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【太陽能板回收能滿足循環經濟嗎？】
#矽的回收是關鍵 ＃現有技術的回收經濟效益不高
太陽能光電模組（PV）的生命週期約為20-30年，出乎意料的是，目前全球尚無針對壽命結束的PV元件設計完整的規劃，到了2030年，報廢的PV模組總量估計將達8百萬噸；到2050年數字可能會翻十倍（8千萬噸），屆時將佔全球電子廢棄物的一成。其中，佔PV總重八成的鋁材和玻璃易於回收，問題在剩餘二成金屬材料的回收難度很高，加上矽材的回收純度不夠，無法建立有效的循環經濟模式。

鑒於PV垃圾的指數成長危機，美國國家再生能源實驗室進行了一次全球規模的評估，試圖找出回收PV原件的最佳方案，並將研究成果以《滿足循環經濟之矽光電模組回收模式的研發重點》為題，發表在NATURE的副刊《NATURE ENERGY》上，以下是報告的論點摘要。

🔍️報告全文：https://reurl.cc/MvqvWv

▋降級回收無誘因
光電板通常在使用20-30年後，仍可維持70%到80%的效能，雖然不差，但已不符大型電力系統的標準，理論上可以對舊元件進行翻新再繼續使用，或轉換到效率需求較低的用途， 即降級回收（downcycling）。可是如同其他電子工業的回收困境，由於建置新的光電板很便宜，翻修與測試退役元件的成本超過了生產新模組的成本，因此PV的降級回收缺乏經濟誘因。

▋現有PV模組的回收概況
既然光電板的二次使用難以建立循環模式，下一個選擇就是回收。在政府推動下，回收業務在歐洲和日本等地早已建立，WEEE是歐盟關於廢棄電子設備的回收法令，在2012年就增設PV回收的類目；美國較為落後，聯邦政府目前尚無光電板回收的規範或獎勵，州政府中也只有華盛頓州要求業者需負PV廢棄物的收集與回收之責；其他國家如澳洲、南韓與印度，近年也開始制定法律。強制回收以外，也有一些業者的自發性回收，如美國太陽能工業協會（SEIA）自2016年起，已減少3600公噸的太陽能相關廢棄物進入掩埋場。

但今天全世界的PV回收系統由於缺乏整合與優化，#經濟效益與高純度材料的回收率都很低，即使在有法律強制PV處理的歐盟，專門回收的設施也很少，回收效率的公開資訊又難以取得。根據論文，歐盟和其他國家的標準做法，是透過現有的玻璃與金屬回收產線，以物理方式分離出玻璃、鋁製框架、外部銅線等所謂的散裝材料（bulk material），靠這些材料滿足WEEE規定的75%回收率的要求。但散裝材料的經濟價值不高，具最大潛在經濟效益的銀、錫、銅、鉛等金屬無法從該流程回收。

▋金屬回收的困境
細部來看，回收光電板分三個主要步驟：1⃣以機械方式拆除面板的框架與接線盒。2⃣藉熱力學或化學反應分離玻璃和矽晶圓。3⃣透過電化學方法將矽晶圓與特殊金屬（銀、錫、鉛、銅）加以分離及純化。

目前的回收困境在步驟3⃣，特殊金屬雖佔不到PV模組總質量的1%，回收過程卻極為耗能、其廢棄管理也不容易（因其化學毒性），又得支出較大的勞動力，導致回收成本十分昂貴，不過它們的經濟價值很高，且含化學毒性，廢棄物若處置不當，#在所有光電元件中對環境殺傷力最大，因此論文作者認為應該投入研發、將上述步驟的回收過程以「技術經濟分析（TEA）」以及「生命週期評估（LCA）」等前瞻性工具加以優化，盡可能使高比率的金屬能被回收。

▋矽材回收的困境
除了高價值金屬，步驟3⃣中的矽也是問題的核心：矽元素是PV模組中成本最高的物質，質量占比也僅次於散裝材料（玻璃和鋁框架），檢視太陽能板的整體耗能、碳足跡與製造成本，矽的生產過程都佔了一半的比重，#因此矽材回收在經濟與環境面上都是達成循環經濟的關鍵，能回收更多高純度的矽，使之回流PV元件的製造，就能減少原料的開採、碳足跡，並降低成本。

問題是：目前的技術無法輕易分離出高純度的矽，只能得到純度98%的冶金級矽（Metallurgical Grade），不適合重新用於電子產品、半導體工業或新的太陽能電板。學者認為，回收並純化出可重新投入PV元件等級的高純度矽材，在技術上辦得到，但不符經濟效益，因為市場上原始矽晶（virgin silicon）充裕，加上現有回收設備的能耐有限，使回收出來的矽材在短期內恐怕只能應用於某些金屬合金（metal alloys）的製造。不過，考量矽材在PV產業中的關鍵角色，作者把矽的純化列為未來的研發重心，#從使用過的PV晶圓中提煉高純度的回收矽來建立太陽能產業的循環經濟，建議投資大量R&D，但報告中也承認此過程涉及的複雜度很高。

▋避開「完整」矽晶圓的回收
另外，儘管在實驗室裡能達到整塊矽晶圓（intact silicon wafer）的回收與再利用，但在現實中要達到大規模的高純度水平，仍存在許多障礙：整塊矽晶圓電池經常破裂，加上今天的矽晶圓電池越做越薄，九零年代以前規格是400μm，今天的厚度降到只有180μm，晶圓愈薄、破裂的風險愈高，因此矽工業對整塊回收的矽晶圓不感興趣，論文作者建議不要在該領域太過著墨。#根據業界的製程趨勢調整PV回收的研發走向，是報告提供的一項建議。

▋永續的初始設計
PV模組難以回收的另一個原因，來自工程師將產品設計的重心擺在效率和耐用上，付出的代價就是不利於拆卸與回收。為了提高市場競爭力，PV系統過去的設計宗旨都在追求最低的「發電均化成本（LCOE）」，只看生產電力的成本，但現在許多工業開始拋棄線性思維，考慮產品從源頭到終點的完整生命週期、其對環境的影響，及易於回收的程度。報告建議廠商該嘗試達到「搖籃到搖籃認證（C2C certification™）」或NSF/ANSI 457（光電元件的永續領導標準）等門檻，使消費者在選購PV模組時可以辨識產品的可回收級別。歐洲生態設計指令（European ecodesign directive）是EU制定的另一種強制業者走向循環設計的法規。

透過研究發現，若從太陽能的回收現況看來，再生能源雖然被稱為綠色能源，但其優勢來自於發電時的低碳排，「綠色」與永續性（sustainability）、可回收性（recyclability）以及循環經濟（circular economy）等概念 #不能畫上等號，要建立能源產業的循環與永續，綠能仍有一段長路要走。

順便推薦最近一本書《稀有金屬戰爭》，可以拿藝fun券去買。

▋參考資料：
https://reurl.cc/KkV01n
https://reurl.cc/V6yM6N

2011 VS 2020 瓶中樹發表近10年了，今天再次與偶像見面交流💚下一個10年循環經濟展，歐萊德再次發表C2C概念產品。

「C2C搖籃到搖籃一書」
作者 布朗嘉教授Michael Braungart

自工業革命以來，人類以追求經濟成長為首要目標，產品設計及製造皆以「搖籃到墳墓」(Cradle to Grave) 的思維來進行，自然資源一旦經開採就注定了單向的「搖籃到墳墓」之路：加工、製造、使用、拋棄、污染。為了彌補資源的耗竭，過去喊出：3R(Reduce、Reuse、Recycle)的口號，但沒有從源頭設計改變起，有毒物質依然排放；且現有節能及回收的策略，只能使產品的生命週期延長或降級使用，減少能資源消耗，但能資源終究走向墳墓的結局。

布朗嘉教授和麥唐諾建築師（Michael Braungart 與 William Mcdonough）推廣搖籃到搖籃（Cradle to Cradle）概念，向大自然學習，所有東西皆為養份，皆可回歸自然。利用「養分管理」觀念出發，從產品設計階段就仔細構想產品結局，讓物質得以不斷循環。搖籃到搖籃可分成兩種循環系統：生物循環及工業循環。生物循環之產品由生物可分解的原料製成，最後回到生物循環提供養分；工業循環之產品材料則持續回到工業循環，將可再利用的材質同等級或升級回收，再製成新的產品。

搖籃到搖籃評估現有產品及製程，以無毒原料及潔淨能源、節水的製程取代對環境有害、耗能、耗水的原料及製程，並妥善規劃回收管道，使產品供應鏈、產品本身及回收再利用方式皆對環境友善。在追求生態效益的前提下，搖籃到搖籃設計理念遵循以下三大原則，以實現生物循環和工業循環。

「消除廢棄物的觀念」
就像在自然界一般，萬物都是養分，沒有廢棄物的觀念，透過搖籃到搖籃設計可使材料與產品在生產、使用以及循環過程中，對人類健康和環境安全有益，最後安全進入生物或工業循環這兩個循環系統，還原具有高等品質的材料和產品。

「使用再生能源與碳管理」
再生能源是永不耗盡的。太陽能與太陽能衍生出來的能源，包括風能、水力能、潮汐及生質能。搖籃到搖籃設計理念主張，與其消極地節能-減少火力、核能等傳統發電的用電量，不如積極開發、鼓勵再生能源的使用。

「創造多樣性」
搖籃到搖籃設計理念提倡自然生態、文化、個別需求以及問題解決方案等多樣性特質。搖籃到搖籃認為，真正能解決問題的方式並非追求效率以減少破壞，而是追求生態效益 (Eco-effectiveness)，更積極的將人類活動對於環境、社會與經濟的效益極大化。

Netherlands Online News荷蘭在缐新聞0807-18

* 【為了對抗全球暖化，荷蘭決定從增加森林🌳「抵抗力」方案】荷蘭，成千上萬棵樹木沒能在2018年的乾旱中挺過。這讓專家們頗為憂心，因為全球氣候變化意味著未來可能會出現更多更長的乾旱期，而樹木對於應對氣候變化來說至關重要。

瓦格寧根大學的Bas Lerink解釋：「樹木可以忍受少數乾燥的夏天，這並不一定致命，但量變會引起質變，幾年連續乾燥的夏天就可能給樹木帶來極大的損害。」

去年荷蘭經歷了乾燥的夏季，今年荷蘭的七月是三個世紀以來最熱的夏季，8/7日荷蘭阿姆斯特丹氣溫高達攝氏40度。對Beekbergen森林中的25棵樹來說，長期炎熱的打擊是災難性的。

瓦格寧根大學針對這個現象進行研究，他們測量樹木生長速度，發現一棵樹平均一年應該長15毫米，但在去年，這一個數字只有2毫米。也就是說，乾旱期間的樹木生長速度比正常情況要慢得多。Lerink教授介紹，「如果一棵樹停止了生長，它就會死亡。」

樹木的生長，能夠吸納空氣中的二氧化碳，而這是導致全球變暖的主要因素。因此，樹木的增長成為科學家重要課題。 目前，荷蘭在Beekbergen森林中開始進行一項實驗，他們種植了不同種類的樹，希望讓這片森林在面對類似災難時，能變得更有抵抗力。

* 【你見過圓形的橋梁嗎？繞圈的小艇，為阿姆斯特丹搞定了一個大挑戰！】為解決阿姆斯特丹棘手航道上的運輸問題，美國麻省理工 學院Senseable City Lab 的 Carlo Ratti 團隊與阿姆斯特丹高級大都市解決研究所（AMS研究所）合作，設計了一種「移動」的橋梁——這是世界上第一個以自動艇製成的動態「橋梁」。

這些由電腦人工智慧控制的小艇會自動檢測通過的船隻，如果有船通過，小艇就會停下，船走了它們再繼續轉圈。這條河流隔開了阿姆斯特丹市中心和阿姆斯特丹海洋公園，兩側皆不適合建造永久性的橋樑基礎設施，因為常常有大型的船隻通過。但是如果沒有跨越運河的橋梁，市民要渡過 60 米寬的河道就必須走很長的距離，從一側到另一側步行近一公里需要10多分鐘。

這個圓形人工智慧的橋樑名為 Roundaround ，新穎「橋梁」可將時間縮短至不到2分鐘，為市民提供了一種低成本、動態的解決方案，也體現了科學、技術和設計的交叉如何為城市挑戰帶來創造性的解決思路。

* 【「你的身體含鹽量過高，該少喝些酒了！」——來自荷蘭「智能馬桶」的提醒】在荷蘭，IMEC Nederland的人工智慧工程師開發一款「智能馬桶」，藏在裡面的傳感器可以用於測量使用者的心率和血壓，同時分析尿液的溫度和鹽含量。「如果鹽含量太高，我們可以建議他們喝更多水，少碰酒精。」研究人員Bax這樣解釋。

Festival of Brasserie 2050餐廳已經開始使用這款馬桶。最近，參加Lowlands音樂節的人們擁有了一個體驗的機會——讓馬桶告訴你是否需要多吃些纖維或少喝些葡萄酒。

公共數據將被匿名收集並用於改善智慧馬桶的功能。Bax說，儘管它可以在醫療領域發揮作用，但目前還沒有計劃進行商業開發。

贊助商稱，在未來，智慧馬桶可以為我們提供更個性化的建議，告訴我們實際需要補充或少吃的食物，這樣可能會減少食物浪費和對環境的負面影響。

* 【荷蘭一家公司10年都在鑽研「綠色」牛仔褲👖，希望引領整個行業】G-Star RAW是荷蘭的服飾品牌，1989年在阿姆斯特丹成立，目前已經在全球58個國家擁有5400多個銷售點。作為行業內的「大佬」， G-Star的驕傲是他們希望創造的「可持續型牛仔褲」。

牛仔褲是污染最嚴重的行業之一， G-Star從2006年就開始試圖為牛仔褲打翻身仗，他們制定了第一個供應商行為準則，對與其合作的每個工廠都有環境標準要求。2010年的「RAW Sustainable」系列的誕生標誌著G-Star公司可持續商業產品之旅真正的開始，這個系列的牛仔褲由回收和有機材料製成，之後G-Star公司還做了許多的努力，比如禁止使用動物皮毛、開發了由植物廢棄物製成的可持續染料，還承諾要在2020年實現危險化學品零排放。

G-Star不滿足於此，他們還在努力突破自己的極限，要為更多的材料獲得「從搖籃到搖籃（C2C）」的金質認證，這樣就可以確保生產中使用的每個元素都是環保的！在過去10年里，可持續發展、保護地球就是G-Star的核心理念，不僅助力他們成為世界上最大的牛仔品牌之一，還為整個行業引領了可持續的「綠色」潮流。

* 【荷蘭公司「快速」生長？又創造了一項新紀錄！】根據荷蘭中央統計局8/7發佈的新數據，去年荷蘭有超過1萬家快速成長型的公司，這一個數據在2017年只有8500家，又破了荷蘭的新紀錄！

什麼才能叫快速成長型的公司？快速成長型公司是指一家公司在連續3年內，每年至少增加10%的員工人數，且在增長期開始時，保證至少有10名員工。2014年以來，荷蘭快速成長型的公司數量穩步增長，2014到2018年間，快速成長型公司的數量從5520家增加到了10200家，增幅達85%。去年，快速成長的公司多數為商業服務和貿易行業，而百分比增幅最大的是是建築、旅館行業，就絕對增長而言，最大的贏家是食品和飲料公司。