與化石料源脫鉤的低碳化學材料產業鏈
因應全球淨零減碳的趨勢，品牌廠亦相繼要求供應鏈減碳以降低產品碳足跡。大多數的產業都是以減少能源消耗或者進行能源轉型為主要的減碳手
段，但針對化學材料產業，這麼做只減少了約三分之一的碳排。這是因為化學材料的構成大多為含有碳的有機物，這些碳目前九成以上來自於從地底下開採的原油、煤礦或天然氣等化石能源，最終還是會以二氧化碳的形式釋放到大氣中。Renewable Carbon Initiative (RCI) 2022年的報告指出，化學品的溫室氣體足跡約2/3來自於料源。隨著全球GDP的增加，化學材料的使用只會越來越多，因此若不將使用的「碳」與化石料源脫鉤，那麼永遠不會有淨零的一天。在RCI報告中，針對2050淨零路徑規劃了以塑膠回收(55%)、生質基(20%)與CO
2轉換(25%)的料源來取代化石碳源的情境。其中，廢塑膠回收再利用及生質料源本質即為碳氫化合物，以此轉化為石化產業原料所需的氫氣量相對低，有利於導入低碳料源的市場。
「低碳石化料源國際發展趨勢與市場潛力」即針對廢塑膠、生質物兩種低碳料源應用在石化產業之國際發展趨勢與市場潛力進行說明。開發低碳料源是石化產業面對淨零碳排趨勢採行的減碳路徑之一，可採用的低碳料源主要為廢塑膠與生質物。廢塑膠循環再利用有助於減少使用原油資源，降低塑膠汙染環境機率，避免焚化產生碳排。未來全球廢塑膠機械回收處理量將持續穩定成長，化學回收處理量將顯著增加，但仍需透過純化改質以銜接既有石化製程，跨單位的合作組成循環產業鏈則是布局未來運作商業模式的基礎。生質物來源種類繁多，目前主要以能源利用為主，在石化應用上以生質塑膠較為成熟且未來仍具成長潛力，製造化學品則在規模與成本上較具挑戰。
塑膠自1950年代開始被大量製造與使用，目前全球每年生產約3.9億公噸的塑膠，然而將近80%的廢棄塑膠最終被掩埋處置，僅有9%進入回收體系。國際淨零排放趨勢興起，全球主要國家皆提出相關的減碳策略與技術，國際能源總署潔淨能源技術指南中，將廢塑膠透過新回收技術以減少降階回收列為其減碳路徑之一。氫能被列為我國達成2050淨零排放的十二項關鍵戰略之主要選項，廢塑膠熱裂解結合重組反應可生成富含氫氣與一氧化碳的合成氣，有助於我國之氫能發展，並運用於零碳製程原料、運輸與發電無碳燃料等面向。「廢塑膠熱裂解結合重組反應轉化為合成氣」介紹廢塑膠熱化學轉化技術，以及廢塑膠熱裂解結合重組反應生成合成氣的主要途徑，並探討其研究發展現況。
國際石化大廠積極投入多元低碳能源，其中以廢塑料化學回收轉化為石化基礎料源，為解決目前僅能焚化的塑膠之終極手段。有別於一般回收料品質較差，僅能降階利用，將廢塑料轉化為石化基礎料源之產品品質可達到與新料同等級。廢塑膠裂解是一種難以回收塑膠的化學回收手段。「塑膠裂解轉化輕油技術發展」一文指出，廢塑裂解油目前多作為燃油使用，因應全球減少原油開採的去碳化趨勢，國際領導廠商皆投入裂解油轉化輕油技術。而裂解油是否可用作輕油料源的關鍵在於油品雜質、飽和烴組成與碳數分布，以符合現有輕油裂解的入料規格，繼續往下游的石化製程，產製成乙烯、丙烯等基礎的烯烴料源。石化產業的減碳對於我國經濟面臨全球淨零減碳的挑戰至關重要，未來全球市場對於回收塑膠及低碳原料的需求將大幅增加，然而目前其供給卻遠遠不及所需，因此開發廢塑料化學回收轉化基礎料源取代原油來源，降低整體產業的碳足跡並提升石化業競爭力是極為迫切且重要的。
「低碳生質材料木質素應用發展」報導，木質素為少數可於自然界取得的芳香族可再生料源，廣泛的增值應用中可作為化石衍生化學品和聚合物的可持續替代原料。木質素是一種生物聚合分子，與纖維素結構組合成植物體細胞壁的基本架構，可以從造紙工業的副產品、農業廢物以及生物精煉產品中提取。木質素的性質會依據來源和提取方法而有所差異，結構中的主要成分是含羥基與烷氧基芳香族化合物。這些芳香族成分使木質素具有補強、抗菌、抗氧化與可交聯等特性，進而能夠開發高附加值的綠色複合材料，應用於食品包裝、汽車內裝、鞋材與接著劑等領域。
重量只有鋼瓶1/8的複合材料氫氣瓶
因應2050年達成淨零碳排，以氫氣作為能源成為國際發展的趨勢，目前已有超過151個國家宣示或規劃淨零排放目標與時程。在交通工具方面，氫燃料電池車如採再生能源電解製氫為零碳排，即便採工業餘氫，碳排亦僅為燃油車的6.2%。然而，氫氣密度低，要使用於交通工具，必須以350大氣壓以上的壓力壓縮，才有機會放入車輛、船舶、甚至無人機等載具有限的空間中。要承受如此大的內壓，裝載氫氣的容器必須極為強固，重量也勢必隨之增加。以氫能小客車為例，行駛450公里需要5公斤氫氣，如果以傳統鋼瓶盛裝，瓶身重量約650公斤，超過一輛車的三分之一；但改用碳纖複材氣瓶，僅80公斤，大幅降低重量的負擔，故其已成為氫氣運輸或交通工具使用氫氣必備的關鍵零組件。
國際減碳趨勢興起，各國紛紛訂定淨零碳排規劃與期程，在檢視各應用部門減碳進程之際，可取代傳統化石燃料的氫逐漸獲得重視。因此各國近期重點推動的減碳技術與政策規劃中，氫經濟遂成為市場看好並加速投入的領域。然而，除了穩定供給與擴大應用，運儲成為國際氫供應鏈重要關鍵，面對過去皆以短程為主的既有體系，儲氫市場正面對新型技術與材料的重要考驗。「全球儲氫市場現況與趨勢」簡介儲氫市場受到淨零排放趨勢而產生的契機與市場發展現況和趨勢，以透視全球儲氫市場發展機會與挑戰，作為相關業者投入及發展參考。
氫能被譽為21世紀最具發展潛力的二次能源，具有來源豐富、潔淨環保、燃燒值高、無污染、可儲運等一系列優點。其於氫燃料電池汽車、堆高機、電站、通訊基站應急備用電源、船艇、飛機等之典型應用產品已逐步推廣或正開發之中，這也同步推升了儲氫瓶技術往輕量化、高壓力、高儲氫密度、長壽命之趨勢發展。相較於金屬材料，高分子複合材料儲氫瓶可以在保持相同耐壓等級的同時，減小儲罐壁厚，提高容量和氫存儲效率，降低長途運輸過程中的能耗成本。「複合材料氫氣瓶的市場應用與發展」整理國際間高壓儲氫瓶的技術研發現況，也蒐集複合材料氫氣瓶在飛機、汽車、除雪車、列車、船艇、月球車等之應用。
在面對全球碳零排放之環保訴求下，「第五代(Ⅴ型)高壓氣體儲存容器現況與發展」從新興氫能經濟的優勢特性及其於儲氫應用觀點衍生到高性能複合材料在第五代(Ⅴ型)壓力容器的現況與發展，全文在高壓儲氫瓶於氫燃料電池及氫能運輸車輛的市場統計及全球重要國家之相關策略措施為出發點、專業客觀剖析碳纖複合材料所涉及的市場需求與產量，進而研判未來邁向第五代(Ⅴ型)壓力容器之趨勢，並報導現階段全球先進國家實際投入的研製情況與趨勢走向。文章重點主要針對第五代(Ⅴ型)高壓容器特性、結構、工藝、市場、研發及未來發展趨勢提出剖析，尤著墨於國外在此領域的研發與應用，包括各種特殊選材、工藝優化、性能需求、測試指標、產品種類、規格及任務等，此外，在太空領域所面臨的環境，以及在功能條件與需求方面必須克服的難題也提出討論。
「商用高壓氫氣瓶重量效率解析」分析英國Luxfer、美國Quantum與Hexagon三大氫氣瓶商所提供之氫氣瓶規格，探討影響高壓氫氣瓶重量效率的因子，包括：容積大小、使用壓力、氣瓶型式、長徑比等，並經由迴歸分析得到瓶重預估方程式，作為產品設計前之規畫參考。同時也提出工研院材料與化工研究所開發高壓氫氣瓶結構設計之方法，由力學原理研究最有效率的纖維纏繞安排方式，可將容積900公升級的Ⅲ型瓶減重達18%，即重量效率提高超過1%以上。此外，針對未來便攜式的使用，如何提高小型高壓氣瓶的重量效率，陳述現況並提出挑戰目標。
主題專欄
直接雷射沉積技術可以快速沉積金屬材料製作成為所需的形體，金屬材料專欄「直接雷射沉積技術的特性與應用」一文，將直接雷射沉積技術的應用範圍簡單區分為三種應用方式做介紹，分別為3D列印製造新元件、修補元件與表面堆疊塗層。在3D列印製造新元件部分，直接雷射沉積技術具有快速成形之優點，可以藉由粉體材料輸送進入雷射熔融區域，使粉末融化後快速堆積成型3D元件。修補元件與表面堆疊塗層部分，直接雷射沉積技術所使用之粉末材料可以調控不同的材料組成，或是混入陶瓷材料配分進行改質；在修補元件或堆疊塗層後，可以獲得材料性質符合需求的組成配方，並且藉由組成配方的調控，改變堆疊後材料的硬度、強度或韌性等材料性質。
水資源和能源是永續社會發展的關鍵，開發水資源和降低水處理能源消耗同樣成為聯合國SDG目標之一。目前海水淡化和再生水都廣泛使用逆滲透(RO)程序，然而，膜結垢會導致跨膜壓力升高並降低膜的使用壽命，因此，訂定節能控制策略並估測RO系統中使用的膜壽命，對於確保這些系統的充分維護和長期運行至關重要。水處理科技專欄「水處理之智慧化膜壽命參數與操作壓力估測模型之開發」一文分享，藉助搭配不同水質水量之膜最佳操作壓力建膜預測技術，可大大降低結垢風險、延長膜壽命並減少處理水所需之電能。具體來說，導入適應性控制演算法(ACA)，根據RO流量數據及生命周期敏感的膜滲透通量為基礎，即時估測關鍵膜參數，並通過監控與數據採集系統(SCADA)即時更新膜參數，同時回饋計算即時水質水量條件下最佳化之操作壓力與純水回收率。下階段規劃將本技術與綠色能源結合，並開發整合於水處理系統之節能模組。
近年來環保意識興起，節能減碳是未來世界環保的大趨勢。提高產業能源使用效率，是節能減碳相當重要的手段。而耐火材在諸多高耗能產業中扮演極為關鍵的角色，陶瓷材料專欄「耐火材料技術現況與發展」一文，將從傳統耐火材料之分類、應用場域切入，再推展到特殊耐火材開發，以探討耐火材高值化之可行性。最後並將分析回收耐火材再使用之可能性及其他去化路徑，以此提升台灣耐火原料自給自足之潛力。
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