ePTFE）製成的半透膜覆蓋於有機廢棄物推上，並精準控制堆肥過程中的通風、溫度與優化水分管理^[4] 。該系統可捕捉高達99%的揮發性有機物與粉塵，並減少97%的異味，將傳統堆肥週期大幅縮短至4到8週即可完成，不僅可增加堆肥產量，並減少佔地面積、能耗及人工作業。此外，系統具可擴展性，無需建置昂貴的生物過濾器和空氣處理系統，能有效降低營運及能源成本，且符合嚴格的全球環保標準。對於年處理量在2000至20萬噸之間的設施而言，該系統經濟效益高且可擴展，較傳統方法可節省約30%的成本。然而，該技術面臨的主要挑戰在於其系統（包括薄膜、曝氣設備、感測器）的初始投資成本高於傳統的開放式堆肥。此外，薄膜材料雖然耐用，但仍有其使用壽命，在長期運營中需要考慮更換成本。未來該公司將進一步結合物聯網（IoT）與人工智慧（AI）來提升薄膜技術以達到更佳的監控效果，並透過與厭氧消化技術的整合擴展應用範圍，同時致力透過使用再生能源與生產生物炭降低整體碳足跡。

(二) 新型反應系統設計縮短轉化時間
開發單位/廠商：挪威 Antec Biogas
未經妥善管理的農業、食品加工和畜牧業有機廢棄物，通常會產生大量溫室氣體排放。然而，傳統厭氧消化技術（Anaerobic Digestion Technology）在處理有機廢物時效率低下，限制其經濟效益與應用規模。為此，挪威Antec Biogas公司開發高效的生物膜柱塞流式反應系統（Biofilm Plug-Flow Digesters），提高產氣量。不同的有機廢棄物透過研磨、混合並加熱至最佳反應溫度後進入反應系統，反應系統內覆蓋大面積的生物膜，加速微生物分解有機廢棄物並轉化為生物甲烷、生物氣體和生物肥料^[5] 。塞流式的設計避免廢棄物處理不均的問題，使Antec Biogas反應系統的轉化週期較傳統厭氧消化技術短（從21到60天縮短至7天），提高3至5倍的沼氣生產速度，大幅提升氣體產量並減少處理時間。然而，該系統仍面臨在寒冷氣候下的溫度控制挑戰，如額外增加保溫或加熱措施提升操作的複雜度，以及大規模整合的基礎設施規劃。

(三)以生物電化學提高生物甲烷產量
開發單位/廠商：奧地利 Vertus Energy
傳統的厭氧消化（Anaerobic Digestion）系統普遍面臨效率低下的問題，這不僅限制了廢棄物轉化為生物氣體的速度，也導致有機廢棄物資源無法被充分利用。奧地利新創公司Vertus Energy開發生物電化學增強系統，名為「BRIO」^[6] ，透過在現有厭氧消化系統內安裝電極模組，利用低電壓刺激原生微生物聚落的電子傳遞，藉此加速有機物分解。該技術能將有機廢棄物的處理速度提升高達 3 倍，在不需增加額外基礎設施的情況下於相同體積的消化槽內大幅增加廠房的處理量，並能從同等數量的原料中增加高達60%的生物氣體（生物甲烷）產出，顯著提升了整體能源回收率與設施的營運效率。然而，最佳的電刺激參數（如電壓、頻率）可能因不同的廢棄物類型與微生物聚落而異，可能會增加營運的複雜度與維護需求，未來該公司計畫於2028年前，針對廢水處理廠以及工業生物氣體設施進一步擴大規模驗證系統的可靠性。

[1] Enerkem 官網。https://enerkem.com/solution/technology

[2] Moa FoodTech 官網。https://www.moafoodtech.com/

[3] Anglo American官網。https://www.angloamerican.com/our-stories/futuresmart-mining/sandlixtm-reaches-major-milestone-on-the-path-towards-enabling-more-sustainable-copper-production

[4] GORE 官網。https://www.gore.com/products/organic-cover-composting-resource-recovery-bio-drying

[5] Antec Biogas 官網。https://antecbiogas.com/en/

[6] Vertus Energy 官網。https://www.vertusenergy.com/about