葉正緯/工研院材化所
一、前言
美國材料學會(Materail Research Society，MRS)每年會舉辦兩次研討會，分別於春季及秋季舉辦。如此半年一會的頻率，自然是引領材料發展趨勢風向的會議，該會議現今於永續材料、電磁材料、奈米材料、軟性機器人、3D列印材料、生醫材料乃至於核能材料領域皆有不少新穎的發表。與會人員除了美國當地，亦包含不少日、韓產學界之學者專家前往發表研究成果及獲取資訊。
2017年秋季會議值得注意的是，研討會特別設立永續材料的主題論壇來討論其方法論及案例，可推知是以往的Linear Economy無法永續地發展環境，因此循環經濟(Circular Economy)及永續材料(Sustainable Material)概念愈來愈受到重視。本文彙整循環經濟評估方法、案例以及高端材料應用等相關資料，供讀者參考。
二、循環經濟分析法及案例
循環經濟評估時涉及產品的生命週期評估(Life Cycle Assessment，LCA)，往往在評估以及形成決策時需要大量的數據需求來估算，此一需求隨即形成了一間新創公司Granta。該公司為劍橋大學Spin-off的公司，提供循環建立評估方法、輔導個案分析以及提供軟體及數據服務，以供個案分析時使用，該公司的Marc Fry(Director, Education Division)於循環經濟論壇提供了個案分析的SOP以及案例說明，其中的方法學說明如下。該評估方法為五步法進行分析，其步驟由下而上分別是(1)建立標的、(2)利害關係分析、(3)確認影響因子、(4)形成判斷以及(5)反饋構思。在此以電動車為例做說明 (圖一)。
圖一、循環經濟評估方法流程
1. 建立標的
建立標的之第一步包含了評估目標、size scale、time scale、functional unit。以電動車而言，其目標為不排碳的公路運輸工具，size scale則設定為取代現行全球自動車產量的10%，相當於每年生產800萬輛電動車，time scale為目標達成時點，其設定於2020年，functional unit則與size scale中估算的10%取代率相同，為800萬輛電動車。
完成標的建立之後，隨即產生的關鍵問題是，現行大部分國家是以火力發電的電網對電動車進行充電，如此是否真的能減少碳排放？另外，發電容量對於每年10%成長的電動車需求而言是否充足？再者，目前電動車使用鋰電池來驅動永久磁鐵的電動馬達，該電動馬達是以釹(neodymium)硼合金作為磁鐵，全球的鋰礦及釹礦是否足以應付每年8百萬輛電動車的生產需求？這些問題將整合評估方法的第二步分析結果於第三步一併確認。
2. 利害關係分析
該方法接著於第二步中進行利害關係分析，依據政府公報及相關的揭露訊息，對於表一的利害關係人填入各角色的考量點，並繪出以利害關係人的利益/影響力分析圖如圖二所示。
圖二、利害關係人之利益/影響力分析圖
3. 確認影響因子
表一中的考量是否可以被支持或是被反駁？為了合理討論上述因子，評估方法中的第三步(確認影響因子)即是尋求各種計算依據與討論。以電動車而言，需要考量的是能源與動力、材料來源、環境、法規、經濟性與社會影響等。
(1) 能源與動力
以能源與動力(energy and power)的角度來分析電動車，圖三是各種能源的能量密度(energy denisty)1，鋰電池的能量密度為0.6MJ/kg，雖然已高於其他型態的電池，但鋰電池仍然比汽油或柴油的能量密度低了---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。