低碳足跡與循環減廢是近年國際主流法規趨勢，為了協助自身與客戶符合趨勢，國際化學大廠近年也推出許多創新的綠色特用化學品。本文將針對近年國際化學大廠在塑膠添加劑、色料、塗料與合成樹脂接著劑等特用化學品中，推出具備低碳足跡與循環減廢概念的綠色創新產品為例進行說明，作為讀者了解特用化學品目前綠色開發方向的參考資訊。
【內文精選】
低碳足跡特化產品可從料源、生產過程以及客戶應用的角度來創新
特用化學品的碳足跡主要來自於其生產過程中所使用的料源與能源；而降低料源與能源碳足跡，可以從生產資源的供應、特化品生產過程與協助客戶降低碳足跡三個方向著手。
1. 使用低碳料源與能源可生產與現成特化品同規與新規的產品
(1) 使用低碳料源與能源可生產低碳足跡的同規產品
近年有許多國際特化大廠紛紛應用低碳足跡的生物質原料或回收成分的原料，以及透過生產過程全數使用再生能源，來降低現存特用化學品的碳足跡。以BASF為例，該公司現存的UV丙烯酸熱熔膠acResin®，為了符合下游客戶對於低碳足跡特化品的需求，在2023年7月推出了全球首創零產品碳足跡的UV丙烯酸熱熔膠acResin® ZeroPCF A 260 UV、A 250 UV與A 204 UV。這些產品的化學結構與傳統化石料源的產品相同，但其在德國Ludwigshafen廠區應用了低碳足跡的生質碳源作為料源，且生產所需的能源使用再生能源，符合ISO 14067:2018的零碳足跡計算，並通過第三方認證機構TÜV Rheinland Energy認證。
(2) 使用低碳料源與能源也可生產低碳足跡的新規產品
①應用結構特殊的生質料源開發新規合成樹脂與接著劑
2023年1月Avantium和Henkel簽訂了5年的承買合約，自2024年Avantium的FDCA生質二元酸開始生產後，Henkel將承買5年，並應用FDCA開發PU接著劑產品。
2023年3月Kolon Industries和Stora Enso簽訂合作發展合約，雙方將應用Stora Enso將果糖轉化成5-HMF與FDCA化學單元的專利技術FuraCore®，發展聚酯與酚醛樹脂以及黏結劑樹脂。
②使用二氧化碳作為原料除了有利特化產品碳中和，還能改善材料特性
聚乳酸(Polylactic Acid; PLA)是近年用量快速成長的生物可分解低碳樹脂，產品是由生質來源的低碳乳酸(Lactic Acid)進行聚合而得。但PLA的阻水阻氣性較差，而且不適合用於家庭堆肥(Home Compostable)，若加入乙醇酸(Glycolic Acid)共聚合改質PLA成PLGA，將能解決上述應用劣勢。
2023年6月Avantium和SCG ChemicalsPublic Company Limited (SCGC)簽約合作，應用Avantium的技術，以工業排廢二氧化碳為原料生產乙醇酸，並將其導入PLA結構中，生產PLGA樹脂，可參考圖四。
圖四、Avantium和SCGC合作將二氧化碳導入PLA樹脂中改質
2. 無二氧化碳副產物的新製程可生產低碳足跡的特化品
(1) 應用無二氧化碳副產物的甲烷熱裂解反應取代重油裂解生產低碳足跡的碳黑
改變特化產品的製造過程，也是一項可以降低產品碳足跡的策略。以碳黑為例，傳統上碳黑來自重油裂解(Heavy Oil Cracking)，在裂解過程中會產生二氧化碳副產物，而且重油裂解加熱過程所需要的能源皆來自燃燒化石能源，在燃燒過程中也會產生大量的二氧化碳，因此碳黑具有高碳足跡。
美國的新創公司Monolith以甲烷作為原料，並應用不會產生二氧化碳副產物的甲烷熱裂解(Methanpyrolyse)反應，將甲烷透過預熱的惰性氣體以及再生能源所產生的電漿，在無氧的氣氛下加熱至1,000˚C以上，將甲烷分解成接近零足跡的碳材料與氫氣。這些碳材料成為Monolith生產碳黑的原料。
特用化學品綠色創新發展將有利於終端產品循環並減少廢棄物產生
1. 終端產品可拆解與易回收需求為特化產業帶來新機會
歐盟的指令像是廢棄電子與電機指令(Waste Electrical and Electronic Equipment; WEEE)、廢車輛指令(End-of-life Vehicle; ELV)與包裝與包材廢棄物指令(Packaging and Packaging Waste; PPW)，皆針對終端產品的材料回收比例與使用回收材質比例等項目做出規範，也進一步帶動作為中間材料的特用化學品在循環減廢上創新發展。
(2) 拆解設計也可以提高汽車輪胎的安全循環性
汽車輪胎為多層膠合的複合材質，其結構可參見圖六。和電子產品類似，在破損或廢棄後，若要進行修補或者分離分類也是一項挑戰。若能在防刺穿的輪胎填充膠加入拆解機制，將有利於輪胎修補或分離拆除。
圖六、輪胎結構示意圖以及填充膠位置說明
2022年7月，Bridgestone與Dow發表合作4年所開發的可回收有機矽輪胎防刺穿填充膠B-SEALS，相較於傳統的填充膠，這支填充膠加入了可拆除的特性，能解決輪胎修補以及壽命終了時無法回收再利用的難題 ---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》445期，更多資料請見下方附檔。