從能源消耗及環境影響視角叵析碎玻璃再利用之貢獻

作者: 詹詒絜

特約編輯: 詹詒絜 歐盟Erasmus Mundus計畫環境科學、政策與管理碩士生,台灣青年氣候聯盟理事

前言

玻璃產品正如塑膠產品一樣,於生活上處處可見,凡望眼一個房間,從窗戶、鏡子、藥罐、杯子、碗盤及食物罐頭等,皆是由玻璃構成。然而,當這些物品的生命週期走到盡頭時,該何去何從呢?事實上,玻璃被打碎後能夠重新當作製造下一個玻璃的原料,且有助於玻璃製造過程上的節能及降低環境影響,本文將詳述玻璃製造上的原料、過程以及負面環境影響,並且將進一步解釋碎玻璃的貢獻以及回收玻璃的重要性。

 

玻璃製造過程及原料使用

玻璃製造過程大致上可以分成四個階段:原料輸入(raw materials input)、融化(melting)、成形(forming)以及退火韌煉(annealing)。就原料輸入而言,普遍來說,除了碎玻璃(cullet)之外,玻璃的製造原料有石英砂(silica sand)、蘇打灰(soda ash)及石灰(lime)。當然,不同用途及不同顏色的玻璃產品所使用的原料也會不同,但不管用途及顏色為何,上述這四者是生產玻璃中的必備原料。石英砂在玻璃製造的過程中扮演奠下基礎的角色;蘇打灰則是具備修飾玻璃的功能;而內含氧化鈣質的石灰則能夠強化玻璃,使其更能夠抵抗磨損。碎玻璃本身就含有豐富的二氧化矽(silica dioxide),並有助於整個玻璃的形成與製造。

融化步驟則是所有原料將被混合在一起,並且在將近攝氏一千四百度的高溫下形成液體流動型態,此步驟也是最耗費能源的。而後這些液體會被送進模具裡,並部分利用被壓縮的空氣(compressed air)形塑出玻璃瓶的樣子,此便是「成形」的步驟。最後,在退火韌煉階段中,成形的玻璃會先被慢慢增溫,再漸漸被水冷卻。此步驟主要是讓玻璃的溫度降下來,但若一開始便直接將玻璃降溫,則會容易使玻璃破碎,因此在步驟的一開始要先將玻璃增溫一點。在這主要四個階段過後,玻璃還經過檢查、測試、包裝等程序,最後才被運送到零售商及消費者的手上。

玻璃製作過程

玻璃製作過程

玻璃製造背後的環境影響

上述一系列玻璃製造過程其實也產生一些對環境的負面影響。首先,由於石英砂、蘇打灰,以及石灰皆是以顆粒狀態進入製造玻璃的過程,因此在貯存、輸送、及混合過程中會產生懸浮粒子(particulate matter, PM)。在融化程序中,這些原料的混合加上受到高溫影響,將形成許多硫化物(SOx)和氮化物(NOx),這兩者皆是製造酸雨的來源,而氮化物更是製造平流層中臭氧的大宗。另外,溫室氣體因為融化過程的燃燒也會被釋放出來,但是比起懸浮粒子、硫化物及氮化物的產生,溫室氣體所帶來的環境影響相對微小。在融化程序中的另一個環境影響是被棄置的固體物質(solid waste),此包含未燒盡的原料灰燼,以及對熔爐進行維護所使用的物質。此外,幾近整個生產過程75%的能源消耗會在此階段產生,正如前述,此階段的能源消耗主要是被運用於升溫。在成形階段中幾乎沒有對環境產生太大的負面影響,但在退火韌煉階段中,用來降溫所產生的廢水則是一項負面影響。然而,此影響通常可以透過建立使用過後的淨水或是再循環系統來降低影響。

 

碎玻璃之貢獻

雖然在製造玻璃的過程中,幾乎每個階段都會帶來負面環境影響,但要探討碎玻璃對改善負面環境影響的貢獻,則主要集中在原料輸入及融化階段。據歐盟針對改善碎玻璃製造產業的最佳可行技術(best available techniques, BAT)報告,增加每10%的碎玻璃使用能夠節省2-3%的能源使用,同時也減少50%不良氣體的排出(如:參雜懸浮物子的氣體)。顯然地,碎玻璃之所以能擁有這樣的貢獻,其中原因在於其本身是為固體狀態,並具備了玻璃該擁有的原物料,如:石英砂等。因此使用越多的碎玻璃,則可減少使用其他以顆粒狀形態出現的原物料投入,自然也減少了在貯存、運送及燃燒原料過程中出現的懸浮粒子。就節省能源而言,比起其他原物料,碎玻璃能夠在比較低溫的情況下就融化。因此當越多的碎玻璃被當成原物料,融化的溫度就不需要那麼高,進而所需的能源也相對較少。然而,並不是所有碎玻璃皆可變成原物料。有些內涵特定毒化學物質的玻璃罐若被參雜在原料中,反而在進入燃燒過程會於空氣中產生更多有毒物質。此外,表面層的碎玻璃(external cullet)的燃燒再利用很容易造成鉛及水銀的污染,因此使用內層的碎玻璃(internal cullet)會比使用外層的還來得好。這代表碎玻璃在被運用前是需要經過篩選及分類的。

 

回收系統之重要性

有鑒於碎玻璃對於玻璃生產過程中的貢獻,設計一個好的玻璃回收系統則變得十分重要,而就以亞洲國家而言,南韓在這方面做了一個良好的示範。對於民眾來說,有兩種管道可以進行玻璃回收。一者提供民眾便利,另一者則提供民眾回收的誘因。然而這兩種管道都有一個共同點,即在回收過程皆有做到良好分類。正如上述所提,並不是所有玻璃皆可以回收,有些內含有毒物質的玻璃罐,如:農業罐或環境用藥瓶,則不能回收再利用。因此,在回收過程中要將可回收及不可回收的玻璃產品分類好。第一種提供民眾便利的管道是民眾可以在倒垃圾時,直接一併把玻璃產品交給各市政當局的回收系統,並且事後由市政當局進行分類,做前置的處理,並交給回收公司,而後玻璃產業則可以從回收公司買回碎玻璃。由於民眾可以順手在丟垃圾時將玻璃一併回收,且有較多機會能夠進行回收,因此這個管道對民眾而言是便利的。另一種管道是民眾先自己將玻璃產品分類,然後交給零售商,並且從零售商手中拿到退還金(refund)。而後零售商會再進一步分類,以確保不可回收之玻璃沒有參雜在其中,最後交給原本的生產者。在這個系統中,由於民眾可以拿到一開始就加諸在原本價錢上的退還金,因此這個管道對民眾來說是有誘因的。便利性及誘因皆提升了民眾回收玻璃產品的意願,從2005年至2014年,南韓的玻璃罐回收率則增加了10%(從0.67到0.76),並且估計從2002年正式實施雙管道回收一直到2009年這中間,玻璃罐回收為能源使用支出減少了9億韓元,同時也減少90萬噸溫室氣體排放。

 

結語

從上述這些成果看來,有一個好的回收系統是能夠擴大了碎玻璃在生產過程中的貢獻,進而也達到節能及減少溫室氣體的效果。台灣的回收系統長期以來被執行地有聲有色,紙類、塑膠類、玻璃類等皆分得非常清楚,這是包含歐洲許多國家皆有所缺乏的回收系統。然而,對於被回收後的產品將如何有效地被利用,或是對於環境及節能上有什麼更實質上的貢獻,這些則不幸地少有在教育中或生活上出現。因此,若是能夠將這方面的知識也普及於大眾,如讓大眾明白碎玻璃其實是存在很高的價值,則民眾對於回收的意識及意願或多或少能夠增加。

 

參考資料

Robert, C. F. (2006). Glass containers. In Jessica Elzea Kogel (Et.), Industrial Minerals & Rocks Commodities, Markets and Uses. Colorado: Society for Mining, Metallurgy, and Exploration, Inc.

Scalet, B. M., Garcia, Munoz M., Sissa, A. Q., Roudier, S., Delgado Sancho L. (2013). Best Available Techniques (BAT) Reference Document for the Manufacture of Glass. JRC Reference Report, European Commission.

Damien, G., Leah, M., Joanne, C., Stefanie P. (2009) Briefing Paper of Product stewardship schemes in Asia: China, South Korea, Japan, and Taiwan. Institute for Sustainable Futures. University of Technology, Sydney.

Hyein, H. & Mun-hee, J. (2014). Case study for OECD project on extended producer responsibility Republic of Korea. Research paper at Ministry of Environment, Republic of Korea.

Legislative Council Secretariat. Information Note: South Korea’s waste management policies. (2013). Retrieved from

http://www.legco.gov.hk/yr12-13/english/sec/library/1213inc04-e.pdf

Ministry of Environment, Republic Korea (MOE). Act on the Promotion of Saving and Recycling of Resources. Retrieved from http://faolex.fao.org/docs/pdf/kor51892.pdf

Ministry of Environment, Republic Korea (MOE). Extended Producer Responsibility (EPR) System. Retrieved from

http://www.thairohs.org/index.php?option=com_docman&task=doc_view&gid=25

Michelle, L., Nathaniel, R., Timothy, E., Ting-Fung, T. (2007). Beverage Producer Responsibility and Recycling. An interactive qualifying project report submitted to the faculty of WORCESTER POLITECHNIC INSTITUTE.

Kim Kwang, Y. (2010). Extended Producer Responsibility (EPR). Korea Environmental Policy Bulletin (KEPB), 1 (8), 1-11.

Sang Hun L. (2006). Policies for Sustainable Resources Management in the Republic of Korea. Korea Environment & Resources Corporation

 

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