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綠色產業新知

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資源循環

2014-11

自然資源使用-螢光粉回收稀土元素之技術介紹

符合原則(標籤):1.案例會員國:義大利、中國、日本、埃及、2.技術、3.APO會員需求:提高會員國對GP的認知(awareness building)、4.產業別:製造業、5.三重盈餘:環境,經濟 前言:         亞洲生產力組織(Asian Productivity Organization, APO)為一國際組織,致力於提升產業之綠色生產力(Green Productivity, GP),APO提倡GP之目的乃在於促進組織各會員國能夠改善環境問題,強化生產力提升組職經濟價值,並共同邁向亞洲的永續發展。由於APO許多會員國為開發中國家,經濟發展過程當中,人民生活水準將會有所提升,而照明使用的燈管亦將成為主要的消耗商品,因此如何回收廢棄用燈管中可再利用資源乃目前資源回收項目中相當重要的議題。一般而言,三波長螢光粉乃製造螢光燈管的重要原物料,其中富含相當重要的稀土元素,包含了鑭(La),鈽(Ce),銪(Eu)以及釔(Y)等,考量經濟因素與再利用性,多數的回收技術主要目標為銪跟釔兩大類,故本文主要介紹上述兩項稀土元素的回收技術。 螢光粉回收技術之介紹         針對螢光粉回收稀土元素之技術國際研究大致上分為溶劑萃取與酸萃取法兩大類;酸萃取法主要利用鹽酸、硝酸與硫酸作為浸出劑。經濟面考量下,硫酸可以獲得較高的浸出率,且提高溫度,提升硫酸濃度與浸出器轉速皆有助於稀土的浸出率。而溶劑萃取法具有設備簡單、操作快速,回收率高等優點,但有機溶劑的毒性與價格乃是本技術最大之障礙。 ►酸萃取法 義大利學者透過不同的酸性溶液和氨進行回收釔之測試,結果發現氨水不適合回收釔元素,而硝酸會產生以氮氧化物為主的有毒氣體;硫酸與鹽酸的回收效果較好,但硫酸回收的鈣含量最低,該研究發現硫酸濃度為4N,操作溫度設定在90度C,固液比控制在20% w/v為大量回收之條件。中國之學者亦進行類似之研究,其研究發現pH值控制在8,草酸濃度為6.25g/L,沉澱時間為3小時的操作條件下,稀土浸出率可以達到89.85% ►溶劑萃取法 日本雖以高科技產業聞名於世,但礙於日本並不出產稀土,需仰賴於進口才得以發展其產業,故近年來日本對於稀土萃取的研究如雨後春筍般大量發表。日本學者於2013年採用離子溶劑N, N-dioctyldiglycol armic acid(DODGAA)回收螢光粉中的稀土金屬,將可以有效的回收釔、銪、鑭、鈽等稀土元素。埃及學者則採取另一項溶劑進行萃取。主要流程如下:先以30%之丙酮刷洗燈管中之螢光粉,避免汞蒸發造成二次汙染;之後將收集之粉末先以硫酸萃取獲得硫酸釔與硫酸銪使其轉變成硫酸氰鹽類,再使用Trimethyl-benzyl ammonium chloride選擇性萃取出釔與銪。之後採取N-tributylphosphat回收剩餘之金屬,並利用硝酸獲得硝酸釔與硝酸銪搭配乙醇溶劑將其分離。 結語 由上述之可行技術方法整理如下表所示:   參考文獻: 于寧,2014,「亞洲生產力組織會員國之綠色生產力實施現況與需求評估」,亞洲生產力組織綠色卓越中心(APO COE GP)。 郭建宏,2014,稀土資源回收技術之環境衝擊與碳足跡評估-以螢光粉回收釔、銪為例,碩士論文,國立台北科技大學 De Michelis, I., Ferella, F., Varelli, E. F., & Vegliò, F. (2011). Treatment of exhaust fluorescent lamps to recover yttrium: Experimental and process analyses. Waste management, 31(12), 2559-2568. Wang, X., Mei, G., Zhao, C., & Lei, Y. (2011, May). Recovery of rare earths from spent fluorescent lamps. In Bioinformatics and Biomedical Engineering,(iCBBE) 2011 5th International Conference on (pp. 1-4). IEEE. Yang, F., Kubota, F., Baba, Y., Kamiya, N., & Goto, M. (2013). Selective extraction and recovery of rare earth metals from phosphor powders in waste fluorescent lamps using an ionic liquid system. Journal of hazardous materials, 254, 79-88. Rabah, M. A. (2008). Recyclables recovery of europium and yttrium metals and some salts from spent fluorescent lamps. Waste management, 28(2), 318-325.

2014-11

自然資源使用-資源化利用

符合原則(標籤):1.案例會員國:中華民國(R.O.C.)、2.政策、技術、3.APO會員需求:提高會員國對GP的認知(awareness building),促進GP概念的應用(GP adoption promotion)、發展示範計畫(demonstration project development)、4.產業別:無、5.三重盈餘:環境 前言:        亞洲生產力組織(Asian Productivity Organization, APO)為一國際組織,致力於提升產業之綠色生產力(Green Productivity, GP),APO提倡GP之目的乃在於促進組織各會員國能夠改善環境問題,強化生產力提升組職經濟價值,並共同邁向亞洲的永續發展。隨著經濟發展,中華民國產業重心逐漸從傳統產業移往電子資訊產業,即使如此,政府依舊致力於推動產業服務化,服務業科技化與國際化以及傳產轉型提升附加價值。 綠色up前進商機計畫概述         中華民國傳統產業主要分為民生工業、化學工業與金屬機械工業,但由於產業結構的改變,從1987年傳統產業占了整體製造業83.8%降至2011年的66.9%。政府將技術加值導向共分9項:客戶導向製造、客戶導向研發、客戶導向行銷、製造效能管理、研發效能管理、行銷效能管理,製造資訊化、研發資訊化與行銷資訊化。技術加值效益分析則從四大面向著手,其分別為環境議題、產業、技術科技與成果。經由上述之標準,遴選出12巷綠色創新技術,本文將以資源化利用:廚餘回收淨化整治與復育土讓技術,進行介紹。 綠色創新技術-資源化利用:廚餘回收淨化整治與復育土讓技術 ►問題分析:傳統廚餘回收技術的缺點有以下幾項:場地面積要求大、義有臭味與滲出水,熟化速度慢,投資規模要求大,熟化度不易量化。 ►技術特點優勢: •低成本低耗能,無滲出水之問題 •熟化時間較短,約一個月 •創新無臭製程:減少50%的臭味逸散 •成品品質穩定,成品可量化 •可處理油污染土壤,包含了植物油、動物油、柴油,燃料油、機油等 •工廠佔地面積小,每月產量達5噸以上 ►實際案例:利用廚餘堆肥高溫發酵技術整治受柴油汙染之土壤,並搭配化學整治法之土壤進行肥力測試。首先採用生物復育法將3,000mg/kg的油汙土壤降解至801mg/kg,符合法規標準;之後採取種植試驗利用廚餘堆肥整治可以使作物生長較一般化學整治佳。 ►改善成效:本計畫投資成本1000萬元,經濟價值可達每年48萬元,回收年限為16年。本處理方法(每噸土壤約2,000元)與傳統的化學整治法(每噸2,000元)更易達到一般地力需求,也比傳統之焚化法(每噸達12,000元)更加便宜。 參考文獻: 于寧,2014,「亞洲生產力組織會員國之綠色生產力實施現況與需求評估」,亞洲生產力組織綠色卓越中心(APO COE GP)。 林育群、黃立寧、湯奕華、馬勝雄,2013,「綠色up前進商機系列技術介紹」,環保技術與工程實務研討會。

2014-11

自然資源使用-中華民國事業廢棄物再利用政策與法規介紹

符合原則(標籤):1.案例會員國:中華民國(R.O.C.)、2.政策,管理、3.APO會員需求:提高會員國對GP的認知(awareness building)、4.產業別:製造業、5.三重盈餘:環境 前言:         亞洲生產力組織(Asian Productivity Organization, APO)為一國際組織,致力於提升產業之綠色生產力(Green Productivity, GP),APO提倡GP之目的乃在於促進組織各會員國能夠改善環境問題,強化生產力提升組職經濟價值,並共同邁向亞洲的永續發展。隨著工業革命與人類不斷的發展,資源消耗速度也是與日俱增;根據預估,將從2000年的490億頓提升至2050年的1400億噸,其中隨著科技發展,人類越來越仰賴稀有元素所製造的科技產品;稀有元素又稱之為稀土,日本與台灣皆仰賴大量的稀土進口以發展高科技產業,因此如何將稀土元素重複利用以減少對自然資源的開採外,亦可有效降低對進口的依賴,以達到戰略安全的目的。 稀土之介紹         根據美國地質調查局(USGS),稀土主要蘊藏在特定國家內,其中又以中國38%的蘊藏量為世界之最,且中國乃是唯一具備能夠提供完整17種稀土元素的國家,近年來由於政策因素,中國開始限制稀土的出口,對於極度仰賴稀土元素的我國與日韓兩國衝擊極大。由於稀土僅需少量即可改變產品之物化性質,因此素有工業維他命之別稱,足見稀土的重要性。根據全球稀土流佈的分析,稀土主要用於永磁鐵與螢光粉為主,其次則為汽車觸媒,流體催化劑,玻璃添加劑、電池、拋光粉、陶瓷用品、戰略儲備、冶金與其他等用途         中華民國為世界最重要的電子供應鏈之一環,因此每年消耗稀土資源總量達全球總量的2%,其中近年來又以LED的發展最為迅速,如今已然成為全球最大的LED生產國。LED使用的螢光粉內涵豐富的釔(Yttrium, Y),銪(Europium, Eu)等稀土元素;因此如何從廢棄用的螢光粉再利用這些稀有資源,是目前台灣產業發展的重要課題。 稀有資源回收制度之探討 ►稀有資源回收制度:透過民間業者、政府與學者的密切溝通,才能建立有效且完備的回收制度 ►現今文獻甚少:唯有透過基礎的研究才能完備稀有資源的相關知識 ►回收與萃取技術的成熟:目前針對稀有資源的回收與萃取技術多為實驗規模,要達到工業可行之規模,須加緊學術與業界的合作 ►物質流分析:物質流分析的結果將有助於掌握稀有資源的流佈 ►稀有資源的回收與再利用屬於高成本與技術密集之產業,依照目前台灣產業規模將難以以企業一己之力進行獨資,唯有透過政府的支持,方能水到渠成。 ►政府法規的訂定:將稀有資源循環再生列入相關法令有助於整體回收價購的完備與健全 稀土再利用之趨勢         永磁鐵製作過程約有20%~30%的廢料產出,而目前已有可應用之技術:分別為高溫熔煉與濕式萃取兩類,前者採用超過一千度進行熔煉再以氯化鎂進行璀取;後者則以硫酸複鹽(Na2SO4 double-salt)沉澱以及草酸鹽攜出,再以氧化釹回收,其效率達82%,如改採氧化鏑則更可高達99%。         目前日本亦有相當多企業發展稀土回收技術,例如日立開發拆解硬碟與壓縮機中的永磁鐵之設備,汽車廠與日本重化學工業研發出油電車之鎳氫電池再利用技術,期回收濃度相當高,約等於原物料的品質。稀有資源的回收與再利用仍舊具有相當多之挑戰,例如:完善的回收系統,針對廢棄物進行有效率的回收,提供再生料業者穩定的供應源;價格須達到商業規模;廢棄物與資源的管理難以界定,導致各部會配合不足等因素。 結語 稀有資源是台灣相當仰賴的自然資源,由於產業特性,這樣的原物料將大大影響我國經濟發展,因此建立循環型社會,能降低自然資源的依賴,提升再生料的使用絕對是我國面臨的重要課題。 參考文獻: 張添晉,呂長育,彭國強,2012,稀有資源循環再生利用及未來發展,工業污染防治第124期,第175-198頁。

2014-11

自然資源使用-中華民國事業廢棄物再利用政策與法規介紹(二)

符合原則(標籤):1.案例會員國:中華民國(R.O.C.)、2.政策,管理、3.APO會員需求:提高會員國對GP的認知(awareness building)、4.產業別:製造業、5.三重盈餘:環境 前言:         亞洲生產力組織(Asian Productivity Organization, APO)為一國際組織,致力於提升產業之綠色生產力(Green Productivity, GP),APO提倡GP之目的乃在於促進組織各會員國能夠改善環境問題,強化生產力提升組職經濟價值,並共同邁向亞洲的永續發展。隨著工業革命與人類不斷的發展,資源消耗速度也是與日俱增;根據預估,將從2000年的490億頓提升至2050年的1400億噸,其中隨著科技發展,人類越來越仰賴稀有元素所製造的科技產品;稀有元素又稱之為稀土,日本與台灣皆仰賴大量的稀土進口以發展高科技產業,因此如何將稀土元素重複利用以減少對自然資源的開採外,亦可有效降低對進口的依賴,以達到戰略安全的目的。 稀土之介紹         根據美國地質調查局(USGS),稀土主要蘊藏在特定國家內,其中又以中國38%的蘊藏量為世界之最,且中國乃是唯一具備能夠提供完整17種稀土元素的國家,近年來由於政策因素,中國開始限制稀土的出口,對於極度仰賴稀土元素的我國與日韓兩國衝擊極大。由於稀土僅需少量即可改變產品之物化性質,因此素有工業維他命之別稱,足見稀土的重要性。根據全球稀土流佈的分析,稀土主要用於永磁鐵與螢光粉為主,其次則為汽車觸媒,流體催化劑,玻璃添加劑、電池、拋光粉、陶瓷用品、戰略儲備、冶金與其他等用途         中華民國為世界最重要的電子供應鏈之一環,因此每年消耗稀土資源總量達全球總量的2%,其中近年來又以LED的發展最為迅速,如今已然成為全球最大的LED生產國。LED使用的螢光粉內涵豐富的釔(Yttrium, Y),銪(Europium, Eu)等稀土元素;因此如何從廢棄用的螢光粉再利用這些稀有資源,是目前台灣產業發展的重要課題。 稀有資源回收制度之探討 ►稀有資源回收制度:透過民間業者、政府與學者的密切溝通,才能建立有效且完備的回收制度 ►現今文獻甚少:唯有透過基礎的研究才能完備稀有資源的相關知識 ►回收與萃取技術的成熟:目前針對稀有資源的回收與萃取技術多為實驗規模,要達到工業可行之規模,須加緊學術與業界的合作 ►物質流分析:物質流分析的結果將有助於掌握稀有資源的流佈 ►稀有資源的回收與再利用屬於高成本與技術密集之產業,依照目前台灣產業規模將難以以企業一己之力進行獨資,唯有透過政府的支持,方能水到渠成。 ►政府法規的訂定:將稀有資源循環再生列入相關法令有助於整體回收價購的完備與健全 稀土再利用之趨勢         永磁鐵製作過程約有20%~30%的廢料產出,而目前已有可應用之技術:分別為高溫熔煉與濕式萃取兩類,前者採用超過一千度進行熔煉再以氯化鎂進行璀取;後者則以硫酸複鹽(Na2SO4 double-salt)沉澱以及草酸鹽攜出,再以氧化釹回收,其效率達82%,如改採氧化鏑則更可高達99%。         目前日本亦有相當多企業發展稀土回收技術,例如日立開發拆解硬碟與壓縮機中的永磁鐵之設備,汽車廠與日本重化學工業研發出油電車之鎳氫電池再利用技術,期回收濃度相當高,約等於原物料的品質。 稀有資源的回收與再利用仍舊具有相當多之挑戰,例如:完善的回收系統,針對廢棄物進行有效率的回收,提供再生料業者穩定的供應源;價格須達到商業規模;廢棄物與資源的管理難以界定,導致各部會配合不足等因素。 結語 稀有資源是台灣相當仰賴的自然資源,由於產業特性,這樣的原物料將大大影響我國經濟發展,因此建立循環型社會,能降低自然資源的依賴,提升再生料的使用絕對是我國面臨的重要課題。 參考文獻: 張添晉,呂長育,彭國強,2012,稀有資源循環再生利用及未來發展,工業污染防治第124期,第175-198頁。  

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