一、循環經濟對全球鋼鐵業減碳的影響
鋼鐵產業是全球碳排放(carbon emissions)的主要來源,2022年占全球能源部門碳排放的8%,在工業碳排放中更高達30%。為實現巴黎協定(Paris Agreement)設定的氣候目標,全球鋼鐵產業的碳排放必須在2050年前較2020年排放量減少90%,降低鋼鐵產業的碳排放已成為當務之急。
在此背景下,循環經濟(Circular economy)概念,尤其是以「4R 原則」(4R Principles,包括減少(Reduce)、再利用(Reuse)、再製造(Remanufacture)、回收(Recycle))為核心的策略,被視為實現減碳的重要途徑。將循環經濟設計應用於材料和產品生命週期的各階段,包含針對設計(降低材料使用及提高循環性的設計)、製造(提高產量及製程效率)、使用(增加使用率和壽命、共享和服務導向的消費模式)和產品最終階段(改善材料回收和再循環)。目前,全球主要鋼鐵生產國已開始在不同領域採取循環經濟措施。透過施行這些策略,協助鋼鐵產業從線性生產模式(Linear Economy) 過渡到循環生產模式(Circular Production Model),可有效降低鋼鐵需求並促進較低排碳量的次級鋼材(scondary steel)生產,也就是以廢鋼(scrap steel)再製造成新品。國際能源總署IEA預測,至2050年鋼鐵需求將下降約20%,而廢鋼回收在鋼鐵生產中的占比則可達50%。
本文根據OECD於2024年12月發布的報告「Unlocking Potential in the Global Scrap Steel Market」與「Circular Economy Policies for Steel Decarbonisation」,簡述鋼鐵業推動循環經濟的主要挑戰、全球鋼鐵循環經濟的政策趨勢及人工智慧技術在鋼鐵循環經濟轉型的創新應用。
二、鋼鐵業推動循環經濟的主要挑戰
循環經濟雖是鋼鐵產業減碳的關鍵策略,但在全球推動過程中仍面臨多重挑戰,主要包括治理架構不完善,企業在產品設計階段缺乏對全生命週期的考量。此外,回收鋼材的品質下降、廢鋼的收集與分類基礎設施不足、回收數據缺乏透明度等問題。
(一) 政策與治理架構不完善
多數國家政策仍以回收為主,較缺乏全面的減量與再製策略。此外,不同國家的治理架構與法規不一致,導致鋼材回收與再利用標準缺乏統一規範。再加上,政府對金屬產業的能源補貼與稅收優惠政策,以及尚未執行的碳定價措施,降低回收鋼鐵競爭力。而中國與俄羅斯實施的廢鋼出口限制影響了全球廢鋼供應,導致部分地區的次級鋼原料取得不穩定。。
(二) 廢鋼回收與分類技術挑戰
鋼鐵是回收率最高的金屬之一,其回收和循環再利用的比例接近75%。然而廢鋼市場的也面臨一些挑戰,包含回收鋼材雜質含量降低再製的品質,以及許多國家仍缺乏完善的廢鋼收集與分類基礎設施,且回收數據標準化程度低,影響市場透明度與供應鏈效率。
三、全球鋼鐵循環經濟政策趨勢
各國政府開始意識到循環經濟與廢鋼市場的重要性,尤其是主要生產鋼鐵的國家幾乎都推出相應政策,近期政策如下:
(一)德國:循環經濟政策涵蓋更廣泛的廢棄物管理,並於「德國循環經濟法」(Germany Circular Economy Act)中明確對「廢棄物」進行法律定義。德國循環經濟政策強調數位技術應用於鋼鐵回收,並透過生命週期評估(Life Cycle Assessment, LCA)改善資源利用效率。
(二)印度:專門制定「廢鋼回收政策」(Steel Scrap Recycling Policy, SSRP),以建立完整的廢鋼管理系統,並為廢鋼拆解與加工設施提供標準化指引。此外,該政策明確規範各利害相關者的責任,包括非正式回收產業。此外,印度也推動船舶回收(Ship Recycling)與報廢車輛管理(Vehicle Scrappage)等下游政策,以因應國內廢鋼供應有限且高度依賴進口的挑戰。
(三)韓國:提出石化、鋼鐵、有色金屬、電池、電子、織物、汽車、機械和水泥等九大領域的循環經濟計畫(circular economy (CE) 9 project)1 ,以提高資源利用和回收效率。此外,積極推動人工智慧(AI)技術,強化廢鋼篩選與分類,同時減少國內廢鋼的流失。此外,「資源循環基本法」(Framework Act on Resource Circulation, FARC)則進一步規範資源再利用標準,透過有效利用資源最大限度地減少廢棄物的產生,以及促進對廢棄物的循環利用來減少自然資源和能源的消耗 2。
(五)日本:被公認是最早推行循環經濟的國家之一,日本持續透過技術創新來解決廢鋼回收問題。例如,日本的五年計畫「建立物質循環型社會基本計畫」3 (Fundamental Plan for Establishing a Sound Material-Cycle Society),積極推動循環經濟創新技術,提高廢鋼的回收效率與再利用率。
四、數位技術在鋼鐵循環經濟轉型的創新應用
圖一彙整主要鋼鐵業在數位化應用與循環經濟案例。面臨廢鋼回收再製的新趨勢,數位技術如區塊鏈(Blockchain)、人工智慧(AI)、數位產品護照(Digital Product Passport, DPP)等新興技術的應用,正在加速推動鋼鐵產業邁向更智慧化、更低碳的循環生產模式。
(一)區塊鏈技術(Blockchain)提升供應鏈透明度
傳統鋼鐵供應鏈長期面臨材料來源不透明、廢鋼品質不一、違規進口等問題,這使得回收鋼的利用率受限,影響減碳效果。區塊鏈技術可追蹤鋼材從原料到回收的完整流程,確保回收鋼的來源與品質,並提升供應鏈透明度。例如,德國與美國已開始導入區塊鏈技術,提升廢鋼流通的可追溯性。
(二)人工智慧(AI)優化廢鋼分類以提升煉鋼效率
傳統回收廢鋼的分類仍高度依賴人工檢測與視覺辨識,導致回收材料純度不佳。過多的雜質影響鋼材性能,導致回收鋼只能用於低端應用,而難以用於高性能結構鋼。AI 技術可用於廢鋼分類與品質評估,例如,芬蘭鋼鐵企業已開發智慧廢鋼分級系統(Intelligent Scrap Rating System),利用 X 光分析與機器學習技術提升分類精度,並進一步提升電弧爐(electric arc furnace, EAF)煉鋼的效率。
(三)數位產品護照(Digital Product Passport, DPP)促進全生命週期管理
目前全球鋼材回收體系在追蹤材料來源、成分與回收潛力方面仍有許多挑戰,影響回收鋼材的可用性與再利用率。數位產品護照(DPP)能記錄鋼材從原料到最終產品的完整生命週期資訊,確保產品設計時即考慮循環經濟原則,提升材料循環效率。例如,歐盟已將 DPP 納入 2030 年循環經濟政策框架。
[1] The Korea herald (2023.6.21). S. Korea to push for 'circular economy' of major resources. https://www.koreaherald.com/article/3152068
[2] Korea Law Translation Center (2018.12.31). https://elaw.klri.re.kr/eng_mobile/viewer.do?hseq=51210&type=part&key=39
[3] 日本環境省(Minister of the Environment)。https://www.env.go.jp/en/recycle/smcs/index.html