劉子瑜、張竣然 / 工研院材化所
近年來，隨著全球綠色經濟意識的提高，許多國家紛紛推動循環經濟政策，促使產業更積極參與再生技術發展與推動。而目前國內資源再生仍面臨挑戰，需要技術創新、法規支持等綜合努力，以實現更高水平的資源再利用。本文著重於資源循環概念，強調純化技術對於資源再利用的重要性。文中將會介紹具循環潛力之科技業常用化學品(硫酸、異丙醇)與具循環潛力金屬(鎳、鋁)之純化技術；文末也分析了再生產品推廣現況，以及資源回收再利用的挑戰，並提出資源循環推動策略建議，如技術創新、協同合作、法規政策等。
【內文精選】
循環潛力物質產業純化技術
1. 硫酸的純化技術
目前國內工業級濃硫酸再生技術較為成熟。強方科技致力於開發廢硫酸再利用的技術，並利用他們的專利技術成功將廢硫酸轉化為電子級濃硫，已於2023年第一季完成建廠。強方科技使用分解爐將廢硫酸轉化為SO2氣體，這些氣體通過帶有催化劑的反應器進行一系列有效反應處理，生成不含金屬的高純度SO3氣體；接著將SO3氣體與惰性氣體混合稀釋，並與高純度硫酸混合，添加惰性氣體的目的是稀釋SO3氣體中微量的SO2氣體，從而降低SO2氣體在後續製程中被高純度硫酸溶液吸收的可能性；最後透過過濾處理去除固體雜質，得到半導體級硫酸。強方科技電子級濃硫再生技術製程流程可以參考圖三。
圖三、強方科技之電子級濃硫酸再生技術流程圖
2. 異丙醇的純化技術
在異丙醇蒸餾提純過程中，運用適當的方法至關重要。蒸餾提純是溶劑回收業中主要處理廢異丙醇的方法，一般市售產品規格為純度>99%，然而，異丙醇和水有相同的共沸點，僅使用蒸餾塔無法將異丙醇提純至超過88%的濃度。目前在國內的解決方式是使用破共沸方法進行共沸蒸餾，具體操作步驟是先進行蒸餾，使純度達到約85%左右，加入能與水形成共沸的挾帶劑(Entrainer，如環己烷、異丙醚)。長春石油化學(股)公司的技術部團隊以軟體模擬，加入第三成分挾帶劑破除共沸限制流程，挾帶劑會與水/異丙醇重新形成共沸點，產出超高純度異丙醇。
3. 鋁的純化技術
目前鋁回收利用存在無法避免的雜質去除和質量降級的問題，這是因為日常使用的鋁製品實際上是含有合金化元素如矽(Si)和銅(Cu)的鋁合金。由於鋁是一種活性金屬，在目前的回熔過程中很難去除合金化元素，因此在回收過程中會出現合金化元素的混入和積聚。根據金屬中心發布的鋁材回收再生技術中，為提高鋁合金的純度，當回收廢鋁料並進行高溫重熔時，需要採用複合惰氣與精煉技術，以提升鋁湯的潔淨度。同時，結合數位化即時控制系統，調節惰性氣流量、轉子轉速和除氣時間，並適當添加精煉劑以達到最佳比例，以獲得高品質的潔淨鋁湯。在將鋁渣分離後，高純度的鋁熔湯進入水平連鑄設備，通過控制鋁液溫度、澆鑄速度、冷卻速率等參數來優化製程，從而生產出高品級的鑄棒。
日本東北大學工學研究科的朱鴻民教授和長坂徹也教授等研究團隊致力於開發一個從鋁廢料中去除合金化元素的新型回收過程。東北大學工學研究團隊開發出之固態鋁熔鹽電解技術(Solid-state Electrolysis; SSE)，是在熔融鹽中以固態的方式對鋁廢料進行電解，基本上只有鋁能從陽極遷移到陰極，從而獲得精煉鋁。廢料中的合金化元素(Cu、Si)像脫殼一樣殘留在陽極中或在陽極下方，可以回收並再利用為金屬資源。這是一項目前全球獨一無二的技術。由於少了精煉的高溫操作，因此能夠以不到新鋁製造時一半以下的能源消耗進行。東北大學工學研究團隊固態鋁熔鹽電解技術裝置示意如圖七。
圖七、日本東北大學工學研究團隊之固態鋁熔鹽電解技術裝置示意圖
再生產品推廣現況
目前國內欠缺電子級硫酸純化技術，而強方科技憑藉其專利製程成功實現了電子級硫酸的循環利用，推動半導體產業在化學品使用上實踐循環利用，進而達成化學品租賃的目標。強方科技在台南投資新台幣十億元，建立全球首座半導體業電子級硫酸循環利用工廠，年產值預計可達新台幣五億元。強方科技新廠完工後，能將廢硫酸回收循環再製成電子級硫酸，供應半導體產業使用，實現製程減廢和環境永續發展願景，展現國內高科技電子廢棄物處理的技術優勢 ---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
★本文節錄自《工業材料雜誌》442期，更多資料請見下方附檔。