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一個化學方程式 把暖化元凶變資源

成功將二氧化碳變成新原料的科思創,在本屆塑膠展中的主題是「未來車燈」等創新材料應用。

萬年生

產業動態

科思創提供

1039期

2016-11-17 10:35

用二氧化碳取代石油,生產出塑料新產品,把「荒謬的點子」成功商業化,「科思創」是這個革命性製程的最大推手,《今周刊》獨家披露其創新祕訣。

十月下旬,全球最大塑膠展K Fair(以下簡稱K展),在德國杜塞道夫(Dsseldorf)盛大舉行。三年一度的K展,今年邁入第二十屆,六十年來,這裡幾乎是所有革命性材料的初登場所在地,玉米做成的塑膠、石頭做成的紙、人造木材,乃至於被認為未來最具潛力的新材料石墨稀,都是在這個展場中首度亮相。

然而,今年K展裡的最大亮點,卻不是另一種機能更強大的新材料。一塊看似尋常的淺綠色聚氨酯泡棉,反倒成為眾人的目光焦點,原因在於這塊泡棉的背後,藏著一套可能改變世界的革命性製程。

聚氨酯就是PU,一種應用極為普遍的化學材料,是床墊、沙發等商品的主要成分。就像其他塑料一樣,PU的生產過程也得仰賴石油作為基礎原料,並且製造出大量的二氧化碳。而K展現場裡的這塊淺綠色泡棉,則是史上第一個達到工業生產規模、用二氧化碳取代石油當作原料製成的PU。

用二氧化碳取代石油生產PU,這個實驗成果雖在稍早之前已初步曝光,但在這次的展出中,第一次,世人真正一窺它所帶來的影響與掀起的產業革命。

德國聯邦教育與研究部議會國務祕書瑞秋(Thomas Rachel)受訪時強調,「用二氧化碳擴大化工業原料的作法,德國將全力支持。」比利時知名企業瑞克賽爾(Recticel)旗下、德國第一床墊品牌蘇拉菲亞(Schlaraffia),也將在年底前以這塊PU為原料,把「二氧化碳床墊」賣到全世界。

 

二氧化碳製PU 新製程減少一五%碳排放


曾獲《華爾街日報》評選為亞洲最佳分析師、棣邁產業顧問總經理何耀仁則認為,「不依賴石油、拿二氧化碳當塑化原料,這種作法很正面!」而重新定義二氧化碳,把氣候暖化凶手變成生產原料的幕後推手,正是年營收破百億歐元的德國化工大廠科思創(Covestro)。

「我們改變了人們對二氧化碳的想法,告訴全世界:二氧化碳也可以是資源,可以是新材料的替代原料。」科思創執行長唐佩德(Patrick Thomas)不諱言,六年前的K展,很多人都認為不可能用二氧化碳生產泡棉,這絕對是「荒謬的點子」;六年後的今日,卻成功商業化生產出二氧化碳泡棉。

目前科思創已成功用二○%的二氧化碳,取代石油,用來生產PU的主要成分多元醇(polyol)。透過減少石油使用,除可因此省下原本用於處理石油而消耗的能源,新的製程更比傳統降低至少一五%的碳排放,讓生產過程更環保。

經濟部石化產業高值化推動辦公室執行長李世陽觀察,國際知名廠商都鼓勵綠色行為,回收二氧化碳廢氣,二○%取代石油用來製造塑膠製品,既環保,也有市場。

二氧化碳廢氣和石油都含有的碳元素,是化學工業的重要原料,一直以來,業界都有把二氧化碳中的碳元素轉化成原材料的夢想;但受限於二氧化碳的「惰性」很高,須消耗大量能量才能重新生成化合物。想用二氧化碳取代石油,難度不僅在於維持品質,更在於「如何不會消耗更多能源」,否則,減碳不成反而變增碳。

 

強大研發力當後盾 雙B也在此投入研發計畫


科思創能成功替代石油來生產塑膠的關鍵拼圖,就藏在離杜塞道夫約兩小時車程遠的阿亨工業大學(RWTH Aachen University)。

阿亨是德國排名居冠的工業大學,國際聲譽更僅次美國麻省理工學院(MIT),西門子、賓利總裁,及不少諾貝爾物理學、醫學獎得主都出自這所學校。包括雙B在內,全球超過三百家知名企業選擇在此投入研發計畫。

這一天,我們走進阿亨大學催化劑研究中心,在地下一樓的實驗室重地,眼前充滿一條條管線的金屬儀器,就是在此八年來透過不同溫、溼度與壓力等變數,及加入鈷、鋅、鉻、鋁等過渡金屬元素反覆實驗,才能找出關鍵催化劑。

別看一撮撮不起眼的白色粉末,它正是讓二氧化碳能密閉在材料中、有效產生化學合成反應。這個把全球暖化元凶變創新原料的祕密武器,其成分組成是商業機密,科思創只透露含有鋅。

這個研究中心,正是科思創為了找出關鍵催化劑,斥資逾新台幣兩億元成立;未來,二氧化碳取代石油的比率要再提高到二五%,甚至挑戰四○%,就不能沒有這個「研發大腦」。

 

科思創

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成功量產之後 如何降低成本是最大挑戰

 

鏡頭轉到杜塞道夫南方的城市多馬根(Dormagen),這裡有著科思創從實驗室取得「夢想反應」,最新正式商業化量產的「夢想製造」工廠,一噸噸用二氧化碳廢氣生產的泡棉,正從這裡銷往全世界。

「我們讓夢想成真!」科思創二氧化碳專案經理馬許(Karsten Malsch)說。


含有廢棄二氧化碳的泡棉,其實在十一月已經正式開始出貨,這是第一次,這類產品能夠走出實驗室,進入商業化量產階段。

不只泡棉,科思創更進階到最新的「夢想資源」計畫,也就是研發其他二氧化碳當原料的多元醇、彈性體等新材料,建築、冰箱等保溫隔熱用材料,都是下一波可能的應用領域。

儘管降低環境衝擊、友善環境是全球趨勢與產品賣點,但何耀仁提醒,在商言商,在法規未強制前,企業仍更重視經濟效益,用二氧化碳當原料,如何兼顧環境與成本,甚至做到全面取代石油,仍是一大挑戰。

不過,作為這套「可能改變世界製程」的幕後推手,唐佩德信心滿滿地說:「過去,人們認為不可能,現在卻變成可能,這是我們說的挑戰極限(pushing boundaries)。」他強調,人們不喜歡改變,但創新必須接受改變,也要有慶祝失敗的勇氣,這是關鍵。

科思創(Covestro)
成立:2015年(前身為拜爾材料科技)
執行長:唐佩德(Patrick Thomas)
主要業務:聚氨酯、聚碳酸酯等化學材料生產

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