替使用過能源與廢棄物找一個好歸宿—談城市中的產業共生發展

作者:詹詒絜   歐盟Erasmus計畫環境科學、政策與管理碩士生/台灣青年氣候聯盟理事

編輯: 歐陽巽  跨閱誌編輯

 

前言

在任何產業中,使用能源及處理生產過程中的副產品(by product)及廢棄物是不可避免的。例如,在酒精產業中,搗碎麥子程序(mash)及無水酒精蒸餾(raw spirit distillation)都需要能源的投入(input);在甜菜製糖產業當中,生產過程則會有糖漿(molasses)、果泥(pulp)等副產品的產生;在紙漿製造業中,則會有剩餘物(residue)的產生,像是樹皮(bark)、半纖維素(hemicellulose)等。問題是當這些能源被使用過後,以及生產過程中出現了這些副產品和剩餘物,我們該如何處置它們呢?其中一個可能的解法是產業共生(industrial symbiosis)的發展

 

產業共生

產業共生並非是個新穎概念,早在二十世紀中時,這個詞彙便與工業生態學(industrial ecology)一起被提出來。在生態系統中,一個物種的死亡或廢棄能夠成為另一個物種的資源或養分,正如同枯落的樹葉或是不要的果皮皆是下一棵樹成長的養份。同樣的概念套用在工業上,工業生態學便是指在生產過程中的能源使用、廢棄垃圾及剩餘物皆可變成另一個物品的生產原料。而產業共生便是緊緊扣著這個概念,讓不同的企業及工廠之間能夠透過合作,一來讓同類產業之間能夠達到同類資源共享;二來讓不同產業之間的資源使用形成互補。這一個方式不僅能夠減少原物料的投入,還能讓廢棄的東西重新進入再利用的循環裡(reuse),延續其價值。因此,我們也可以說這是「資源配置效率」上的增進與改善

 

推力:經濟及環境成本

產業共生的發展通常會形成所謂的「群落性」,意指這些企業及工廠會群聚在一個特定的地理區域內,正如同彼此互賴的生物群會群落在同一個地方。如此「鄰近取材」(proximity)的特徵是為其中一種發展產業共生的推力。由於工廠能夠直接向鄰比取得生產的原物料,這則有助於降低運輸原物料上的成本。再者,以相對較低的價格取得原物料,工廠也能夠降低原物料開採及購買的成本,這些都能降低經濟上的成本。從環境上成本的減少來看,重新利用廢棄資源,一可降低原料的開發,使許多資源能得以保留下來;二則是降低了物質最後進入掩埋場或焚化廠的機會,因此自燃燒及掩埋中所產生的有害物質數量也會降低,對於輸出廢棄物的工廠及企業而言,也節省了一筆處理廢棄物質及能源的成本。

 

發展條件

產業共生所帶來的經濟及環境上的效益的確十分有潛力,然而在發展上卻有許多困難必須面對,這也是從提出此概念以來到今天已經過了半個世紀,但在世界上各地的真正實踐還是非常的微小的原因。

首先,發展產業共生有兩個最基本的必要條件,而這兩者是各個企業或工廠之間在一般情況下難以達成的。第一個條件是彼此資訊公開且透明化。企業或工廠之間必須要讓彼此知道自己掌握什麼樣的資源,並且釐清在這樣的共生關係中,誰可以是輸出者,誰又是輸入者。此外,知識上共享,或甚至是共同投入研究及發展(research & development, R&D),使上下游供應鏈能夠更強壯穩固。這些發展的前提都是資訊公開及透明化,然而不幸的是這樣的要求通常會涉及一個公司或工廠的隱私(privacy)或是專利(patent)。若在發展產業共生前,企業或工廠之間沒有一定程度的彼此信賴,這層共生關係便難以持續有進一步的發展。

第二個條件是「分配」上的溝通,此包含資源分配及投資分配。前者涉及資源的輸出、輸入在各個企業及工廠之間該怎麼分配,後者則涉及當幾個企業共同投資在整個產業共生發展時,當中的利益該怎麼分配。例如:假設兩個工廠要建造彼此之間的導管,使工廠A被使用過後的能源能直接輸入到工廠B,並且再重新被利用,這中間共同建造的責任歸屬及後續的維護和利益分配,都需要明確且持續的溝通。從此點來看,產業共生的發展必然會產生比較大的溝通成本。

 

案例分析

儘管發展產業共生必須面對一些困難,但目前在世界上已經有多個城市成功地推動產業共生。這裡將探討兩個案例:瑞典的馬爾默(Malmö)及赫爾辛堡(Helsingborg)。

赫爾辛堡位於瑞典的南方,為一個距離丹麥最近的城市,並且一直以來皆是一個貿易、海運及商業中心。這個城市的發展在市政當局的努力下,整體結合產業共生的概念,下圖呈現赫爾辛堡中不同的的角色、企業及市政當局是如何交換資源的。

圖中Oresundskraft為瑞典最大的能源公司;NSVA為負責污水處理的機構;IPOS為工業園區,其內部主要的產業(Kemira)是個化學公司;NSR則是處理市政內區域性的工業固態廢棄物(solid waste)。

圖表 1赫爾辛堡城市的產業共生 (來源:Linkoping University)

赫爾辛堡城市的產業共生 (來源:Linkoping University)

此圖展現了水、能源及固態廢棄物資源上的共享。

首先,市政單位把廢水交給NSVA處理,處理過後這些並不是非常乾淨的水會被送到Oresunds能源發電廠支援熱泵的程序,此程序無需用到特別乾淨的水,這裡產出的是不需處理過便能夠再利用的水。

能源則分為生質能源及熱能再利用。如圖所示,從工業園區出來的廢熱能會被送到區域的熱能分配系統,並且再由這個系統把熱能送到Oresunds的能源發電廠及市政單位。這些從工業園區產出的熱能在能源品質上可能比較低,但還是能夠用於一般民眾用電或是非能源密集(energy intensive)的電力使用上

生質能源則是將城市中那些從乳製品產業及各大超市中所輸出的剩餘人工黃油(margarine)及乳製品送到NSR,並由此單位將這些剩餘產品轉換成生質能源生產過程中的副產品則可以成為生質肥料,並且賣給當地或鄰近的農夫。最後,由市政單位向整個城市搜集而來的廢棄物,包含紙類、塑膠等也會交給NSR,在經過分類後。有些能夠成為生質能源的原料,有些能夠成為在赫爾辛堡內其他工業製程的原料,剩下的材則會送往歐盟境內的廢棄物批發商及有害物質廢棄物(hazardous waste)掩埋場等地。

另一個案例是離赫爾辛堡不遠的城市,馬爾默。馬爾默位於瑞典南方,是瑞典的第三大城市,有諸多產業皆座落於此。EPIC 2020(symbiotic bio-energy port integration with cities by 2020)是一個正在計畫及執行的案子,此案的相關分析呈現出,若把39個不同的產業連結起來-包含農業、橄欖油場、乳製廠、造紙廠、能源發電廠、木頭加工廠等-並將其廢棄物及能源進一步轉換成生質能源,便能潛在性地帶給馬爾默至少233兆瓦的生質能電力,以及周邊其他城市約100多至600多不等兆瓦的生質能電力,其總體能產生的電力相當可觀

然而,要結合如此多不同的產業最大的困難便是資訊的揭露及分配上的溝通,因此背後是需要不同產業極大的意願及政府的支持。赫爾辛堡的產業共生發展之所以能夠推動,並且結合城市發展,主要原因在於整個共生計畫是由市政當局擁有輸送能源和熱的能力及當地廢棄物處理的公司,並企圖讓所有能源、熱能及廢棄物都能在一個封閉的循環裡流動,進而在背後努力地推動。當然,這個共生發展為兩座城市所帶來的經濟利益及環境利益是超乎於數字可言語的範圍

 

潛在的共同作用

    產業共生的概念其實並非只包含廢棄物或廢棄能源的再利用,其中還包含許多各種不同的共同作用(synergy)。像是上述曾提過的副產品共同作用(by-product synergy)、電力共同作用(utility synergy)、設備共同作用(facility synergy)、供應鏈共同作用(supply synergy)還有最重要同時也是發展產業共生的基本前提,知識共同作用(knowledge synergy)。

其中,電力、設備及供應鏈共同作用皆比較像是電力資源、生產設備及原料供應線的共享,而不是上述例子所示,為一種上下游產業的概念。然而,不管是「共享」還是「上下游產業」,皆屬於產業共生,目的皆是希望能夠降低原物料的開採、資源的使用、廢棄物的產生。

 

參考資料:

Linkoping University. (2013) Industrial Symbiosis in Helsingborg. URL: http://www.industriellekologi.se/documents/Helsingborg.pdf

EPIC 2020. (2015) Symbiotic bio-Energy Port Integration with Cities by 2020. URL: http://www.epic2020.eu/download/dissemination/assessments/D3.1%20Evaluation%20Report%20Of%20Internal%20And%20External%20Ressource%20Flows.pdf

 

 

 

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