為幫助企業應對減碳挑戰，工研院與奇美實業合作開發「煙道氣捕CO2製造固碳PC技術」，將煙囪排放的二氧化碳轉化為固碳聚碳酸酯，再利用於製造車燈罩、充電樁外殼、手機外殼等塑膠製品，可減少石油塑化產業的碳排放，讓循環經濟和永續材料的發展向前邁進，榮獲2024全球百大科技研發獎肯定。
歐盟將在2026年開始對高碳排放的進口產品進行碳邊境調整機制（CBAM），臺灣自2021年呼應《巴黎協定》，宣示2050淨零轉型目標，2024年1月，國內也通過了《氣候變遷因應法》，臺灣企業開始試算排碳量，明年起將開始徵收碳費。隨著全球對氣候變遷議題日益重視，碳關稅和碳交易機制等政策逐漸在國際間興起，為企業帶來前所未有的壓力，各國政府和國際組織紛紛採取措施，設立減碳目標並推動綠色轉型，以應對氣候變遷所帶來的嚴峻挑戰，因此企業也面臨著製程減碳的緊迫壓力，不僅要達到國際對環保的要求，更是為了在全球市場中保持競爭力。
碳關稅實施將使高碳排放產品的出口成本增加，對企業利潤造成直接衝擊，而碳交易機制則為企業提供了一種以市場化方式減碳的途徑，透過交易碳權來達到碳中和的目標，在這場全球減碳的競賽中，企業能否及時轉型並有效減碳，將直接影響在國際市場中的生存與發展。
化煙道氣CO2為固碳PC
工研院材料與化工研究所副組長許希彥表示，為協助企業迎接減碳挑戰，推動永續材料的發展，世界各國紛紛對「碳捕捉再利用計畫」（Carbon Capture and Utilization；CCU）加以著墨，尤其是碳排量驚人的石油塑化產業，若能捕捉製程中產生的二氧化碳（CO2）並生產出新一代的固碳聚碳酸酯（Polycarbonate；PC）產品，讓全球循環永續之路更進一步。工研院與奇美實業合作開發出突破性的碳捕捉技術，把煙囪煙道氣中的二氧化碳捕捉下來，把企業最傷腦筋的廢氣變成固碳PC，酯粒再利用可製成車燈照、充電樁外殼、手機外殼等塑膠製品，將提供企業製程與最終產品的減碳新解方。
這項化腐朽為神奇的技術，關鍵在於工研院開發的觸媒，可將煙道氣中的CO2再利用，將CO2酯化合成出中間體「碳酸烷基酯」，碳酸烷基酯會轉化為碳酸二苯酯（Diphenyl Carbonate；DPC）並與雙酚A轉酯化、熔融聚合成為固碳PC。傳統的PC工業以雙酚A為原料，再添加光氣、氫氧化鈉和二氯甲烷等反應劑，不僅會產生有毒物質，製程中每公斤PC會產生10公斤以上的CO2，要做到減碳淨零十分困難，因此急需低碳排的PC製程，以因應世界趨勢。
新技術將製程步驟由4個反應步驟簡化為3個反應步驟，解決副產物甲醇與DMC共沸所導致的耗能，就能降低製程的碳排放量，預估每公斤PC可比傳統石化光氣製程降低至少4.23公斤碳排放，與現有低碳型的CO2原料製程技術相比，每公斤PC產物更減少了1.19公斤排放量，加上製程中所使用的醇類和催化劑皆可循環使用，確實做到綠色永續。
雙金屬元素型觸媒提升CO2轉化效率
許希彥指出，中間體碳酸烷基酯的合成階段之所以能簡化步驟，關鍵就在於工研院開發新型有機金屬觸媒材料，「過程困難重重，因為放眼化工學界及產業界，相關研究不多，加上製程中產生的水，大部分的觸媒都會毒化」，研究團隊不斷尋找可用的新觸媒合成，憑藉著研發團隊多年來建立的觸媒發展技術及經驗，針對副產物「水」所造成的觸媒毒化失活現象，進行不同配位基觸媒結構的開發，此項CO2直接酯化合成關鍵中間體碳酸烷基酯（DRC）的技術，未來也可應用於製備低碳PU系列產品技術。「團隊發現，若將原先有機金屬觸媒結合新的元素結構，完成雙金屬元素型的有機金屬結構，能減少副產物「水」造成的毒化現象，可逐步提升批次產率，終於成功突破觸媒合成技術，使CO2直接酯化技術得以落實，實際應用於碳酸烷基酯測試驗證後，確實有出色的固碳成果。」
固碳循環是傳統石化業實現淨零轉型的重要策略解方，「煙道氣捕CO2製造固碳PC技術」的碳排放量，與現有的CO2原料製程技術相比，大幅降低17%，預計每年可望減碳17.85萬噸，對推動傳統產業的淨零轉型有極大助益，讓石化相關產業在全球的淨零減碳競賽日益緊迫的國際環保政策中，依舊能保持競爭力。
放眼國際市場對低碳產品需求的增加，煙道氣捕CO2製造固碳PC技術亦能協助臺灣相關產業進軍低碳市場的機會，讓低碳產品打入重要的國際品牌，成為不可或缺的供應鏈之一。工研院這項技術協助奇美實業將成為全球首家生產固碳PC的企業，更有望引領產業潮流，推動下游應用廠商採用固碳PC，一同打造綠色永續製程，以滿足低碳PC市場的需求。
（本文由工業技術與資訊授權轉載）
