海淡能資源技術發展與應用趨勢
氣候變遷持續影響，全球面對水資源分布不均及淡水資源匱乏等挑戰，開發穩定淡水資源為國際間須共同面對的關鍵議題。傳統海淡逆滲透技術
(SWRO)為目前海水淡化最主要的處理技術，但在其營運過程中產生之高能耗及高碳排放問題，在全球面對淨零碳排放的急迫情況下，勢必要優化海淡處理系統，以降低產水過程中的能耗。如何透過海淡技術來衍生並創造節能效益，或是結合再生能源作為輔助手段，都將有助提升未來海淡技術之發展優勢；同時若能將海淡鹵水有效轉化為能源與資源，實現海水淡化的低碳化與資源化，也將成為當前技術創新的關鍵方向。
海水淡化已是國內外爭取新興水源之主流方式，政府積極布局開發本島海淡水資源，將於2026~2027年在新竹及台南建立10萬噸/日規模的海水淡化廠，後續更規劃於高雄、桃園及嘉義等地設置海水淡化廠，預估總計日產出量可達85萬噸可用水資源。「海淡鹵水資源化技術發展」指出，目前全球海淡市場技術範疇以逆滲透海淡技術(SWRO)為主流，其占比達≧80%，該技術因高壓操作需求使得產水能耗偏高，其電力需求已占全廠操作成本約28%~50%。為降低其營運過程中之能耗與碳排放，以及避免濃排鹵水對海洋環境之衝擊，勢必要針對處理系統進行優化。如何透過海淡技術本身來衍生並創造節能效益，或是結合再生能源作為輔助手段，都將有助於提高未來低碳海淡之發展優勢。透過結合綠色能源的形式是近年來國際間努力的方向，但光能、風能和地熱等往往受地域所侷限，是故以海淡系統濃排鹵水進行鹽差發電之「藍電」更具有應用之潛力。
台灣正面臨能源轉型階段，尋求可替代化石燃料的能源是目前相當重要的能源發展指標之一。藍色能源，又稱藍電，是僅需要兩種鹽度的水體即可進行發電的技術。當前我國海水淡化廠有25座，每日共計可產出近5萬噸的海淡鹵水，若將其資源化，可降低海淡廠操作成本。「海淡低碳化技術—淺談反向電透析(RED)與電容反向電透析(CRED)藍電產電技術」一文，旨在探索反向電透析及電容反向電透析等藍電技術應用於海淡廠之可行性及技術分析，以及結合工業廢水進行發電的可能性。特別針對海水淡化廠產生的高鹽度廢鹵水，與河川淡水之間的鹽度差異產生電能，實現鹵水的資源化，為「水能鏈結」(Water-Energy Nexus)的技術發展提供新的可能性，再造永續新能源。
鋰離子電池商業化發展至今已有近35年的歷史，諸凡從消費性電子產品至電動車與大型儲能櫃等應用，都看得到這項史上最成功電化學品的蹤跡。然而因應疫情後鋰離子電池主要原料價格波動過大、礦產的缺乏、全球戰略政治因素擾動以及環境污染議題的發酵，所謂「後鋰離子電池」(Beyond Lithium)的思考也逐漸在產業或是學術界中開始動工。其中，以水性電池為思路的方向成為一個考量，這項技術的發展包括：海水電池、鹵素離子水性電池以及鹵素離子有機溶劑電池等，都具有用來取代傳統鋰離子電池的可能。「取代鋰離子電池？鹵素離子電池或是海水電池能否掀起熱潮引領風騷？」將從前述三個新興二次電池系統的發展演進、技術層面的剖析以及目前為何尚無法達到商業運作的角度來做說明，期望藉由這樣的探討啟發大家對於下一世代二次電池發展的動力與熱忱。
「海淡鹵水資源化技術發展」指出，海淡鹵水對海洋環境可能產生多種不利影響。從海淡鹵水中回收資源是一種極具吸引力的方法，不僅能減少對環境的影響，還能藉由創造收入來降低海水淡化的成本。然而，這些礦物的回收需考量多種因素，例如：能源考量、經濟性、可行性以及技術的各個層面。目前常用於從鹵水中回收貴重材料的方法包括：熱法、膜法、電化學法、吸附法和沉澱法，這些技術各有優勢，適用於不同的礦物回收需求。儘管近年相關技術蓬勃發展，但從鹵水中回收低濃度但高價值的礦物仍面臨挑戰，特別是高效、低耗能的技術需求。
台灣石化產業變動轉型的契機
2024年是台灣石化產業變動的一年！年初兩岸關係受總統大選結果的影響，中國宣告自2024年1月1日起，中止台灣的丙烯、對二甲苯等12項石化相關產品的ECFA優惠稅率；5月底第二次宣布，自6月15日起新增中止134項台灣石化相關產品的優惠進口關稅，台灣石化業者開始在不平等的關稅條件下經營兩岸業務。第二季，台塑集團因中國出現7個六輕複製版，造成巨大挑戰，致使獲利低迷、股價腰斬，道出了台灣石化業者面臨中國業者倒貨競爭的困境。第三季美國總統當選人川普於選前選後不斷放話，致使政府開始沙盤推演台灣應如何因應川普上台後的各項變局。第四季則有COP29於亞塞拜然召開，11月25日「全球塑膠公約」於南韓釜山進行最終談判，各國減碳與減塑的進程都對各國與台灣的石化產品應用市場投下催促轉型的時限表。在此變動的時局，各國石化產業也加速了各自調整的腳步。
從『日本石化產業發展經驗』與『日本石化協會對日本石化產業未來規畫』中，「高值化」與「綠色永續」為其產業發展的重要主軸；2024年的亞洲石化會議(APIC)中S&P Global Commodity Insights提出了全球石化廠商減碳的12條途徑，會中多家廠商與產業分析機構均認為當前全球石化產業的重心在「減碳」。「台灣石化產業未來轉型之策略方向」指出，台灣石化產業在未來轉型的主要方向應以「高值化」與「低碳綠色永續」兩方向為主。台灣石化廠商目前多生產附加價值率低、高碳足跡的產品，考量高附加價值率產品的進入門檻與開發時程較低碳足跡產品為高與長，開發的機會成本較高，未來應以先朝向低碳足跡產品，再朝向高附加價值率產品的次序進行發展。
「再生塑膠產業鏈發展現況及政策趨勢―廢塑膠回收材料」分析，雖然2024年底在韓國釜山進行最終輪談判的「全球塑膠公約」仍意見分歧，但在使用再生塑膠材料上則有相當共識，已有許多品牌企業、產品製造商投入，同時也有政府部門制定相關的推行目標。多數品牌業者以2025年或2030年為目標，設定使用20~50%再生塑膠，塑膠製造業者也逐年擴大廢塑膠再利用產能，甚至布局全球市場供應鏈。歐、美、英紛紛制定使用再生塑膠的公約或法規，我國也推出塑膠再生商品推動目標，並調整塑膠回收政策，鼓勵使用再生塑膠。廢塑膠回收製成再生材料已是全球減塑、減碳採行的主要策略之一，我國具備政策、技術、社會面的成熟度，可藉由輸出相關經驗與技術布局海外市場，加入全球再生塑膠材料供應鏈。
「全球供應鏈內台廠所需綠色民生化學品―生質低碳材料」闡述，全球各行業加速脫碳進程，逐步摒棄以煤炭和原油為基礎的原料與燃料，從對化石燃料的依賴轉向生物質經濟。這一轉型不僅意味將逐步淘汰化石燃料作為主要能源來源，更重新定義了化學品、聚合物以及日常消費品的來源。生物質正迅速崛起成為碳材料的重要來源。伴隨原油價格波動、氣候變遷、環境問題日益嚴峻，以及企業承諾、政策和立法的推動，新的生物經濟體系逐步形成並日益複雜。在新一代製程技術中，燃料、化學品、聚合物等產品皆可通過生物質及廢棄物進行生產。隨著技術逐步實現工業化，預計這些低碳生物基產品的產量將持續增長。然而，當前生物基產品的生產成本仍高於石化替代品，並且需要證明這些生物基產品在性能上能夠超越或至少等同於傳統石化產品。此外，生物經濟的發展將推動對原料需求的增加，並激發技術創新，進而為商業機會的擴展提供新動力。
半導體是所有電子產品的基本根源，任何電子產品都少不了IC晶片，台灣以先進製程技術引領AI、5G及高效能運算領域發展，推動台灣半導體產業在2024年邁向全球半導體市場的新高峰。無論是AI用晶片、高頻通訊用基頻晶片，或邏輯晶片以及類比晶片，都是我國半導體產業發展的強項，而促成台灣半導體產業具競爭優勢且冠居群倫的背後，即是半導體化學品。因應半導體先進製程發展的需求，「台灣優勢產業所需材料―半導體化學品」針對半導體前段製程所需材料進行盤點，除了瞭解各材料所具有的功能外，並探究半導體製程所採用的化學品耗材在製程完成後所留下的課題，作為日後的研究標的。
電動車為新興產業，高分子材料在電動車內的使用仍在持續演進。這發展趨勢為有興趣進入此領域的新進業者帶來了開發機會，以及擴展事業版圖的期待。「下世代產業所需高功能性新材料―電動車用高分子材料」針對電動車內的新零件所使用的材料進行掃描，在電動車電氣化與輕量化的發展下，有機高分子材料以複合材料與膠材的形式，在電池、車身與電控系統中皆有新的應用機會。像是電池包殼體用的複合材料與膠材、CFRP車身零件，以及輕量化的馬達轉子，皆是化材廠商可以投入發展的題目。然而須注意汽車材料的使用權皆由車廠決定，如何與車廠建立合作關係，將是有興趣投入電動車用高分子新材料的新進化材業者需要優先面對的挑戰。
主題專欄與其他
淨零排放的趨勢下，各國減碳措施包含使用再生能源、提升能源效率，以及應用碳捕捉、利用與封存(CCUS)技術等，可以降低電力、工業、運輸與建築等各部門的二氧化碳排放量；另外，使用直接空氣捕捉(DAC)與生質能碳捕捉與封存(BECCS)等負碳技術，也能夠直接降低大氣中二氧化碳的濃度。「DAC產業的挑戰與展望」一文分析，直接空氣捕捉具有降低溫室效應與減緩氣候變遷的巨大潛力，各國為了達成自身的淨零排放目標，預計將會擴大相關DAC推動的政策與措施。此外，DAC技術所能取得的碳移除信用額度，在碳定價逐漸上升的情況下具有龐大的商機，預期將帶動更多大型企業投資DAC產業。然而目前DAC技術具有高資金需求、高能耗需求與高用水需求等門檻需要克服，將是未來產業技術發展的重點方向。
傳統的填充床設計通常依賴於經驗公式或簡化模型預測流體通過時的壓力降，難以充分捕捉填充床反應器實際的微觀複雜流體行為。「以DEM-CFD模擬填充床反應器堆疊型態與流態分析」一文，結合離散元素法(DEM)與計算流體力學(CFD)分析不同顆粒形狀和堆積方式對流場和熱傳的影響。首先利用DEM產生隨機堆疊的顆粒結構，比較圓球、圓柱、圓環及三葉柱狀觸媒顆粒填充床的堆疊特性，再利用CFD分析填充床內的流體流場及熱傳行為。透過與實驗比對，證實DEM-CFD模擬可精準預測填充床的壓降。實務上常見的圓環觸媒，因填充床空隙率較大，因此壓降最小，但發生非栓流的逆流比例較其他三種顆粒形狀高，傳熱效果亦較差；此外，圓球、圓柱及三葉狀顆粒填充床堆疊空隙率相近，而圓柱及三葉狀顆粒堆疊型態的熱傳效果較佳。
我國半導體產能占全球60%市占率，製程所使用的濕式化學品需求量大、純度極高，其中氫氟酸為濕式化學品的關鍵原物料，估計年使用量約7萬噸，目前國內之含氟廢棄物，廠商是以廢氫氟酸(C-0202，約6.7萬噸)、氟化鈣污泥(D-0902和R-0910，約14.5萬噸)進行申報，且以降階使用或異業再利用等方式進行去化處理，屬於線性消費經濟。國內缺乏氫氟酸上游原物料—螢石(氟化鈣)資源，在氟化學產業鏈上遭遇到原物料、製造技術缺口與瓶頸，長期仰賴進口來滿足科技製造與加工產業應用，在地緣政治影響下，容易遭致關鍵原物料斷鏈風險與挑戰。延續上期，「廢氫氟酸資源高值化技術」研析我國科技產業廢氫氟酸資源流向分布及組成基線分析，作為資源高值化技術可行性評估，以建構氟化鈣純化高值化製程；且研析國際半導體廢氫氟酸資源應用技術，作為我國廢氫氟酸資源循環技術發展策略借鏡參考。
傳統脂肪族尼龍6及尼龍66工程塑膠的單體充沛、價格便宜，因而被廣泛使用；惟其單體主鏈短，尼龍吸水率過高，終端產品在常溫常濕的情境使用下，會造成尺寸安定性變差，剛性也有隨著尼龍材料吸濕而逐漸下降的問題。因此，業界推出了導入長碳鏈單體進行改質的低吸濕長碳鏈尼龍工程塑膠，如：PA612、PA1012、PA9T、PA10T、PA11T、PA12等，對於尼龍材料吸濕性改善尤顯重要。延續上期，「低吸濕長碳鏈尼龍材料開發與應用」介紹導入長碳鏈二胺單體進行改質的高階低吸濕長碳鏈尼龍材料(如PA612、PA9T)之開發、市場與應用，預期對國內尼龍產業有所助益。
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