科技議題

首頁> 科技議題 - 政策動向> 廢棄物回收再利用、永續肥料與生質能源之國際創新案例
廢棄物回收再利用、永續肥料與生質能源之國際創新案例 Innovations in Waste Valorization, Vertical Farming, Agricultural Robots, Sustainable Fertilizers, and Biofuels
2024/06
Frost & Sillivan
https://member.frost.com/landing/home
一、廢棄物回收再利用- COLLOID ENERGY, SINGAPORE
新加坡每年生產約 26,000 噸的報廢輪胎 (End-of-Life Tires, ELT),政策制定者提出了有效回收 ELT 的嚴格規定,以符合該國的綠色計畫。為此,需要採用永續技術進行輪胎管理,以減少對環境和人類健康的負面影響。新加坡的 Colloid Energy 作為一家輪胎熱解公司,致力於透過創造永續解決方案來解決眾多環境問題,並加速將循環經濟策略納入 ELT 價值鏈。該公司的主要目標是為 ELT 管理創建零廢棄物系統,同時減少對環境的負面影響。

Colloid Energy 的熱解過程使 ELT 在較高溫度下,透過熱化學分解成熱解氣體、熱解油、碳煙和鋼絲等穩定的產物。其中,熱解油具有高熱值,可作為發電燃料。然而,傳統的 ELT 熱解技術會在熱解室中引發大量二次反應,產生戴奧辛和呋喃等有害氣體。此外,傳統的輪胎回收系統會產生低品質的輪胎焦碳,需要額外且成本較高的技術來生產較高品質的碳煙,進而從副產品中創造更多收入。

有鑑於此,Colloid Energy 的技術採用重複利用熱解氣體來維持熱解室內的熱量,進而顯著降低能源消耗並防止有毒氣體的形成。此外,碳煙經過最少的精煉過程,以確保有效再利用。展望未來,Colloid Energy 與政府研究機構 A STAR 合作,全面改善熱解技術,確保熱解過程中產生具高品質的二次原料。同時,他們與 Nanyang Resources Pte Ltd 合作,確保 ELT 的持續供應並精煉副產品以供工業利用。此外,他們還與陸路運輸和廢棄物管理公司合作,以確保穩定供應 ELT 進行回收。

二、永續肥料- FERTICELL, US
農民需要為各種天氣和環境威脅做好準備,例如水災和乾旱。由於美國某些地區面臨高於平均水準的炎熱和乾旱,因此採用節水方法對農場進行廣泛管理變得至關重要。然而,普通肥料會降低土壤的水土保持能力,增加作物的壓力。美國的 Ferticell 成立於 2004 年,其產品線使用植物性原料,這些原料比傳統肥料使用的材料具有更高的生物利用度和生物相容性。Ferticell 透過淡水藻類萃取物,開發了液體植物刺激素與營養素。將淡水藻類的獨特性與細菌、酵素和礦物質結合,透過協同作用以刺激植物生長。其有機肥料採用綜合配方,可提高作物的恢復力和土壤的水土保持能力。

此外,Ferticell 還致力於解決不穩定肥料不斷累積的問題,這些肥料無法轉化為植物可以使用的形式。為此,該公司開發了一種為期 5 年的處方施肥方法,逐漸使植物和土壤擺脫鹽分,接著開始建造生物群落,以便將未使用的肥料轉化為所需的產量。然而,欲採用 Ferticell 產品的農民會期望該公司能夠滿足政府法規並獲得認證。若無法取得相關認證,公司將會面臨採用上的挑戰。

三、永續肥料- HY2GEN, GERMANY
氨是化學肥料生產的主要成分,對整個過程影響甚鉅。傳統氨的生產涉及從天然氣中提取氫氣,而天然氣的排放量佔煉油廠直接二氧化碳排放量的近 50%,導致化學肥料生產產生大量的碳排放。德國 Hy2gen 公司成立於 2017 年,其產品包括綠氫及其衍生物,如可再生甲醇、可再生氨和電子煤油等。該公司利用水電解生產氫氣,將水分解成氫氣和氧氣。若使用再生能源為電解槽供電,整個過程幾乎可實現零排放。接著,將永續生產的氫氣與氮氣結合來生產氨,使用可再生電力在特定溫度下將兩者在反應器中結合。

Hy2gen 計劃拓展到多個地理位置,目標是成為最大的綠色能源提供者。該公司最近宣布,計劃 2028 年第三季在墨西哥建造一座 200 兆瓦的可再生氨工廠,初步規模為每年 18 萬噸。然而,Hy2gen 將面臨其他公司的競爭,因為電解是氫氣產生的常用技術,因此可擴展性將是一個挑戰。

四、永續肥料- SYMBORG, SPAIN
農業面臨著巨大的挑戰:乾旱頻率和嚴重程度不斷增加,導致產量平均下降 15%;過量使用化學肥料增加了土壤鹽分,對土壤肥沃度產生了負面影響;全球暖化導致農作物受到熱壓力,從而導致收成減少。西班牙的 Symborg 成立於 2010 年,生產和供應生物刺激劑和生物肥料。該公司的生物肥料產品以永續和環保的方式提高了多種作物的生產力。Symborg 的生物刺激劑作用於植物的自然生化過程,幫助農民促進作物生長。

Symborg 開發了 Vitasoil 和 MBB 10 土壤再生劑,可建立有效的微生物菌群,並提高土壤肥沃度。這些產品還可以實現貧瘠土壤的生物再生,確保微生物活性的增加和土壤溶液養分循環效率的提升。此外,Symborg 還開發了 BlueN,這是一種利用共生甲基桿菌,讓植物以生物方式固定空氣中氮的技術。BlueN 解決了氮肥施肥和過度施肥的問題,使該技術永續且環保。BlueN 還可提高作物生產力和土壤品質,防止水體污染。目前 Corteva Agriscience 收購了 Symborg,其商業團隊正在協調計劃,將 Corteva Biologicals 整合到 Corteva Marketing 中,以在未來幾年應用至包裝材料上。然而,若綠色肥料產業出現任何更具成本效益的技術,將帶來激烈的競爭。

五、生質能源- CELLANA, US
用於生產動物飼料、油、生質燃料等多種產品的工業原料,傳統上來自原油等天然資源,但其生產過程會產生大量碳排放。美國的 Cellana 公司致力於為多種工業產品生產原料,並注重其生產方法的永續性。該公司開發了 ALDUO 技術,這是一種培養微藻的專有技術,可以從中提取工業原料。Cellana 首先在受控的實驗室環境中培育藻類菌株,然後將其轉移到開放的池塘中,池塘中的二氧化碳、陽光和營養物質幫助藻類進行光合作用和生長。最後,Cellana 收穫微藻來生產如 Omega-3 的油、生物燃料、水產飼料和動物飼料等。微藻不含木質纖維素,而木質纖維素存在於大多數非食品生物質來源中,例如乙醇。木質纖維素會增加生物質到生物燃料轉化過程的複雜性。因此,透過利用藻類,該公司可以避免同樣的情況。截至目前為止,估計光合藻類有超過 10 萬種,只有約 10 種已實現工業化規模養殖,這為未來出現更好和改良的物種留下了巨大的潛力。

Cellana 持續努力將其業務擴展到新的地點,目前正在與泰國的 Thai Union Group (TUG) 進行談判,以其解決方案為 TUG 的養殖場生產蝦飼料。未來該公司亦將尋求類似的合作夥伴關係。然而,雖然目前各行業已大幅改善石油原料的供應鏈和生產方法,但可能很難將其應用於藻類原料。這將是 Cellana 未來發展的一個挑戰。

六、生質能源- THE UNIVERSITY OF CALIFORNIA, RIVERSIDE (THE UNITED STATES)
木質纖維素是植物的重要組成部分,但其難以分解的特性,使得生物煉製產業必須開發更有效的方法,才能利用生物質生產生質燃料,並與石油競爭。美國加州大學河濱分校的研究人員,聯合國家再生能源實驗室和橡樹嶺國家實驗室,在美國能源部的資助下,開發了解決方案來克服木質纖維素的挑戰。他們開發的共溶劑增強木質纖維素分餾(CELF)技術,是一種創新的生物質預處理方法。

該技術的優勢在於:能夠利用密度較大的原料,將生物質轉化為生質燃料,且具有減碳潛力。目前航空燃料的平均成本約為每加侖 5.5 至 6.5 美元,但若使用富含碳的硬木楊樹,CELF 技術可以每加侖 3.15 美元的較低成本,生產永續航空燃料。CELF 在生物質預處理過程中使用四氫呋喃(THF)稀釋酸並加入水,進而提高其效率。THF 來自生物質糖,研究人員發現 CELF 生物精煉製程由於木質纖維素利用率高,因此比傳統製程具有更低的碳足跡。

在美國,生質燃料可以取代高達 30% 的石油用量。研究人員的 CELF 生物精煉技術可能會改變目前市場規則,將高密度生物質融入生物燃料生產中。此外,在美國獲得聯邦信貸後,該流程可能會產生 20% 的回報率。然而,生物燃料產業持續發展中,眾多參與者都在努力獲得優勢,這將導致來自老牌企業和新進企業的重大威脅。

陳志維
英文